CZ302927B6 - Zarízení k detekci a merení koncentrace fluorescencní stopovací látky, zpusob merení a použití tohoto zarízení - Google Patents
Zarízení k detekci a merení koncentrace fluorescencní stopovací látky, zpusob merení a použití tohoto zarízení Download PDFInfo
- Publication number
- CZ302927B6 CZ302927B6 CZ20080457A CZ2008457A CZ302927B6 CZ 302927 B6 CZ302927 B6 CZ 302927B6 CZ 20080457 A CZ20080457 A CZ 20080457A CZ 2008457 A CZ2008457 A CZ 2008457A CZ 302927 B6 CZ302927 B6 CZ 302927B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- camera
- measuring
- concentration
- detecting
- fluorescent tracer
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 title abstract description 13
- GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N fluorescein Chemical class O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 claims description 28
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 17
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 claims description 12
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 5
- 230000004313 glare Effects 0.000 claims description 2
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 claims description 2
- LVTJOONKWUXEFR-FZRMHRINSA-N protoneodioscin Natural products O(C[C@@H](CC[C@]1(O)[C@H](C)[C@@H]2[C@]3(C)[C@H]([C@H]4[C@@H]([C@]5(C)C(=CC4)C[C@@H](O[C@@H]4[C@H](O[C@H]6[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](C)O6)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]6[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](C)O6)[C@H](CO)O4)CC5)CC3)C[C@@H]2O1)C)[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 LVTJOONKWUXEFR-FZRMHRINSA-N 0.000 claims 1
- 229960002143 fluorescein Drugs 0.000 abstract description 14
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 abstract description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 229940020947 fluorescein sodium Drugs 0.000 description 7
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 7
- NJDNXYGOVLYJHP-UHFFFAOYSA-L disodium;2-(3-oxido-6-oxoxanthen-9-yl)benzoate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1C1=C2C=CC(=O)C=C2OC2=CC([O-])=CC=C21 NJDNXYGOVLYJHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 4
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 3
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical class [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical class S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 235000019994 cava Nutrition 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 description 1
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 1
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- YIIYNAOHYJJBHT-UHFFFAOYSA-N uranium;dihydrate Chemical compound O.O.[U] YIIYNAOHYJJBHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/30—Assessment of water resources
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Zarízení detekující vodný roztok sodné soli fluoresceinu slouží ke stanovení šírení a zároven merení koncentrace této látky v podzemní vode. Princip metody využívá prirozené vlastnosti vodného roztoku sodné soli fluoresceinu, který po ozárení modrým svetlem (cca 490 nm) fluoreskuje na vlnových délkách s vrcholem cca 420 až 390 nm. Zarízení sestává zejména z kamery (1) s predrazeným "oranžovým" filtrem (2) a je opatreno osvetlením o dvou definovaných vlnových délkách, kde sada (3) žlutých LED-diod slouží k orientaci zarízení a presnému umístení kamery (1) ve sledované geologické strukture a kde sada (4) modrých LED-diod se používá k vlastní detekci roztoku sodné soli fluoresceinu. Obrazový signál z kamery (1) (resp. kamer) je pomocí pocítace (13) v nastavených intervalech preváden na jednotlivé obrázky (bitmapy). Výstupem merení jsou císla, která udávají pocet ozárených pixelu kamery vybuzených zárením fluoresceinu.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká zařízení, které slouží k detekci vodného roztoku sodné soli fluoresceinu ke stanovení jeho šíření a zároveň měření koncentrace této látky v podzemní vodě, způsobu měření a dalších použití tohoto zařízení.
