揚(yáng)大成功研發(fā)的水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)
近日，記者從揚(yáng)州大學(xué)獲悉，該校楊小令科研團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一款新型太陽能物聯(lián)網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)。這是以太陽能為動力源，能夠長時(shí)間監(jiān)測水質(zhì)變化，同時(shí)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)處理，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、實(shí)時(shí)監(jiān)測水質(zhì)。據(jù)悉，該成果已經(jīng)在揚(yáng)州等地試用，取得了較好的應(yīng)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(yáng)大團(tuán)隊(duì)發(fā)明水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)
“水質(zhì)監(jiān)測被稱為水資源保護(hù)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(xiàng)發(fā)明的主要負(fù)責(zé)人吳宸暉告訴記者，目前，飲用水源水質(zhì)監(jiān)測分為理化監(jiān)測和生物毒性監(jiān)測兩種方法。理化監(jiān)測是利用物理、化學(xué)手段，對水質(zhì)綜合指標(biāo)和某些單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測，客觀性強(qiáng)，重復(fù)性好，但是監(jiān)測指標(biāo)少，漏報(bào)率高；生物毒性監(jiān)測是利用毒物對敏感生物（如魚類、水蚤、綠藻和發(fā)光細(xì)菌）的生理和生化的抑制效應(yīng)，來反映水體中毒物產(chǎn)生的綜合毒性，廣譜性好，綜合性強(qiáng)，但是易受干擾，誤報(bào)率高。
吳宸暉表示，目前，水質(zhì)自動監(jiān)測站大多采用太陽能浮標(biāo)形式，配備了電化學(xué)傳感器、單片機(jī)、無線通訊機(jī)，可以定時(shí)采集水質(zhì)數(shù)據(jù)、發(fā)送到中心檢測站，進(jìn)行存儲、處理、分析，無需檢測人員到達(dá)現(xiàn)場，保證水質(zhì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。但是，現(xiàn)有的水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本很高，難以推廣，且不具有生物毒性監(jiān)測功能，漏報(bào)率很高。因此，研發(fā)采用最新技術(shù)、兼?zhèn)淅砘O(jiān)測和生物毒性監(jiān)測的太陽能水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)是一項(xiàng)急迫任務(wù)。
在這樣的背景下，吳宸暉帶領(lǐng)著研究團(tuán)隊(duì)從2014年底起，在學(xué)院楊小令、蔡守華兩位教授指導(dǎo)下，具體研制太陽能物聯(lián)網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)，于2015年底完成設(shè)計(jì)和樣機(jī)制作。記者了解到，該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的這款新型水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)，兼容了理化監(jiān)測和生物毒性監(jiān)測。其中，自主研制了可以同時(shí)測定濁度、UV紫外吸收的多波長光學(xué)傳感器，以及同時(shí)可測定斑馬魚毒性、大型蚤毒性的生物毒性傳感器，能夠及時(shí)檢測絕大多數(shù)無機(jī)、有機(jī)和生物污染物。
節(jié)能精確
實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、實(shí)時(shí)監(jiān)測水質(zhì)
記者了解到，該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的這款新型太陽能物聯(lián)網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)，采用了緊湊的浸入式結(jié)構(gòu)，直接把浮標(biāo)投放于被監(jiān)測水域。通過采用太陽能供電，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(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制，精度更高、更加節(jié)能。而GPRS的數(shù)據(jù)通訊方式保證永遠(yuǎn)在線，幾乎覆蓋全國城鄉(xiāng)各地，無需建造通訊鐵塔。在實(shí)際操作中，浮標(biāo)采集到的水質(zhì)數(shù)據(jù)，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)送到阿里云服務(wù)器，用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算軟件對8種水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。
“監(jiān)測人員可以通過APP客戶端瀏覽實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，與以往的監(jiān)測數(shù)據(jù)比對，給出水質(zhì)評價(jià)結(jié)果，大大降低了監(jiān)測人員的勞動強(qiáng)度和風(fēng)險(xiǎn)。目前，該項(xiàng)技術(shù)已在農(nóng)村飲水工程中開始示范應(yīng)用。” 吳宸暉說道。
試用報(bào)告
性能穩(wěn)定，未來大規(guī)模生產(chǎn)
2015年完成樣機(jī)制作，該研究團(tuán)隊(duì)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(yáng)州市最大的經(jīng)營實(shí)驗(yàn)儀器的專業(yè)公司等單位試用，取得了較好的應(yīng)用效果。
試用的公司對此評價(jià)道：“經(jīng)過試用，我們感到這種浮標(biāo)及3種傳感器，設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)緊湊，性能穩(wěn)定，成本低廉。浮標(biāo)采用太陽能供電，節(jié)能環(huán)保，方便安全。‘基于多波長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(jié)約了成本，減小了體積，又能達(dá)到自我標(biāo)定的作用，市場未見有同類產(chǎn)品銷售。”
目前，這個(gè)項(xiàng)目成果已經(jīng)發(fā)表了多篇論文，并申請到了多項(xiàng)國家專利。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(yáng)州大學(xué)第9屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽特等獎等榮譽(yù)。
“由于這種太陽能物聯(lián)網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)成本低廉，方便使用，未來我們應(yīng)該會走向市場，大規(guī)模生產(chǎn)。” 吳宸暉說道。
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