„Das Seewasser ist plötzlich grün und stinkt, und es liegen viele tote Fische darin.“ „Das Leitungswasser riecht ungewöhnlich, und die Algentoxine überschreiten die zulässigen Grenzwerte.“ – Hinter diesen besorgniserregenden Problemen mit der Wasserqualität verbirgt sich ein wichtiger Indikator: die Chlorophyllkonzentration. Als „Barometer“ für die Eutrophierung von Gewässern ist die Echtzeitüberwachung des Chlorophyllgehalts entscheidend, um Algenblüten zu verhindern und die Wassersicherheit zu gewährleisten. Der LoRaWAN-Wasserqualitäts-Chlorophyllsensor Das heute vorzustellende System hat sich dank seines geringen Stromverbrauchs und seiner großen Reichweite zum „intelligenten Wächter“ auf dem Gebiet der Wasserqualitätsüberwachung entwickelt.

Warum stößt die traditionelle Wasserqualitätsüberwachung an ihre Grenzen?

• Vor der Verbreitung der LoRaWAN-Technologie war die Chlorophyllmessung in Wasser oft mit zahlreichen Herausforderungen verbunden. Herkömmliche Labortests erfordern manuelle Probenahmen vor Ort, was nicht nur zeit- und arbeitsaufwändig ist, sondern auch das Problem birgt, dass die Messwerte bereits bei der Probenahme veraltet sind und somit Echtzeitveränderungen der Wasserqualität nicht erfasst werden können. Kabelgebundene Messgeräte können zwar Daten in Echtzeit übertragen, die Verkabelungskosten sind jedoch extrem hoch, was ihren Einsatz in abgelegenen Gebieten wie Stauseen und großen Seen nahezu unmöglich macht. Herkömmliche drahtlose Sensoren sind durch Reichweite und Stromverbrauch eingeschränkt; entweder müssen die Batterien häufig gewechselt werden oder die Datenübertragung wird oft unterbrochen, was eine langfristige und stabile Überwachung erschwert.
• Diese Schwachstellen haben die Abteilungen und Unternehmen für Wassergütemanagement in ein Dilemma gebracht: „Wir wollen überwachen, aber wir haben Schwierigkeiten, zu überwachen.“ – Wenn eine Algenblüte festgestellt wird, wird oft die beste Gelegenheit zur Steuerung verpasst, was zu ernsthaften ökologischen Verlusten und wirtschaftlichen Kosten führt.

LoRaWAN + Chlorophyll-Monitoring: Ein neuer Weg zur Überwachung der Wasserqualität

Das Aufkommen von LoRaWAN-Wasserqualitäts-Chlorophyllsensoren hat die Grenzen herkömmlicher Überwachungsmethoden vollständig überwunden. Es integriert die auf Fluoreszenz basierende Chlorophyll-Detektionstechnologie perfekt mit der LoRaWAN-Technologie (Low-Power Wide-Area Network) und gewährleistet so eine hohe Detektionsgenauigkeit bei gleichzeitiger Lösung der Kernprobleme der Datenübertragung und der Akkulaufzeit der Geräte.

1. Präzise Erkennung: Machen Sie alle Daten „zuverlässig“.

Der Sensor nutzt das professionelle Fluoreszenzdetektionsprinzip. Chlorophyll im Wasser emittiert bei Bestrahlung mit einer Lichtquelle bestimmter Wellenlänge charakteristische Fluoreszenz, deren Intensität streng proportional zur Konzentration ist. Ausgestattet mit einem hochpräzisen optischen Filter und einem Temperaturkompensationsmodul filtert der Sensor effektiv Streulichtstörungen heraus und korrigiert automatisch Fehler, die durch Wassertemperaturänderungen verursacht werden. Die Detektionsgenauigkeit beträgt bis zu 0,01 μg/L, die Reproduzierbarkeit liegt bei ≤ 3 %. Selbst geringfügige Änderungen der Chlorophyllkonzentration werden präzise erfasst und liefern zuverlässige Daten für die Früherkennung von Algenblüten.