Dosavadní stav techniky
Stopovací zkoušky podzemní vody, pro které je detekční kamera vyvinuta, se v minulosti nejčas15 těji realizovaly pomocí mnoha druhů anorganických solí. Detekce příchodu stopovací látky probíhá pak většinou kondeuktometricky, tedy na základě změny vodivosti vody. Tato měření jsou silně negativně ovlivněna především citlivostí použitého konduktometru. Mezi nejběžněji používané soli patří chlorid sodný, draselný a vápenatý, dále soli lithia, borax atd. Obecně se pri využití soli jako stopovacího média vyskytuje pri vyšších koncentracích so lankový efcki. Když jsou koncentrace voleny nízké, dochází k příliš rychlému naředění.
Z hlediska přesnosti se v problematice terénních migračních zkoušek nejlépe osvědčilo využití radioizotopů s přiměřeně dlouhým poločasem rozpadu. Poločas rozpadu je volen tak, aby pokryl dostatečně celou zkoušku a navíc, aby pokud možno uplynul těsně po skončení testu a vyhodno25 cením. Tyto testy jsou velmi přesné. Stopovací látku lze navolit tak, že má výrazně silné sorpční vlastnosti nebo naopak je zcela inertní vůči svému okolí. Tyto experimenty mají nevýhodu v poměrně velké finanční náročnosti. Navíc se pri těchto testech pracuje s radioaktivními materiály, jejichž použití je omezeno celou radou legislativních předpisů a povinností.
Posledním rozšířeným typem migračních zkoušek je využití sodné sole fluoresceinu. Tato látka se v některých prostředcích chová jako sorbent, v jiných prostředcích je inertní. K detekci obsahu sodné soli fluoresceinu v podzemní vodě se dosud využívalo fluorimetrů. Protože roztok sodné sole fluoresceinu je fotocitlivý (na slunci, především díky UV záření), dochází kjeho degradaci aje navíc biologicky rozložitelný, bývá tedy nutné odebraný vzorek podzemní vody uložit do tmavé, nejlépe skleněné, nádoby a doručit ho co nejrychleji ke stanovení do laboratoře. Tento postup má několik nevýhod. Odběrem získáme pouze směsný vzorek, přičemž je více či méně postiženo proudění kapaliny v místě odběru. Z tohoto důvodu je významně ovlivněna kontinuálnost měření. Navíc v průběhu dopravy a zpracování dochází k pozvolné degradaci (úbytku) sodné soli fluoresceinu ve vzorku. V dnešní době používané terénní fluorimetry nedokáží detekovat okamžik, kdy dojde k výronu roztoku sodné soli fluoresceinu z geologické struktury. Tyto fluorimetry se navíc musí v nepřístupných prostorách instalovat tzv. naslepo. I přes některé nevýhody je v součastné době sodná sůl fluoresceinu nejčastěji používanou stopovací látkou jak v geologii, tak i v jiných odvětvích.
Podstata vynálezu
Nedostatky popsaných fluorimetrů pri detekci sodné soli fluoresceinu řeší zařízení níže popsaného vynálezu,
Zařízení k měření koncentrace sodné soli fluoresceinu (na příklad v kapalinách v nepřístupných prostorách) využívá přirozené vlastnosti této sloučeniny, která po ozáření světlem s vhodnou vlnovou délkou způsobuje výraznou světelnou emisi stopovacího média (v našem případě Na fluoresceinu). Sodná sůl fluoresceinu (Na fhiorescein), je také označovaná jako uranin, fluores- 1 CZ 302927 B6 cein uranin, v literatuře často pouze a nepřesně též fluorescein. Chemický vzorec této sloučeniny je C2()H |{)Na2O<.
O
Nil
Fluorescein uranin (uranin) nemá nic společného s rudou uranu - uraninitem (synonyma: smolinec, uranin, nasturan, pitchblend atd.). Princip metody spočívá v aplikaci malého množství (v našem případě 0,08 mg/l a více) stopovacího média (v našem případě fluoresceinu, lze ale využít i jiné stopovací látky) do vody a následná detekce.
io
Stopovací médium je látka, díky níž je možné určit vybrané migrační a hydrodynamické parametry, především rychlost proudění (- výpočetní metodou z křivek šíření Na-fluoresceinu ve vodě), unášeeí schopnost, objem zasažených prostor, disperzi vitu (- lze odvodit z tvaru měřených křivek atd.).
