内容发布更新时间 : 2024/5/30 21:22:28星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

基于物联网技术的水质监测系统中不同溶解氧传感器应用

效果初探

摘要：将测量原理不同的电化学和光学溶解氧传感器分别集成在基于物联网的水质在线监测系统中，并应用于长时间监测海水养殖场的溶解氧，结果表明：两种传感器都能在一定时间内正常监测水体中的溶解氧，但基于传统原电池法的电化学溶解氧传感器在海水养殖水质监测中稳定性较差，维护复杂；而基于动态荧光淬灭的光学溶解氧传感器监测值相对比较稳定，且维护简单。本研究在实际应用层面上为两种类型溶解氧传感器的使用提供了技术参考。

关键词：海水养殖场；水质监测；电化学法；荧光法；溶解氧

中图分类号：S126 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2016）04-0134-05

我国的水产养殖产业正处于转型期，精细化管理越来越受到管理者的重视。水质环境是水产养殖的关键因素，在精细化养殖中，水质环境的重要性更加突出。小型太阳能浮标式水质监测系统是采用太阳能供电，运用现代传感器、自动测量、自动控制、计算机等高新技术以及相关的专用分析软件和通讯网络组成的一套综合性的水质在线自动监测体系。

该系统体现了先进性、稳定性、可靠性、准确性、安全性以及运行的经济性。在其功能上，一方面，用户可以通过手机、电脑等终端实时查看养殖水质环境信息，及时获取异常报警信息及水质预警信息，并可以根据水质监测结果，实时调控设备；另一方面，通过采用水质信息智能感知、可靠传输、智能信息处理、智能控制等物联网技术，实现对水产品养殖全过程的自动监控与精细管理，有效增加水产品产量，提高水产品质量，减少养殖风险，降低生产成本，减轻劳动强度，扩大生产规模，实现科学养殖与管理，最终实现节能降耗、绿色环保、增产增收的目标。

水体溶解氧是水质评价、影响养殖生物健康状况的重要参数，因此，将先进的物联网技术与溶解氧监测结合起来而形成的监测系统对水产养殖产业发展具有较为重要的意义。在小型太阳能浮标式水质监测系统中，常用的溶解氧智能传感器有两种，一种是传统的基于电化学法的溶解氧传感器，另一种是基于光学法的溶解氧传感器，本研究重点对这两种不同测定原理的溶解氧传感器在海水养殖场中的实际应用效果进行探究。 1 材料与方法

1.1 溶解氧智能传感器描述

本试验所用的数字信号输出传感器，采用标准Modbus协议，可进行双向通讯，可集成到PLC或SCADA，并能够通

过指令对传感器进行反控。其中，基于动态荧光淬灭法的第二代光学溶解氧传感器中内置盐度校准程序，可通过手动输入海水盐度值，对其进行盐度补偿；具有温度传感器，可自动实时进行温度补偿。电化学法溶解氧传感器采用的是原电池和极谱法测量技术，同样内置了温度传感器，也可自动实时进行温度补偿。 1.2 测定原理

1.2.1 电化学法 溶解氧电化学探头是一个用选择性薄膜封闭的小室，室内有两个金属电极并充有电解质，氧分子和一定数量的其他气体和亲液物质可透过这层薄膜，而水和其他可溶性物质的离子几乎不能透过这层膜。将探头浸没到水中测定溶解氧时，由于电池或其他外加电压作用在两个电极间产生电位差，使金属离子在阳极进入溶液，同时氧气通过薄膜扩散在阳极获得电子被还原，产生的电流与穿过薄膜和电解质层的氧的传递速度成正比，即在一定温度下该电流与水中氧的分压（或浓度）成正比（图1）。

1.2.2 荧光淬灭法 In-Situ RDO传感器利用动态荧光淬灭原理测量溶解氧。这种低维护传感器使用了有生命周期的光学技术，能提供非常稳定精确的结果。当被蓝光照射时，浸在能穿透气体传感金属箔中的剂量片发出红色的光子。RDO能测量反射信号的相位（延迟），再和发射信号相比较。剂量片中氧的存在能熄灭荧光，使反射信号的相位发生偏移，