揚大成功研發(fā)的水質監(jiān)測浮標
近日，記者從揚州大學獲悉，該校楊小令科研團隊成功研發(fā)出一款新型太陽能物聯(lián)網(wǎng)水質監(jiān)測浮標。這是以太陽能為動力源，能夠長時間監(jiān)測水質變化，同時采用物聯(lián)網(wǎng)技術和大數(shù)據(jù)處理，可以實現(xiàn)遠距離、實時監(jiān)測水質。據(jù)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”全國大學生綠色能源科技創(chuàng)新大賽一等獎。
歷時一年
揚大團隊發(fā)明水質監(jiān)測浮標
“水質監(jiān)測被稱為水資源保護的‘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、化學手段，對水質綜合指標和某些單項指標進行檢測，客觀性強，重復性好，但是監(jiān)測指標少，漏報率高；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)光細菌）的生理和生化的抑制效應，來反映水體中毒物產(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，水質自動監(jiān)測站大多采用太陽能浮標形式，配備了電化學傳感器、單片機、無線通訊機，可以定時采集水質數(shù)據(jù)、發(fā)送到中心檢測站，進行存儲、處理、分析，無需檢測人員到達現(xiàn)場，保證水質數(shù)據(jù)的實時性。但是，現(xiàn)有的水質監(jiān)測浮標，結構復雜，成本很高，難以推廣，且不具有生物毒性監(jiān)測功能，漏報率很高。因此，研發(fā)采用最新技術、兼?zhèn)淅砘O(jiān)測和生物毒性監(jiān)測的太陽能水質監(jiān)測浮標是一項急迫任務。
在這樣的背景下，吳宸暉帶領著研究團隊從2014年底起，在學院楊小令、蔡守華兩位教授指導下，具體研制太陽能物聯(lián)網(wǎng)水質監(jiān)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)的這款新型水質監(jiān)測浮標，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測定濁度、UV紫外吸收的多波長光學傳感器，以及同時可測定斑馬魚毒性、大型蚤毒性的生物毒性傳感器，能夠及時檢測絕大多數(shù)無機、有機和生物污染物。
節(jié)能精確
實現(xiàn)遠距離、實時監(jiān)測水質
記者了解到，該團隊研發(fā)的這款新型太陽能物聯(lián)網(wǎng)水質監(jiān)測浮標，采用了緊湊的浸入式結構，直接把浮標投放于被監(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，采用32位STM32單片機負責數(shù)據(jù)采集和設備控制，精度更高、更加節(jié)能。而GPRS的數(shù)據(jù)通訊方式保證永遠在線，幾乎覆蓋全國城鄉(xiāng)各地，無需建造通訊鐵塔。在實際操作中，浮標采集到的水質數(shù)據(jù)，采用物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)送到阿里云服務器，用大數(shù)據(jù)、云計算軟件對8種水質數(shù)據(jù)進行融合。
“監(jiān)測人員可以通過APP客戶端瀏覽實時數(shù)據(jù)，與以往的監(jiān)測數(shù)據(jù)比對，給出水質評價結果，大大降低了監(jiān)測人員的勞動強度和風險。目前，該項技術已在農(nóng)村飲水工程中開始示范應用。” 吳宸暉說道。
試用報告
性能穩(wěn)定，未來大規(guī)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間讓該產(chǎn)品進行試用。目前，該成果已經(jīng)在揚州市最大的經(jīng)營實驗儀器的專業(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道：“經(jīng)過試用，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(wěn)定，成本低廉。浮標采用太陽能供電，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，又能達到自我標定的作用，市場未見有同類產(chǎn)品銷售。”
目前，這個項目成果已經(jīng)發(fā)表了多篇論文，并申請到了多項國家專利。不久前，還榮獲了第二屆“協(xié)鑫杯”全國大學生綠色能源科技創(chuàng)新大賽一等獎，揚州大學第9屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽特等獎等榮譽。
“由于這種太陽能物聯(lián)網(wǎng)水質監(jiān)測浮標成本低廉，方便使用，未來我們應該會走向市場，大規(guī)模生產(chǎn)。” 吳宸暉說道。
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