Vhodně zvolené stopovací médium může mít výrazně sorpčnt nebo naopak inertní vlastnosti vůči svému okolí. To znamená, že je možné sledovat případný úbytek stopovacího média způsobený sorpcí. Nebo naopak sledovat čistě pohyb stopovacího média, které není ovlivněno jinými faktory, jako je právě sorpce do mezivrství a na povrch částic přítomných ve struktuře a jiné.
Stopovací médium je nejčastěji v kapalinách kapalná látka resp. koloid, který se využívá k detekování směru, rychlosti proudění, apod. Detekce směru proudění podzemní vody se využívá např. v krasu, kde je možné sledovat pomocí barviv či jiných stopovacích látek, které z podzemních prostor jsou součástí hlavního toku podzemní vody aj.
Stopovacím médiem v plynech bývají odorizační látky s charakteristickým zápachem (např. merkaptany). Tyto odorizační látky se do plynů přidávají pro snadnou detekci úniku plynů. Ke stopování pevných látek se využívají pevné částice, nebo se látka, která se stopuje, obarví vhodnou barvou. Mezi jedny z nejlepších stopovacích látek obecně patří radioaktivní izotopy 30 jejich využití, ale bývá z legislativních důvodů značně problematické.
Řešení problému stopování v kapalinách spočívá v užití kamery podle vynálezu, kteráje výhodně doplněna zdrojem světla, které umožňuje užití zmíněné světelné emise stopovacího média. S výhodou jsme použili modrý filtr, může být použit i jakýkoliv jiný filtr vymezující specifickou vlnovou délku, způsobující světelnou emisi stopovacího média (v našem případě sodná sůl fluoresceinu). Kamera je doplněna předsazeným filtrem umožňujícím průchod pouze požadovaných vlnových délek světla do kamery. Pomocí kamery lze na monitoru „v přímém přenosu“ sledovat příchod stopovacího média, směr a způsob jeho šíření. Pomocí softwaru lze určit jeho koncentraci.
Výpočet koncentrace je prováděn na základě televizního signálu, který je vyhodnocován vyvinutou elektronikou, výstupem jsou čísla, která udávají počet a intenzitu ozářených pixelů kamery vybuzeným zářením fluoresceinu. Tento výstup je zpracováván pomocí počítače.
Vynález řeší problém detekce stopovací látky (sodné soli fluoresceinu) pomocí speciálně konstruovaných zařízení.
. o _
Zařízení se sestává z kamery (v našem případě miniaturní CCD nebo CMOS televizní kamery) s předřazeným filtrem (v našem případě oranžovým) a vhodně (koncentricky) umístěným zdrojem světla (v našem případě sadou žlutých a modrých led-diod). Jednotlivé optické členy (kamera, zdroje světla - modré a žlutí LED diody) jsou od sebe opticky odděleny neprůsvitnými optic5 kými clonami. Tyto clony zamezují přístupu nežádoucích odlesků od zdrojů světla do kamery. Vlnová délka emitovaná zdrojem světla (v našem případě modrými led-diodami) je přesně vymezena použitím speciálního (v našem případě modrého) filtru. Jiný druh osvětlení (v našem případě žluté světlo) slouží pouze k umístění zařízení na vhodné místo (pozice).
io Vyvinuté zařízení je vhodné ke sledování postupu stopovacího činidla v kapalném prostředí (v našem případě ve zvodněných geologických strukturách) tak, aby nebyly narušeny přirozené podmínky (např. hladiny podzemních vod). Vynález spočívá ve využití přirozené vlastnosti stopovacího média (v našem případě sodné soli fluoresceinu), který po ozáření světlem s vhodnou vlnovou délkou (v našem případě modrým světlem - cca 490 nm) fluoreskuje na specifických, i s předem známých vlnových délkách (v našem případě s vrcholem cca 420 až 390 nm).