2. Geringer Stromverbrauch und lange Lebensdauer: „Null Belastung“ auch in abgelegenen Gebieten

Dank des extrem niedrigen Stromverbrauchs des LoRaWAN-Protokolls benötigt der Sensor beim aktiven Daten-Upload nur wenige Milliampere und im Ruhemodus sogar nur wenige Mikroampere. Mit einem Lithium-Akku kann er 6–12 Monate ohne externe Stromversorgung betrieben werden; mit einem Solarmodul ist eine Langzeitüberwachung mit unterbrechungsfreier Stromversorgung möglich. Er lässt sich problemlos in kleinen Stauseen in abgelegenen Bergregionen oder in weit vom Meer entfernten Aquakulturgebieten einsetzen und ist somit völlig unabhängig vom Stromnetz.

3. Weitbereichsübertragung: „Ungehindert“ auch in komplexen Umgebungen

Es unterstützt gängige globale Frequenzbänder wie 470 MHz (China), 868 MHz (Europa) und 915 MHz (USA). Die Kommunikationsreichweite beträgt in freier Umgebung 3–5 Kilometer. Selbst in der Nähe von Seen mit dichtem Baumbestand oder Wasserpflanzen, die von Gebäuden umgeben sind, ist eine stabile Datenübertragung über LoRaWAN-Gateways möglich. Mehrere Sensoren können an dasselbe Gateway angeschlossen werden, wodurch sich problemlos ein Überwachungsnetzwerk mit einer Fläche von mehreren zehn Quadratkilometern aufbauen lässt. Die Daten werden in Echtzeit auf die Cloud-Plattform hochgeladen und können jederzeit auf Mobiltelefonen und Computern abgerufen werden.

4. Langlebig: „Stabiler Betrieb“ auch unter rauen Umgebungsbedingungen

Dank des Gehäuses aus Edelstahl 316L und des hochfesten optischen Glases erreicht das Gerät die Schutzart IP68 und kann somit dauerhaft vollständig unter Wasser eingesetzt werden. Es ist für einen breiten Temperaturbereich von -20 °C bis 80 °C geeignet und arbeitet zuverlässig sowohl in zugefrorenen Stauseen im Norden als auch in warmen Fischteichen im Süden. Einige Modelle verfügen zudem über eine automatische Ultraschallreinigungsfunktion, die das Anhaften von Algen und Mikroorganismen an der Sonde effektiv verhindert und den manuellen Wartungsaufwand reduziert.

Diese Szenarien benötigen alle seinen Schutz.

• Ökologische Bewirtschaftung natürlicher Gewässer: Sensoren werden in Seen mit erhöhtem Algenblütenrisiko (wie dem Taihu-See und dem Dianchi-See) sowie in wichtigen Flussgebieten wie dem Jangtse und dem Gelben Fluss eingesetzt, um Veränderungen der Chlorophyllkonzentration in Echtzeit zu überwachen. Sobald die Daten einen Frühwarnschwellenwert überschreiten, versendet das System automatisch Benachrichtigungen per SMS oder App. So können die zuständigen Behörden frühzeitig Maßnahmen wie Wasseraustausch und Algizideinsatz ergreifen und Algenblüten verhindern.
• Schutz der Trinkwasserquellen: Sensoren werden rund um die Uhr an den Wasserentnahmestellen von Wasserwerken und in Trinkwasserschutzgebieten installiert, um die Chlorophyll- und Cyanobakterienkonzentrationen zu überwachen. Sobald ein Grenzwert überschritten wird, wird der Reinigungsprozess des Wasserwerks umgehend aktiviert, um zu verhindern, dass Algentoxine in das Trinkwassernetz gelangen und die Sicherheit der Trinkwasserversorgung der Bevölkerung zu gewährleisten.
• Intelligentes Aquakulturmanagement: Sensoren werden in Aquakulturgewässern wie Fisch- und Garnelenteichen eingesetzt. Eine zu hohe Chlorophyllkonzentration deutet häufig auf Eutrophierung hin, was leicht zum Tod von Fischen und Garnelen durch Sauerstoffmangel führen kann. Die Sensoren liefern Echtzeitdaten zur Wasserqualität und unterstützen die Züchter dabei, Futtermenge und Wasserwechselfrequenz wissenschaftlich anzupassen. Dies reduziert das Auftreten von Krankheiten und verbessert die Überlebensrate der Tiere.
• Überwachung der industriellen Abwassereinleitung: Industrieunternehmen installieren Sensoren an den Abwasserauslässen, um die Chlorophyllkonzentration im abgeleiteten Wasser in Echtzeit zu überwachen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Qualität des abgeleiteten Wassers den nationalen Standards entspricht, die Verschmutzung umliegender Gewässer durch Abwasser vermieden und das Risiko von Umweltstrafen reduziert.

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