Решения в сфере Интернета Вещей

Умная вода

Управление водными ресурсами является важной задачей для множества отраслей: сельское хозяйство, промышленность, сфера услуг, города…Контроль качества питьевой воды, обнаружение утечек химикатов в реках, отслеживание морских утечек в режиме реального времени, отслеживание перепадов давлений вдоль труб и проверка качества воды на объектах, таких как, к примеру, рыбоводные хозяйства или плавательные бассейны.

Поставленная задача

Рост населения и изменение климата становятся главными причинами сокращения водных ресурсов.

Для более ясного понимания обратимся к статистике…

  • Нехватку воды ощущают более 40% населения мира и, по прогнозам, это число будет продолжать расти.
  • Более 80 % сточных вод, образующихся в результате деятельности человека, сбрасывается в реки или море без какой-либо очистки.
  • Каждый день около 1000 детей умирают из-за диарейных заболеваний, связанные с водной антисанитарией, которую можно было бы устранить.
  • Примерно 70% всей воды, забираемой из рек, озер и водоносных горизонтов, используется для орошения.
  • Распределение использования мировых водных ресурсов:
    • 70% Сельское хозяйство: напрямую истощает подземные водные ресурсы.
    • 20% Промышленность
    • 10% Домашнее использование
  • Ожидается, что к 2050 году спрос на воду увеличится на 1/3 по отношению к текущему (примерно на 1% ежегодно)
water1

Решение IoT для Умной воды

В каких местах следует контролировать качество воды?

  • Поверхностные воды: реки, озера, воды переходные и прибрежные.
  • Подземные воды

Какие экологические параметры следует отслеживать:

  • Биологические индикаторы
  • Гидроморфологические индикаторы
  • Физико-химические индикаторы

Основные контролируемые параметры согласно нормам:

  • Взвешенные вещества
  • БПК и ХПК
  • Аммоний, нитраты и фосфор
  • Проводимость
  • Уровень pH
water 2

Применение технологии IoT для ведения водного хозяйства

  • Качество воды
  • Регулирование потока реки
  • Уровень воды: реки, озера, море…
  • Удаленная оценка воды в бассейне
  • Сохранение водной флоры и фауны
  • Улучшение взаимодействия с пользователями и клиентами

  • Управление рыбными фермами
  • Определение уровеня растворенного кислорода и pH.
  • Управление водой в промышленности 
  • Организация сточных вод
  • Процессы опреснения морской воды
  • Гидропоника
  • Управление портом
  • Вспомогательные промышленные службы

  • Организация стока ливневых вод и предотвращение городских наводнений
  • Фиксация попадания химикатов

  • Управление водораспределительной сетью
  • Измерение потребления воды
  • Управление орошением
  • Предотвращение наводнений и стихийных бедствий
  • Фиксирование потерь воды и утечек
  • Хранение воды (баки, резервуары и т. д.)
  • Управление аквариумом
  • Ирригационные сообщества

Преимущества применения технологии IoT для ведения водного хозяйства

  • Сокращение среднедушевого потребления воды на 10%
  • Борьба с утечками: Уменьшение потерь воды на 20%
  • Снижение затрат:
    • На обслуживание
    • На срочные ремонты
    • На потребление энергии
  • Окупаемость вложенных средств
  • Координация и сотрудничество заинтересованных сторон
  • Прогнозирование потенциальных аварий
  • Управление давлением и расходом
  • Снижение счетов за коммунальные услуги

IoT продукты для умной воды

Продукты в сфере умной воды создаются для того, чтобы определять наиболее важные параметры, связанные с контролем качества воды, такие как уровень растворенного кислорода, окислительно-восстановительный потенциал, pH, проводимость и температура.

Основные особенности

1. Несколько моделей под разные бюджеты и требования: Базовая, Ионы, Xtreme 

2. Высокоточные датчики от престижных производителей, например, Aqualabo

3.  Получение информации в режиме реального времени при непрерывном мониторинге

4. Простая установка

5. Датчики могут быть установлены на буй (для расположения на озерах или в море)

6. Питание от солнечной панели

7. Длительный срок службы батареи

8. Совместимость с любой технологией беспроводной передачи данных

9. Протоколы сотовых и LPWAN связей для отдаленных мест

10. Работа с любой облачной платформой

11. Могут быть построены прогнозные и превентивные модели

12. Возможность подключения к платформе устройства Plug & Sense! Smart Agriculture

13. Технические характеристики:

  • Минимальные затраты на обслуживание
  • Корпус IP65 / датчики IP68
  • Всепогодный корпус / водонепроницаемые датчики (до 5 бар при глубине 50 метров)
  • Простое развертывание

Модели и датчики

Smart Water PRO (Умная вода)

Платформа Smart Water PRO позволяет отслеживать качество воды в реках, озерах и море.

Датчики:

  • pH
  • Окислительно-восстановительный потенциал
  • Растворенный кислород
  • Температура
  • Проводимость
  • Калибровочные наборы для датчиков

Техническое руководство

Smart Water Ions (Умная вода)

Платформа Smart Water Ions специализируется на измерении концентрации ионов для контроля качества питьевой воды в реках, озерах и море.