Před kamerou (v našem případě miniaturní černobílá CMOS nebo CCD kamera) je předřazený speciální filtr (v našem případě oranžový), který umožní vy clonit světlo pocházející ze světelného zdi oje (v našem případě modré led diody), které způsobuje světelnou emisi stopovacího mé20 dia. Ke kontinuální kontrole stavu se využívá monitor (v našem případě černobílý) se záznamovou jednotkou. Koncentrace stopovacího média v kapalině je softwarově počítána z informace viditelné na monitoru.
Vynález má několik výhod oproti součastnému stavu techniky.
1.) Zařízení je možné přesně umístit do zájmové struktury (např. geologická struktura, trhlina, prasklina, dilatační spára, svár, místo lepení apod.) a tím mít vizuální kontrolu nad stavem a ději v místě umístění kamery.
2.) Možnost vizuálního sledování dynamiky pohybu stopovacího média. Z pohybu (který je přímo patrný na monitoru) je možné usuzovat na laminámí resp. turbulentní proudění.
3. ) Zachycení přesného momentu výronu či objevení se stopovací látky. Toto zjištění umožňuje zjistit jaká je časová vzdálenost mezi bodem kde je umístěna kamera a bodem kde bylo do 35 kapaliny vstříknuto stopovací médium.
4. ) Je možné přesněji vymezit proměřovanou vlnovou délku, což umožňuje v případě nutnosti změnit stopovací médium (např, z důvodů zdravotní nezávadnosti, lepší kontrastnosti vůči okolnímu prostředí atd.).
5. ) Kameru je možné vybavit zrcadlem umožňující pohled do stran.
6. ) Je možné konstrukčně regulovat vlnovou délku osvětlení (lze zaměnit sadu osvětlovacích diod za sadu osvětlovacích diod s jinou vlnovou délkou).
Detailní popis zařízení k měření koncentrace fluoresceinu uraninu (CioHioNa^Oj). Zařízení sestává z miniaturní CMOS nebo CCD televizní kamery s předřazeným oranžovým filtrem a koncentricky umístěnou sadou žlutých a modrých led-diod. Jednotlivé optické členy jsou od sebe opticky odděleny neprůsvitnými optickými clonami. Vlnová délka emitovaná modrými led-diodami je přesně vymezena použitím modrého filtru. Kamera má rozměry 1 až 15 mm x 1 až 15 mm x 1 až mm. Celá optická soustava s kamerou je velikosti 1 až 40 mm x 1 až 40 mm x 1 až 40 mm a je vestavěná do vodotěsného pouzdra se skleněným průzorem v podobě čelního skla odolávajícím tlaku více jak 80m vodního sloupce. Tak je chráněna proti mechanickému poškození optika a elektronika uvnitř zařízení a zaručena vodotěsnost celé aparatury. Ve výhodném provedení je zařízení opatřeno skleněným hranolem umožňujícím kameře snímat prostor po stranách zařízení.
-3CZ 302927 B6
V dalším výhodném provedení je opatřeno kompasem s elektronickým záznamem pro měření sklonu a orientace geologických struktur. S vyhodnocovacím zařízením je sestava propojena stíněným kabelem.
