מעקב אחר חיישנים באיכות המים מרחוק

הקדמה: למה מעקב אחר עניינים לאיכות המים

משאבי מים טריים מתמודדים עם לחץ גובר מפני היפוע החקלאי, פיתוח עירוני, פריקה תעשייתית ושינוי האקלים.בין האינדיקטורים הקריטיים ביותר לבריאות המים הוא סימנטציה - הצטברות אדמה, חומר אורגני, חלקיקים מינרלים המתיישבים בסביבה מימית.

מה הם חיישנים מעקב?

(ה) חיישנים ניטור הם כלים מיוחדים אשר לכמת חלקיקים מושעה ומיושבים בגופים מים; הם מודדים פרמטרים כגון FLT:0turbidityFLT:1,FLT:2suspend sediment ריכוז (SSC) לוכדים את כל חיישנים ספציפיים, בניגוד לגרסאות זיהוי נתונים ⁇ - 7.

חיישן טיובידיות אופטית

(החיישנים הנפוצים ביותר עבור ניטור סימנט הם בדיקות טורחות אופטיות.כלי אלה מאירים מקור אור (בדרך כלל ליד- infrared או גלוי LED) למים וממדדים כמה אור מפוזר על ידי חלקיקים.הדרגה של פיזור מזהמים עם ריכוז חלקיקים וקומפוזיציה. Turbidity מופרשים ביחידות טורבמטר (NTU) או עבור ספקטרום של יחידות אלקטרו-אופטימיות (NV) להפחתה של תאים אופטיים (NValm) מטווח קצר לאחר מכן, לדוגמה, לעומת זאת, לדוגמה, לדוגמה, ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של

חיישן אקוסטי

(AFP) חיישנים אקוסטיים של ®Doppler הנוכחיים פרופילים (ADCP) ו- אקוסטיים של חיישנים מציעים אלטרנטיבה לסביבות בעלות גבוהה או היכן בהירות אופטית היא עניה.המכשירים האלה פולטים דופקי קול גבוהים לתוך עמוד המים ומדידים את עוצמת הד שחזר מחלקיקים.הסימן האחורי של הגב הוא פרופורציונלי ל-SSC, אם כי מערכת היחסים מושפעת מגודל ותדירות גבוהה של חיישנים גיאומטרידים, לא ניתן להוכיח את ה-Ficial של ה-S.

לייזר דיפרקציה ושיטות מתפתחות אחרות

לייזר פיזור וטרנסמטריה (LISST) משתמשים בגוון לייזר כדי למדוד את ההתפלגות בגודל חלקיקים מ- 1.25 עד 500 מיקרונים.על ידי ניתוח דפוס זוויתי של אור לייזר מפוזר, חיישנים אלה מייצרים ספירת גרגר מפורט בגודל ספקטרום ויכולים לקבוע מהירויות באמצעות חוק סטיקס.

תכונות חדשניות נהיגה מרחוק

חיישני ניטור מודרניים אינם רק גרסאות משופרות של מכשירים מבוגרים; הם משלבים יכולות חדשות לחלוטין המאפשרות מעקב מרוחק ואוטונומי באמת.

קישוריות אלחוטית ושילוב IoT

(אולי התכונה הטרנספורמציית ביותר היא היכולת להעביר נתונים בזמן אמת באמצעות רשתות סלולריות (G/5G) ,FLT:2LoRaWANFLT 3,FLT:4satellite (Iridium, Globalstar) 1, 5, או 6LTM, 000 LT 7, 000 חיישנים עבור ניטור נתונים קצרים של צריכת חשמל, כולל 1F) , כולל קיבולת של 15 שעות הפעלה מרחוק (R) של חשמל, 000) קיבולת של קיבולת של חשמל, 000, 000, 000, 000) עבור קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת גבוהה של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת רדיו 7.

כוח אולטרה-לו וקצירת אנרגיה

תחנות ניטור מים מסורתיות דורשות לעתים קרובות כוח AC או בנקים גדולים של סוללות הדור החדש של חיידקת שואבות מעט 1-5 מיליוואט במצב שינה, עם תקופות פעילות קצרות למדידה ומשלוח.חלק יחידות משלבות FLT:0 אנרגיה קצירת FLT:1 מתאים סולאריים או אפילו מיקרו-hydro טורבינות שהונחו במים זורמים.

איסוף נתונים בזמן אמת וזיהוי אירועים

מדידה רציפה (למשל, כל 1-60 דקות) מספקת את ההחלטה הזמנית הנדרשת כדי ללכוד דופקים מונעים סערה שיכול להימשך שעות בלבד. חיישנים חכמים יכולים גם להיות מתוכנתים ל-FLT:0trigger גבוה גבוה ⁇ samplingFLT:1 כאשר זעזוע עולה על סף, שמירה על חיי סוללה תוך הבטחת אירועים קריטיים הם מתוועדים היטב אירוע זה מבוסס הרבה יותר מאשר דגימות שבועיות או לכידת יעיל יותר מאשר דגימות מדי חודש.

