揚大成功研發(fā)的水質(zhì)監測浮標
近日，記者從揚州大學(xué)獲悉，該校楊小令科研團隊成功研發(fā)出一款新型太陽(yáng)能物聯(lián)網(wǎng)水質(zhì)監測浮標。這是以太陽(yáng)能為動(dòng)力源，能夠長(cháng)時(shí)間監測水質(zhì)變化，同時(shí)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數據處理，可以實(shí)現遠距離、實(shí)時(shí)監測水質(zhì)。據悉，該成果已經(jīng)在揚州等地試用，取得了較好的應用效果，并剛剛榮獲了第二屆“協(xié)鑫杯”全國大學(xué)生綠色能源科技創(chuàng )新大賽一等獎。
歷時(shí)一年
揚大團隊發(fā)明水質(zhì)監測浮標
“水質(zhì)監測被稱(chēng)為水資源保護的‘眼睛’。我國飲用水源由于受到各種生產(chǎn)、生活污染的威脅，特大污染事故頻頻發(fā)生。”這項發(fā)明的主要負責人吳宸暉告訴記者，目前，飲用水源水質(zhì)監測分為理化監測和生物毒性監測兩種方法。理化監測是利用物理、化學(xué)手段，對水質(zhì)綜合指標和某些單項指標進(jìn)行檢測，客觀(guān)性強，重復性好，但是監測指標少，漏報率高；生物毒性監測是利用毒物對敏感生物（如魚(yú)類(lèi)、水蚤、綠藻和發(fā)光細菌）的生理和生化的抑制效應，來(lái)反映水體中毒物產(chǎn)生的綜合毒性，廣譜性好，綜合性強，但是易受干擾，誤報率高。
吳宸暉表示，目前，水質(zhì)自動(dòng)監測站大多采用太陽(yáng)能浮標形式，配備了電化學(xué)傳感器、單片機、無(wú)線(xiàn)通訊機，可以定時(shí)采集水質(zhì)數據、發(fā)送到中心檢測站，進(jìn)行存儲、處理、分析，無(wú)需檢測人員到達現場(chǎng)，保證水質(zhì)數據的實(shí)時(shí)性。但是，現有的水質(zhì)監測浮標，結構復雜，成本很高，難以推廣，且不具有生物毒性監測功能，漏報率很高。因此，研發(fā)采用最新技術(shù)、兼備理化監測和生物毒性監測的太陽(yáng)能水質(zhì)監測浮標是一項急迫任務(wù)。
在這樣的背景下，吳宸暉帶領(lǐng)著(zhù)研究團隊從2014年底起，在學(xué)院楊小令、蔡守華兩位教授指導下，具體研制太陽(yáng)能物聯(lián)網(wǎng)水質(zhì)監測浮標，于2015年底完成設計和樣機制作。記者了解到，該團隊研發(fā)的這款新型水質(zhì)監測浮標，兼容了理化監測和生物毒性監測。其中，自主研制了可以同時(shí)測定濁度、UV紫外吸收的多波長(cháng)光學(xué)傳感器，以及同時(shí)可測定斑馬魚(yú)毒性、大型蚤毒性的生物毒性傳感器，能夠及時(shí)檢測絕大多數無(wú)機、有機和生物污染物。
節能精確
實(shí)現遠距離、實(shí)時(shí)監測水質(zhì)
記者了解到，該團隊研發(fā)的這款新型太陽(yáng)能物聯(lián)網(wǎng)水質(zhì)監測浮標，采用了緊湊的浸入式結構，直接把浮標投放于被監測水域。通過(guò)采用太陽(yáng)能供電，可以保證晴天和陰雨天正常工作。同時(shí)，采用32位STM32單片機負責數據采集和設備控制，精度更高、更加節能。而GPRS的數據通訊方式保證永遠在線(xiàn)，幾乎覆蓋全國城鄉各地，無(wú)需建造通訊鐵塔。在實(shí)際操作中，浮標采集到的水質(zhì)數據，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)送到阿里云服務(wù)器，用大數據、云計算軟件對8種水質(zhì)數據進(jìn)行融合。
“監測人員可以通過(guò)APP客戶(hù)端瀏覽實(shí)時(shí)數據，與以往的監測數據比對，給出水質(zhì)評價(jià)結果，大大降低了監測人員的勞動(dòng)強度和風(fēng)險。目前，該項技術(shù)已在農村飲水工程中開(kāi)始示范應用。” 吳宸暉說(shuō)道。
試用報告
性能穩定，未來(lái)大規模生產(chǎn)
2015年完成樣機制作，該研究團隊也留出了大半年的時(shí)間讓該產(chǎn)品進(jìn)行試用。目前，該成果已經(jīng)在揚州市最大的經(jīng)營(yíng)實(shí)驗儀器的專(zhuān)業(yè)公司等單位試用，取得了較好的應用效果。
試用的公司對此評價(jià)道：“經(jīng)過(guò)試用，我們感到這種浮標及3種傳感器，設計新穎，結構緊湊，性能穩定，成本低廉。浮標采用太陽(yáng)能供電，節能環(huán)保，方便安全。‘基于多波長(cháng)的濁度與紫外吸收集成傳感器’巧妙地將濁度傳感器與紫外吸收傳感器融為一體，節約了成本，減小了體積，又能達到自我標定的作用，市場(chǎng)未見(jiàn)有同類(lèi)產(chǎn)品銷(xiāo)售。”
目前，這個(gè)項目成果已經(jīng)發(fā)表了多篇論文，并申請到了多項國家專(zhuān)利。不久前，還榮獲了第二屆“協(xié)鑫杯”全國大學(xué)生綠色能源科技創(chuàng )新大賽一等獎，揚州大學(xué)第9屆“挑戰杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽特等獎等榮譽(yù)。
“由于這種太陽(yáng)能物聯(lián)網(wǎng)水質(zhì)監測浮標成本低廉，方便使用，未來(lái)我們應該會(huì )走向市場(chǎng)，大規模生產(chǎn)。” 吳宸暉說(shuō)道。
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