Ke sledování postupu barviva ve zvodněných geologických strukturách tak, aby nebyly narušeny hladiny podzemních vod, je podle vynálezu použito přirozené vlastnosti sodné soli fluoresceinu, který po ozáření modrým světlem (cca 490 nm) fluoreskuje (typ luminiscence) na vlnových délkách s vrcholem cca 420 až 390 nm. Luminiscence vzniká jako spontánní záření látky (v našem případě vodného roztoku sodné soli fluoresceinu). Luminiscence vzniká jako přebytek záření io tělesa nad úrovní jeho tepelného záření v dané spektrální oblasti při dané teplotě. Luminiscence je děj, při němž záření (pocházející v našem případě z modrých led diod) o kratší vlnové délce (větší frekvenci) vyvolává v látce (v našem případě roztoku sodné soli fluoresceinu) vznik záření o delší vlnové délce (nižší frekvenci). Luminiscence vzniká excitací atomu působením jiného záření a následným návratem atomu do základního stavu, čímž dojde k vyzáření fotonu. Obecně lze tedy luminiscenci látek pozorovat po jejich ozáření jiným zdrojem záření. Pokud po odstranění zdroje ozařování látky luminiscence vymizí, hovoříme o fluorescenci.
Hlavní částí zařízení je černobílá CCD nebo CMOS kamera s předřazeným „oranžovým“ filtrem vybavená osvětlením o dvou definovaných vlnových délkách. První druh osvětlení, sada žlutých led-diod, slouží k přesnému umístění kamery ve sledované geologické struktuře. Druhý druh osvětlení (modré světlo) se používá k vlastní detekci vodného roztoku sodné soli fluoresceinu. Měřicí systém je možné kalibrovat tak, aby jednotlivé intenzity šedé stupnice s určitou přesností odpovídaly koncentraci vodného roztoku sodné soli fluoresceinu rozpuštěného ve vodě,
Vyvinuté a vyrobené zařízení detekující roztok sodné soli fluoresceinu slouží ke stanovení šíření a zároveň měření koncentrace roztoku sodné soli fluoresceinu v podzemní vodě. Bylo vyvinuto hlavně pro řešení problémů v hydrogeologii týkajících se rychlosti a směru pohybu podzemní vody v nepřístupných prostorách například ve vrtech, ve vydobytých dolech, v jeskyních atd. Zařízení bude možné rovněž využít k zjišťování rychlosti pohybu polutantu v oblastech zasaže30 ných ať už starými zátěžemi nebo při nehodách na řízených skládkách. Použití zařízení citlivého na roztok sodné solí fluoresceinu není omezeno pouze na výše uvedené účely. Lze jej využít i v ostatních průmyslových odvětvích, kde je potřeba sledovat pohyb kapaliny bez významnějšího vlivu na okolí proudění, jako např.: environmentalistika, hydrologie atd.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález je blíže osvětlen pomocí výkresů, na kterých Obr. 1 znázorňuje zařízení podle toho vynálezu a Obr. 2 znázorňuje schéma aplikace roztoku fluorescenční látky s využitím tohoto zaří40 zení.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Zařízení podle vynálezu (viz Obr. 1) se skládá z miniaturní CMOS televizní kamery 1 s předřazeným oranžovým filtrem 2 a koncentricky umístěnou sadou 3 žlutých LED-diod a sadou 4 mod50 rých LED-diod. Jednotlivé optické členy jsou od sebe opticky odděleny neprůsvitnými optickými clonami 5. Vlnová délka emitovaná modrými LED—diodami je přesně vymezena použitím modrého filtru 6. S vyhodnocovacím zařízením je sestava propojena stíněným kabelem 7. Celá optická soustava je vestavěná do vodotěsného pouzdra 8 se zátkou 9 a průchodkou 10. Kamera 1 je v dolní části zakrytována čelním sklem JJ. odolávající tlaku více jak 80m vodního sloupce,
-4CZ 302927 B6 čímž je optika a elektronika uvnitř zařízení chráněna proti mechanickému poškození a je zaručena vodotěsnost celé aparatuiy.
