Sistema de subministrament d'energia solar i aplicació de tecnologia de monitorització multi-paràmetres
L'estació de control de la qualitat de l'aigua de tipus boia-és un dispositiu clau per al control de l'entorn de l'aigua-en temps real. Mitjançant el subministrament d'energia solar i la integració de sensors multi-paràmetres, permet la monitorització sense vigilància a llarg termini-del medi aquàtic. El sistema utilitza un flotador esfèric com a portador, integrant paràmetres bàsics com DQO, nitrogen d'amoníac, temperatura, pH, oxigen dissolt, terbolesa i conductivitat. Combinat amb un disseny de baixa-potència i una tecnologia de transmissió de dades remota, s'utilitza àmpliament en la gestió de rius, llacs, embassaments i altres masses d'aigua.
El sistema consisteix principalment en un grup de sensors de monitorització, una unitat d'adquisició i transmissió de dades, un sistema de subministrament d'energia solar i una estructura flotant. Els mòduls del sensor adopten un disseny modular i es comuniquen mitjançant el protocol RS485/MODBUS-RTU, que admet l'adquisició simultània de paràmetres com ara COD (mètode d'absorció UV254, 0~500 mg/L, precisió ± 5%), nitrogen amoníac (0-1000,000,000mg/metode electroquímic/L) i dissolt. La unitat d'adquisició de dades té un rellotge en temps real i funcions d'emmagatzematge cronometrat, i envia les dades a una plataforma de núvol mitjançant una xarxa 2G/4G, donant suport a l'accés remot des de diversos terminals.
El sistema d'alimentació combina un panell solar de 22,1V/50W amb una bateria de liti de 12VDC 20AH, aconseguint un consum màxim d'energia inferior o igual a 5W i un consum d'energia d'un sol sensor fins a 0,25W, assegurant un funcionament intermitent durant més de 5 dies fins i tot en temps ennuvolat o plujós. El flotador és una estructura esfèrica de plàstic d'enginyeria de 414 mm de diàmetre, amb un pes de 22 kg i equipada amb una coberta protectora de cartutx de filtre d'acer inoxidable 304, que proporciona una excel·lent resistència a la corrosió i resistència a les ones.
Les innovacions tecnològiques es reflecteixen en tres aspectes: la gestió adaptativa de la potència ajusta dinàmicament la freqüència d'adquisició en funció de la intensitat de la llum; el sensor integra un dispositiu de neteja per ultrasons (0,7 W) per eliminar periòdicament el biofouling; i un algorisme de compensació de temperatura corregeix la deriva dels paràmetres, assegurant un error de mesura de<±1% within the 0~50℃ range. The device supports plug-and-play sensor expansion, allowing for quick integration with new parameters such as chlorophyll and ORP. The cloud platform provides data curve analysis, threshold alarms, HJ-212 protocol forwarding, and other functions, supporting Excel export and map-based management to meet the needs of various environmental monitoring scenarios.
Escenaris d'aplicació i valor pràctic: aquest sistema s'ha implementat en projectes de gestió del medi ambient de l'aigua a les províncies de Shandong i Jiangsu. Prenent com a exemple una estació de monitorització de llacs, l'estació de boies proporciona suport de dades per localitzar les fonts de contaminació a la conca hidrogràfica mitjançant el seguiment-en temps real de les concentracions de nitrogen amoníac i DQO; L'anàlisi de l'enllaç d'oxigen dissolt i valor de pH ajuda a avaluar el risc d'eutrofització; i la comparació de tendències de dades històriques verifica l'eficàcia dels projectes de control de la contaminació. Les seves característiques de no requerir font d'alimentació externa i de ser fàcil de mantenir redueixen significativament el cost de monitorització en aigües remotes, amb els costos anuals d'operació i manteniment per estació més d'un 60% inferiors als de les estacions de monitoratge fixes tradicionals.
Amb l'avenç de la construcció intel·ligent de protecció del medi ambient, les estacions de control de la qualitat de l'aigua de tipus boia-estan desenvolupant cap a la miniaturització, el baix consum d'energia i les capacitats de diversos paràmetres-. En el futur, la integració d'algoritmes d'IA per aconseguir l'alerta primerenca d'anomalies de la qualitat de l'aigua i la combinació de dades de teledetecció per satèl·lit per construir una xarxa de monitorització integral millorarà encara més la precisió de la gestió del medi ambient de l'aigua i proporcionarà suport tècnic per a la protecció dels recursos hídrics i el desenvolupament sostenible.