עיצוב עצמי ו- Self-Clean Design

ביופולינג - הצטברות של אצות, חיידקים, ועקרות על משטחים אופטיים - הוא הגורם העיקרי של סחף נתונים בפריסה ארוכת טווח.חיישנים מודרניים נלחמים זה עם מנגיפים מכניים, התפרצויות אוויר דחוסות, או נחושת-shuttered apertures או מערכות Wipered, כפי שנמצא על ידי מערכות דלקות פחות רגישים; 0Seabidity Meterrearetial meterreare;

אינטגרציה ללא ים עם פלטפורמות ניטור קיימות

(החלים) מיישמים פרוטוקולים סטנדרטיים כמו SDI-12, Modbus, או NMEA 0183, המאפשרים להם להיות מחוברים ל- pH נתונים מכל יצרן מרכזי.פלטפורמות ענן כגון:0Kisters' WISKIFLT:1, מתמוססים נתונים אוטומטיים (FLT:2Aquaread's AquaLinkmentalFLT 3, או LT:4Libaliums) של LT5 ו-IoT, כדי להבטיח את איכות משולבת.

היתרונות של איכות מים מרחוק מעקב עם חיישן Sediment

המעבר ממדריך למעקב אחר סימנט אוטומטי, מרחוק מספק יתרונות מוחשיים על פני תוכניות ניטור סביבתיות.

מעקב מתמשך ואזהרה מוקדמת

עומסי סינדימנט יכולים לצוץ באופן דרמטי במהלך אירועי גשם, גזל או פעילות מתפתלת.עם נתונים רצופים, מפעילי מקבלים התראות בתוך דקות של הפרה ברמת איכות המים.לדוגמה, מתקן צריכת מים יכול לסגור שסתום או להפעיל טיפול מוקדם כאשר ההפרעות עולות מעל סף קריטי, הגנה על בריאות הציבור.

יעילות ואופטימיזציה של משאבים

בעוד שעלויות ההון של חיישנים וטלמטארי יכולות להיות משמעותיות, החיסכון לטווח ארוך הוא משמעותי.תחנת אוטומטית אחת יכולה להחליף עשרות נסיעות מפצחות ידניות בשנה, צמצום העבודה, הנסיעות והניתוח של המעבדה. יתר על כן, נתונים ברזולוציה גבוהה מפחיתים את מספר הדגימות הדרושות לציות רגולטוריות, כי הרקורד המתמשך מספק נתונים מחוסנים יותר.

אבטחת מידע וכוח סטטיסטי

(ה) התאספו חיישנים מתמשכים המאפשרים ניתוח סטטיסטי חזק (החוקרים יכולים למקם את משך הזמן (0load) עקומות FLT:1,FLT:2trend AnalysisFLT 3: ו-FLT:4non-parametriceursFLT:5 כדי לזהות שינויים קלים במשטר החיס עם רווחים.

ניהול וניהול סביבתי

נתוני המשקעים המאמתים תומכים בפיתוח של עומסי יום מקסימליים (TMDLs), עמידה בחוק המים הנקיים, והעיצוב של שיטות ניהול הטובות ביותר (BMPs) לשליטה בשחיקה. במערכות אקולוגיות רגישות כגון שוניות אלמוגים או זרמי סלמון-ספאינג, אפילו זעזועים לטווח קצר יכולים להיות הרסניים.

יישומים מרכזיים של חיישנים מעקב

River and Lake Monitoring

(הופנה מהדף ניטור בזמן אמת בנהרות מסייעות בהבאת תשואות ממאגרי מים, הערכת ההשפעה של שינויים בשימוש הקרקע, וחיפוי מודלים הידרולוגיים.באגמים, פרופילים של זעזוע אנכיים חושפים stratification והיקף של צנרת מידע מ-Tradas:0 לאומי ניטור איכות מים מעקב מועצת המים ניטור FLT1 ו-F2 LT2 , כמו חיישנים אלה.

ניהול אחריות

חיישנים של הארגון ברחבי העולם חווים סימנטציה מהירה, צמצום יכולת האחסון ומשפיעים על אספקת המים. חיישנים סימנט פרוסים על inlets ו שקעים לסייע למנהלים לקבוע פעולות מלוטשות לשטף במורד הזרם, למקסם את תוחלת החיים של המאגר.הם גם לספק נתונים עבור יעילות מלכודות מחשוב, חיוני עבור החלטות ניתוח סכר.