Příklad 2
Výhodou je také využití zařízení podle vynálezu citlivého na vodný roztok sodné soli fluoresceinu jako metody a nástroje hodnocení vlivu inženýrských bariér na vzdálené interakce v prostředí například hlubinného úložiště radioaktivního odpadu. Zařízení podle vynálezu je vyvíjeno ke sledování rychlosti a směru pohybu podzemní vody ve vybudované síti vrtů. V jednom místě (ideální je vrt) dojde k vypuštění malého množství fluoresceinu. V druhém místě (ve vrtu) je nalezena vhodná pozice tato instalace probíhá manuálně prostým pozvolným spuštěním zařízení na kabelu z ústí vrtu dolů. Celá situace měření je pro lepší názornost nastíněna na Obr. 2. Geologická struktura zastižená vrtem a nasvícení sadou 3 žlutých LED-diod je sledována na monitoru 14, kde signál je zpracován počítačem 13 vybaveným TV kartou. Poté, co je nalezena vhodná geologická struktura, následuje zafixování zařízení proti pohybu a vypnutí žlutého osvětlení. Dále následuje rozsvícení sady 4 modrých LED-diod a přepnutí zařízení do měřicího režimu ovládaného pro tento účel vyvinutým softwarem (obdoba internetové kamery). Svítí-li ve vrtu pouze sada 4 mod-
*· V V , ---------------T ----- pohlceno oranžovým filtrem 2 před sazeným před CCD kamerou 1. Monitor 14 počítače 13 je v tuto dobu zcela tmavý. Ke změně dojde tehdy, když roztok sodné soli fluoresceinu dorazí geologickou strukturou až do místa, kde je umístěno popisované zařízení. Zde dojde k osvětlení fluoresceinu modrým světlem. Fluorescein ozářený modrým světem emituje intenzivní záření žlutozelenou barvou, které snadno prochází přes oranžový filtr 2 do optického systému kamery i. Kabelem 7 je výstupní obrazový signál snímaný kamerou J. přenášen na povrch do počítače 13.
Jako výstup je možno vidět na monitoru 14 počítače 13 bělavý oblak šíření fluoresceinu v podzemní vodě. Obrazový signál z kamery i (resp. kamer) je pomocí počítače L3 v nastavených intervalech převáděn na jednotlivé obrázky (bitmapy). Výstupem měření jsou čísla, která udávají počet ozářených pixelů kamery 1 vybuzených zářením fluoresceinu. Výsledky měření jsou počítačovým programem zpracovány přímo v terénu a předány k dalšímu vyhodnocení.
Příklad 3
Zařízení podle příkladu l je dále opatřeno skleněným hranolem umožňujícím kameře snímat prostor po stranách zařízení.
Příklad 4
Zařízení podle příkladu 1 je dále opatřeno kompasem s elektronickým záznamem pro měření sklonu a orientace geologických struktur.
Průmyslová využitelnost
Zařízení podle vynálezu je využitelné zejména ke sledování úniků vody z přehrad, úniků z produktovodů, na stopovací zkoušky v hydrogeologii a inženýrské geologii, v environmentalistice a dalších příbuzných oblastech.
Claims (12)
- PATENTOVÉ NÁROKY5 1. Způsob měření a detekce rychlosti proudění, unášecí schopnosti nebo objemu zasažených prostor pomocí fluorescenční stopovací látky, vyznačující se tím, že ve vodě rozpuštěný Na-fiuorescein vypuštěný do zkoumaného vodního prostředí je vybuzen k fluorescenci modrým světlem a emitované záření je za pomoci žlutého světla detekováno CCD nebo CMOS televizní kamerou (1) s před sazeným oranžovým optickým filtrem (2) umožňujícím orientaci ni v nepřístupných vodních prostorách,
- 2. Zařízení k detekci a měření koncentrace fluorescenční stopovací látky, vyznačující se tím, že sestává z alespoň jedné a více CCD a/nebo CMOS televizních kamer (1) s předřazeným optickým flitrem (2) světla a na obvodu objektivu koncentricky umístěným alespoň jed15 ním zdrojem světla k osvětlení detekovaného prostoru.
