【JD-SZWZ】，山東競道光電，十年深耕水質(zhì)設(shè)備。

　　在水資源監(jiān)測領(lǐng)域，微型水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)憑借其小巧靈活、可實時監(jiān)測等優(yōu)勢，正逐漸得到廣泛應(yīng)用。然而，如同許多自動化設(shè)備一樣，其運行能耗問題不容忽視。降低運行能耗不僅有助于降低長期運營成本，還能減少對環(huán)境的影響，提升系統(tǒng)的可持續(xù)性。以下將從多個方面探討微型水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)降低運行能耗的方法。

　　優(yōu)化硬件設(shè)計

　　選用低功耗傳感器

　　傳感器是微型水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的核心部件，其能耗在系統(tǒng)總能耗中占比頗高。因此，選用低功耗傳感器是降低能耗的關(guān)鍵。例如，在酸堿度(pH)檢測方面，可采用新型的固態(tài)離子選擇性電極傳感器，相較于傳統(tǒng)的玻璃電極傳感器，其功耗更低，且具有響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。對于溶解氧檢測，一些基于熒光猝滅原理的光纖溶解氧傳感器，不僅測量精度高，而且能耗顯著低于傳統(tǒng)的電化學(xué)溶解氧傳感器。通過采用這些低功耗傳感器，能夠在保證監(jiān)測精度的同時，有效降低系統(tǒng)的整體能耗。

　　合理設(shè)計電路與電源管理模塊

　　對系統(tǒng)的電路進行優(yōu)化設(shè)計，減少不必要的電路損耗。采用高效的電源轉(zhuǎn)換芯片，提高電源轉(zhuǎn)換效率，降低在電能轉(zhuǎn)換過程中的能量損失。例如，使用同步降壓型 DC - DC 轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換效率可高達 90% 以上，相比傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器，能大幅減少能量浪費。同時，設(shè)計智能的電源管理模塊，根據(jù)系統(tǒng)的運行狀態(tài)動態(tài)調(diào)整各模塊的供電。當(dāng)系統(tǒng)處于數(shù)據(jù)采集階段，為傳感器和數(shù)據(jù)采集電路提供足額電力;而在數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)拈g隙，可適當(dāng)降低部分模塊的電壓或進入睡眠模式，減少待機能耗。

　　采用節(jié)能型通信模塊

　　通信模塊負責(zé)將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程終端，其能耗也不容小覷。選擇節(jié)能型的通信模塊，并優(yōu)化通信策略，能有效降低能耗。例如，在近距離數(shù)據(jù)傳輸場景中，可優(yōu)先采用藍牙 5.0 技術(shù)，其相較于前代版本，在保持數(shù)據(jù)傳輸速率的同時，功耗大幅降低。對于遠程數(shù)據(jù)傳輸，窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB - IoT)技術(shù)具有低功耗、廣覆蓋的特點，適用于微型水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)。此外，合理設(shè)置通信頻率，避免不必要的數(shù)據(jù)傳輸，也能減少通信模塊的能耗。比如，根據(jù)水質(zhì)變化的頻率和幅度，動態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)上傳間隔，在水質(zhì)穩(wěn)定時適當(dāng)延長上傳周期。

　　智能運行模式

　　自適應(yīng)監(jiān)測策略

　　微型水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)可采用自適應(yīng)監(jiān)測策略，根據(jù)水質(zhì)變化情況自動調(diào)整監(jiān)測頻率。當(dāng)水質(zhì)相對穩(wěn)定時，適當(dāng)降低監(jiān)測頻率，減少傳感器的工作時間，從而降低能耗。例如，通過設(shè)定水質(zhì)參數(shù)的波動閾值，若在一段時間內(nèi)，酸堿度、溶解氧等關(guān)鍵參數(shù)的變化均在閾值范圍內(nèi)，系統(tǒng)自動將監(jiān)測頻率從每 15 分鐘一次調(diào)整為每小時一次。而當(dāng)水質(zhì)出現(xiàn)異常波動，如某一參數(shù)超出正常范圍，系統(tǒng)立即恢復(fù)高頻監(jiān)測，確保及時準確地掌握水質(zhì)變化情況。這種自適應(yīng)監(jiān)測策略在保證監(jiān)測效果的同時，能顯著降低系統(tǒng)的運行能耗。

　　睡眠與喚醒機制

　　為進一步降低能耗，系統(tǒng)可引入睡眠與喚醒機制。在非監(jiān)測時段，除了必要的時鐘電路和喚醒檢測電路，系統(tǒng)的其他模塊進入睡眠狀態(tài)，此時功耗極低。喚醒方式可以多樣化，如定時喚醒、外部觸發(fā)喚醒等。例如，設(shè)定系統(tǒng)每隔一定時間(如 4 小時)喚醒一次，進行快速的水質(zhì)參數(shù)檢測，若檢測結(jié)果正常，則繼續(xù)進入睡眠狀態(tài);若發(fā)現(xiàn)異常，可連續(xù)進行多次檢測，并及時上傳數(shù)據(jù)。此外，當(dāng)系統(tǒng)接收到外部觸發(fā)信號，如遠程指令或附近環(huán)境參數(shù)的急劇變化(如降雨量突然增大)，也能迅速喚醒進行監(jiān)測，以應(yīng)對突發(fā)情況。

　　能源管理與利用

　　太陽能等可再生能源利用

　　微型水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)通常部署在野外等場所，具備利用可再生能源的條件。太陽能是一種清潔、可持續(xù)的能源，可在系統(tǒng)中配備太陽能電池板和儲能裝置(如鋰電池)。白天，太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，一部分用于系統(tǒng)的即時運行，另一部分存儲在鋰電池中。夜晚或光照不足時，由鋰電池為系統(tǒng)供電。通過合理設(shè)計太陽能電池板的功率和儲能裝置的容量，可滿足系統(tǒng)長時間穩(wěn)定運行的能源需求，大大降低對傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴，減少運行能耗。

　　能源回收與再利用

　　探索能源回收與再利用的途徑也是降低能耗的有效方法。例如，在系統(tǒng)運行過程中，傳感器和電路產(chǎn)生的廢熱可通過熱電轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)化為電能，雖然這部分電能可能相對較少，但積少成多，能在一定程度上補充系統(tǒng)的能源需求。此外，一些微型水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)可能配備小型水泵用于水樣采集，在水泵運行過程中，通過能量回收裝置將水泵轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)能源的循環(huán)利用，進一步降低系統(tǒng)的整體能耗。

　　微型水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)可通過優(yōu)化硬件設(shè)計、采用智能運行模式以及加強能源管理與利用等多種方法來降低運行能耗。這些措施不僅有助于提高系統(tǒng)的能源利用效率，降低運營成本，還能使其在水資源監(jiān)測領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為保護水資源環(huán)境做出積極貢獻。隨著技術(shù)的不斷進步，相信未來微型水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)在能耗管理方面將取得更大的突破。