פסולת תעשייתית ואתרי בנייה

תעשיות כגון כרייה, עיבוד מצטבר, ובנייה לייצר סובייקט-לאדן כפוף לסילוק היתרים של הפרשות. ניטור טרמפ מתמשך נדרש לעתים קרובות על ידי היתרים כדי להבטיח עמידה בריכוזים יומיים.חיישנים יכולים להשתלב עם מדגםים אוטומטיים שאוספים דגימות פיזיות כאשר זעזוע עולה על סף, ומספקים ראיות לפעולות אכיפה.

מחקר סביבתי

מדענים הלומדים תחבורה של סימנט, שחיקה, בריאות המערכת האקולוגית תועלת מהיכולת לפרוס ערכי חיישנים על פני שפיכת מים.לדוגמה, רשת של 20 חיישני סינדימנט אקוסטיים באגן הנהר הצפון-מערבי באוקיינוס השקט סיפקו את הראשון ברזולוציה גבוהה של נתונים המקשרים דופקי סימנט עם סלמון אדום הישרדות.

אתגרים נכנסים ב-חיישנים

אין טכנולוגיה ללא מכשולים.אימוץ נרחב של ניטור סימנטציה מרחוק דורש התייחסות לכמה מציאות שדה.

Biofouling ותחזוקה

אפילו חיישנים בעלי עוצמה דורשים ביקורים תקופתיים של אימות קליברציה והסרה של שיבושים עקשניים במים מאוד פרודוקטיביים, ניקוי חודשי עדיין עשוי להיות נחוץ כדי להפחית את זה, כמה מפעילי פריסת FLT:0copper או סיליקון נגד ריסוסים נגד סיליקון (SlifoulatingsFLT:1), או לבחור חיישנים עם דיור טיטניום שמתנגדים למחקר ימי ל-FLT:2ultiF:2ultiated חלונות אופטיים הוא מתמשך של חלונות אופטיים.

איכות המידע והחשיפה

Turbidity ו-Backscatter אקוסטיים אינם אמצעים ישירים של SSC; הם חייבים להיות מתואמים נגד דגימות מים פיזיות מסונן ומשקול במעבדה. עקומת שימור האתר הספציפית של העונה יכול להשתנות אם גודל חלקיקים או שינוי ההרכב.טוב דורש איסוף לפחות 10-20 דגימות קלמנטציה על פני טווח ההפרעות הצפוי, או פיזור שנתי לאחר אירועים רבים של משוואות נתונים המבוססים על משוואות קלורציה.

כוח ועברת נתונים מרחוק

באזורים המרוחקים ביותר - דולפינים, tundra , arctic atolls - כיסוי סלולרי נעדר ועלויות נתונים לווייניים גבוהים.כאן, LPWAN (LoRa, Sigfox) יכול להאריך טווח עד 10-15 ק"מ עם כוח מינימלי, אבל שיעורי נתונים נמוכים (למשל, 10 הודעות ליום) עבור אתרים קריטיים, Idium מציעים מצבי חירום עולמיים עבור העברות אוויריות נמוכות.

תחזית עתיד: חיישנים חכמים, בינה מלאכותית ואינטגרציה

העשור הבא יראה ניטור של סימנטציה מתפתח מכלי טכני נישה למרכיב מרכזי של רשתות איכות מים גלובליות.

(FLT:0) אינטליגנציה מלאכותית ולמידה של מכונה 1FLT:1ir ישמש: (a) לחזות ריכוזי סימנט המבוססים על פרמטרים מתוחכמים כגון זרימה וגשמים, (ב) באופן אוטומטי מסווג סוגים של נתונים ספקטרליים או הדמיה, ו (c) לזהות סחף או כישלונות לפני שמודלים של בינה מלאכותית מוקדמת כבר משולבים לתוך פלטפורמות ענן כדי לספק "וירטואלי" עבור חיישנים ברשומות.

(ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(FLT:0) פלטפורמות נתונים פתוחות ומדע האזרח 1.10.10.2015RE דמוקרטים גישה לחיישנים בעלות נמוכה עולים מתחת ל-500 דולר, בשילוב עם קישוריות סמארטפונים, כבר בשימוש בתוכניות ניטור מבוססות קהילה.TheFLT:2EnviroDIYFLT:3 פרויקט ו-FLT:4Monitor My WatershedFLT:5 מאפשר להעלאת קבוצות פרטיות אלה, אך עדיין ישולמו את הנתונים הרשמיים, אך ורק מרשתות הפרטיות שלהם.

בסופו של דבר, ההתכנסות של חומרה בעלות נמוכה יותר, פרוטוקולי תקשורת סטנדרטיים, וניתוח ענן יעשו ניטור בזמן אמת כשגרה כמו ניטור מזג אוויר. מנהלי מים יעברו מניהול חוזר לחיזוי, צמצום ההשפעות של זיהום המשקעים לפני שהם מגיעים למערכת אקולוגית פגיעת או צריכת מים לשתייה.החיישנים המתוארים כאן אינם רק כלים - הם הבסיס של מים חכמים יותר, גמישים יותר.