- 3. Zařízení k detekci a měření koncentrace fluorescenční stopovací látky podle nároku 2, vyznačující se tím, že kamera (1) má rozměry 1 až 15 mm x 1 až 15 mm x 1 až 15 mm, celá optická soustava s kamerou je velikosti 1 až 40 mm x 1 až 40 mm x 1 až 40 mm2o k detekci a měření koncentrace v prostoru vrtu.
- 4. Zařízení k detekci a měření koncentrace fluorescenční stopovací látky podle nároku 2, vyznačující sc tím, že kamera (1) je s výhodou velkých rozměrů 15 až 5000 mm x 15 až 5000 mm x 15 až 5000 mm, celá optická soustava s kamerou je velikosti 40 až 10 000 mm25 x 40 až 10 000 mm x 40 až 10 000 mm k detekci a měření koncentrace v prostoru jezer či moří s optickou soustavou o vysoké rozlišovací schopnosti upevněna pod vodní hladinou na plavidle.
- 5. Zařízení k detekci a měření koncentrace fluorescenční stopovací látky podle nároku 2, vyznačující se tím, že předřazený filtr (2) kamery (1) je modrý filtr (6) k detekci30 a nebo oranžový filtr (2) k zajištění orientace kamery (1).
- 6. Zařízení k detekci a měření koncentrace fluorescenční stopovací látky podle nároku 2, vyznačující se tím, že zdrojem světla je alespoň jedna sada (3) žlutých LED-diod a nebo sada (4) modrých LED-diod s neprůsvitnými optickými clonami (5).
- 7. Zařízení k detekci a měření koncentrace fluorescenční stopovací látky podle nároku 6, vyznačující se tím, že alespoň jedna sada (3) žlutých LED-diod a nebo sada (4) modrých LED-diod a optické členy kamery (1) jsou od sebe odděleny neprůsvitnými optickými clonami (5) k zamezení dopadu nežádoucích odlesků od zdrojů světla do kamery (1).
- 8. Zařízení k detekci a měření koncentrace fluorescenční stopovací látky podle nároků 2 až 7, vyznačující se tím, že je umístěno ve vodotěsném pouzdře (8) s čelním sklem (11) a nejméně jednou vodotěsnou zátkou (
- 9) a průchodkou (10).45 9. Zařízení k detekci a měření koncentrace fluorescenční stopovací látky podle nároků 2 a 3, vyznačující se tím, že je opatřeno skleněným hranolem k pohledu kamery (1) do stran.
- 10. Zařízení k detekci a měření koncentrace fluorescenční stopovací látky podle nároků 2 až 9,50 vyznačující se tím, že je opatřeno kompasem s elektronickým záznamem pro měření sklonu a orientace geologických struktur.
- 11. Použití zařízení podle nároků 2 až 10 k detekci a měření koncentrace fluorescenční stopovací látky nebo lychlosti proudění nebo unášecí schopnosti a nebo k měření objemu zasažených55 prostor.-6CZ 302927 B6
- 12. Použití kombinace sodné soli fluoresceinu sloučeniny C2oHi0Na205[>a zařízení podle nároků 2 až 10 ke stopování, detekci a měření rychlosti proudění podzemní vody a nebo unášečí schopnosti a nebo k měření objemu zasažených prostor.2 výkresy
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20080457A CZ302927B6 (cs) | 2008-07-23 | 2008-07-23 | Zarízení k detekci a merení koncentrace fluorescencní stopovací látky, zpusob merení a použití tohoto zarízení |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20080457A CZ302927B6 (cs) | 2008-07-23 | 2008-07-23 | Zarízení k detekci a merení koncentrace fluorescencní stopovací látky, zpusob merení a použití tohoto zarízení |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2008457A3 CZ2008457A3 (cs) | 2010-02-03 |
| CZ302927B6 true CZ302927B6 (cs) | 2012-01-18 |
Family