Датчики:

  • Аммоний (NH4+)
  • Бромид (Br -)
  • Кальций (Ca 2+)
  • Хлорид (Cl -)
  • Медь (Cu 2+)
  • Фторид (F -)
  • Иодид (I -)
  • Литий (Li +)
  • Нитрат (NO3-)
  • Нитрит (NO2-)
  • Магний (Mg 2+)
  • Перхлорат (ClO4-)
  • Калий (K +)
  • Серебро (Ag +)
  • Натрий (Na +)
  • Температура
  • pH
  • Калибровочные наборы для датчиков

Техническое руководство

Smart Water Xtreme (Умная вода)

К платформе Smart Water Xtreme можно подключать лучшие на рынке датчики от самых известных производителей в сфере отслеживания качества питьевой воды, управления рыбными фермами, обнаружения химических утечек, удаленного контроля состояния воды в плавательных бассейнах и спа, а также отслеживания загрязнения морской воды.

Датчики:

  • Оптическое измерение растворенного кислорода и температуры (возможен титановый корпус) (OPTOD)
  • pH, ОВП и температура (PHEHT)
  • Проводимость, соленость и температура (C4E)
  • Индуктивная проводимость, соленость и температура (CTZN)
  • Мутность и температура (NTU)
  • Взвешенные вещества, мутность, слой осадка и температура (MES5)
  • ХПК, БПК, ООУ, СКП при 254 нм (оптические пути: 2 мм и 50 мм) (StackSense)
  • Радарный уровнемер (VEGAPLUS C21)
  • Температура, влажность, давление
  • Освещенность (в люксах)
  • Ультразвук (на улице IP67)
  • Manta+ 35A / Manta+ 35B:
    • Хлорофилл
    • Фикоцианин
    • Нитрат
    • Аммоний
    • Хлорид
    • Растворенные органические вещества
    • Натрий
    • Кальций
    • Бромид
    • Общий растворенный газ
    • Родамин
    • Сырая нефть
    • Нефтепродукты
    • Флуоресцеин
    • Оптические отбеливатели
    • Триптофан
  • Датчик группы бактерий кишечной палочки (Proteus)
    • БПК
    • Количество бактерий
    • ХПК
    • РОУ
    • ООУ
    • Температура
    • pH / ОВП
    • Мутность
    • Растворенный кислород (оптический)
    • Проводимость
    • Давление
    • Флюориметр
    • Ион-селективные электроды
    • Общий растворенный газ
    • ФАР

Техническое руководство

Измеряемые параметры

Уровень растворенного кислорода, pH, окислительно-восстановительный потенциал (ОВП), проводимость, соленость, общее количество растворенных твердых веществ, температура, нефелометрическая мутность, взвешенные твердые частицы, слой осадка.

Ионоселективные электроды: аммоний, нитрат, хлорид, натрий и кальций.

Датчики биохимических и органических уровней: флуорометры хлорофилла, фикоцианина, фикоэритрина, окрашенных / флуоресцентных растворенных органических веществ.

Обслуживание датчиков

Настоятельно рекомендуется проводить очистку датчиков: примерно каждые 2 недели.

  • Датчики, которые расположены на море, требуют более частого обслуживания.
  • Есть несколько методов защиты чувствительной части от загрязнения:
    • Оптическая технология.
    • Индуктивная технология.
    • Очистка при помощи кисточек.
    • Медное покрытие.
    • Светодиодная УФ-система.

* Они не гарантируют результат.

Факторы, влияющие на результат измерения

Измерение мутности

Имейте в виду, что значение мутности НЕ совпадает с концентрацией взвешенных твердых частиц.

Мутность измеряется в NTU (нефелометрических единицах мутности).
Взвешенные твердые частицы измеряются в мг / л.

Есть несколько факторов, вызывающих помутнение воды:

  • Наличие фитопланктона и / или водорослей
  • Сброс сточных вод.

Частицы поглощают тепло от солнечного света, нагревая воду, и это снижает концентрацию кислорода в воде. Частицы также рассеивают свет, снижая фотосинтетическую активность растений, что еще больше способствует снижению концентрации кислорода.

В сильно замутненной воде ускоряется процесс осаждения. В русле реки икра рыб и личинки насекомых покрываются слоем осадка и задыхаются, а также жабры рыб повреждаются.

Измерение проводимости

Обычно взвешенные твердые частицы представляют собой соли. Таким образом общее количество взвешенных твердых частиц можно контролировать посредством измерения проводимости.

Обычно проводимость раствора увеличивается вместе с температурой, так как при этом увеличивается подвижность ионов. Для того, чтобы сгладить это влияние, следует осуществлять температурную компенсацию.

Датчики в соленой воде быстрее изнашиваются. Не забывайте в нужное время проводить обслуживание и замену.

Измерение уровня pH

Уровень pH изменяется от 0 (кислотный) до 14 (щелочной).
Пресная вода: 7,0.
Морская вода: 8,2.
Водные виды обычно обитают в водах от 6,0 до 8,2.

Измерение уровня растворенного кислорода

  • Кислород оказывается в воде в ходе прямого поглощения из атмосферы, при быстром движении или в качестве побочного продукта фотосинтеза растений.
  • Уровень растворенного кислорода зависит от температуры и объема движущейся воды. Кислород легче растворяется в более холодной воде, чем в более теплой.
  • Уровень растворенного кислорода ниже 5,0 мг / л вызывает стресс у водных организмов. Дальнейшее понижение концентрации сильнее усугубит ситуацию.
  • Сохранение кислорода на уровне ниже 1-2 мг / л в течение нескольких часов может привести к гибели крупных рыб.
  • БПК и ХПК нельзя измерить напрямую с помощью датчика. Его мы может косвенно определить на основании измеряемой концентрации углерода.

Доступные протоколы для беспроводной связи устройств: 

802.15.4   ZigBee   WiFi   868   900   4G   LoRaWAN   Sigfox

Истории успеха в сфере Умной воды

Решение IoT для Умной воды