揚大成功研發的水質監測浮標

 

　　近日，記者從揚州大學獲悉，該校楊小令科研團隊成功研發出一款新型太陽能物聯網水質監測浮標。這是以太陽能為動力源，能夠長時間監測水質變化，同時采用物聯網技術和大數據處理，可以實現遠距離、實時監測水質。據悉，該成果已經在揚州等地試用，取得了較好的應用效果，并剛剛榮獲了第二屆“協鑫杯”全國大學生綠色能源科技創新大賽一等獎。

　　歷時一年

　　揚大團隊發明水質監測浮標

　　“水質監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、生活污染的威脅，特大污染事故頻頻發生。”這項發明的主要負責人吳宸暉告訴記者，目前，飲用水源水質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（如魚類、水蚤、綠藻和發光細菌）的生理和生化的抑制效應，來反映水體中毒物產生的綜合毒性，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據、發送到中心檢測站，進行存儲、處理、分析，無需檢測人員到達現場，保證水質數據的實時性。但是，現有的水質監測浮標，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，研發采用最新技術、兼備理化監測和生物毒性監測的太陽能水質監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網水質監測浮標，于2015年底完成設計和樣機制作。記者了解到，該團隊研發的這款新型水質監測浮標，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無機、有機和生物污染物。

　　節能精確

　　實現遠距離、實時監測水質

　　記者了解到，該團隊研發的這款新型太陽能物聯網水質監測浮標，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，幾乎覆蓋全國城鄉各地，無需建造通訊鐵塔。在實際操作中，浮標采集到的水質數據，采用物聯網技術發送到阿里云服務器，用大數據、云計算軟件對8種水質數據進行融合。

　　“監測人員可以通過APP客戶端瀏覽實時數據，與以往的監測數據比對，給出水質評價結果，大大降低了監測人員的勞動強度和風險。目前，該項技術已在農村飲水工程中開始示范應用。” 吳宸暉說道。

　　試用報告

　　性能穩定，未來大規模生產

　　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品進行試用。目前，該成果已經在揚州市最大的經營實驗儀器的專業公司等單位試用，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，性能穩定，成本低廉。浮標采用太陽能供電，節能環保，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，市場未見有同類產品銷售。”

　　目前，這個項目成果已經發表了多篇論文，并申請到了多項國家專利。不久前，還榮獲了第二屆“協鑫杯”全國大學生綠色能源科技創新大賽一等獎，揚州大學第9屆“挑戰杯”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網水質監測浮標成本低廉，方便使用，未來我們應該會走向市場，大規模生產。” 吳宸暉說道。