ID=41606537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20080457A CZ302927B6 (cs) | 2008-07-23 | 2008-07-23 | Zarízení k detekci a merení koncentrace fluorescencní stopovací látky, zpusob merení a použití tohoto zarízení |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ302927B6 (cs) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115684642A (zh) * | 2023-01-04 | 2023-02-03 | 河海大学 | 基于荧光示踪粒子的水槽试验表面流场测量方法及系统 |
| US20240377378A1 (en) * | 2023-05-11 | 2024-11-14 | Regenesis Bioremediation Products | Tracer methods for the determination of sorbent content in soils |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4230919A1 (de) * | 1992-09-16 | 1994-03-17 | Schoettler Markus Dipl Geol | Einzel-Bohrloch-Verfahren und -Vorrichtung zur gleichzeitigen Ermittlung der Grundwasser-Strömungsrichtung und -geschwindigkeit |
| US6262761B1 (en) * | 1998-11-05 | 2001-07-17 | Nature Vision, Inc. | Submersible video viewing system |
| JP2005233636A (ja) * | 2004-02-17 | 2005-09-02 | Shimadzu Corp | 食肉の脂肪交雑検査方法及び装置 |
-
2008
- 2008-07-23 CZ CZ20080457A patent/CZ302927B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4230919A1 (de) * | 1992-09-16 | 1994-03-17 | Schoettler Markus Dipl Geol | Einzel-Bohrloch-Verfahren und -Vorrichtung zur gleichzeitigen Ermittlung der Grundwasser-Strömungsrichtung und -geschwindigkeit |
| US6262761B1 (en) * | 1998-11-05 | 2001-07-17 | Nature Vision, Inc. | Submersible video viewing system |
| JP2005233636A (ja) * | 2004-02-17 | 2005-09-02 | Shimadzu Corp | 食肉の脂肪交雑検査方法及び装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| (Detektor pritomnosti ropnych latek na vodni hladine [online], DENWEL, spol. s r. o., http://www.denwel.cz/files/pdf/products/producer/monitek/instrum/monitek_flucomat.pdf), 03.2003 * |
| (Metodika , [online],http://www.mzp.cz/ris/ekodisk-new.nsf/6d13b004071d0140c12569e700154acb/508ae5a22906c0dfc1257231004c2f5e/$FILE/Speleoforum_2006_str%2089-96.pdf), Speleoforum 2006, * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2008457A3 (cs) | 2010-02-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ko et al. | Highly efficient colorimetric CO2 sensors for monitoring CO2 leakage from carbon capture and storage sites | |
| KR100989330B1 (ko) | 방사성폐기물 처분시스템 평가를 위한 지하수/핵종 거동 모사 및 가시화장치 | |
| US6630947B1 (en) | Method for examining subsurface environments | |
| NO333596B1 (no) | Fremgangsmate og anordning for bedomming av vannbasert boreslamfiltrat-konsentrasjon i en nedihulls vaeskeprove | |
| Goueguel et al. | Quantification of dissolved metals in high-pressure CO2-water solutions by underwater laser-induced breakdown spectroscopy | |
| US11480469B2 (en) | Method and system for underwater hyperspectral imaging of seabed impacts, environmental state or environmental footprint | |
| Hou et al. | Oil-spill detection sensor using ultraviolet-induced fluorescence for routine surveillance in coastal environments | |
| Lay-Ekuakille et al. | Effluents, surface and subterranean waters monitoring: Review and advances | |
| Bailly-Comte et al. | In situ monitoring of tracer tests: how to distinguish tracer recovery from natural background | |
| Hartzler et al. | Design, construction, and validation of an in-situ groundwater trace element analyzer with applications in carbon storage | |
| JP4822363B2 (ja) | 地下水流動兼濁度測定装置 | |
| US10677729B2 (en) | Methods, systems, and devices for measuring in situ saturations of petroleum and NAPL in soils | |
| Raco et al. | Tritium as a tool to assess leachate contamination: An example from Conversano landfill (Southern Italy) | |
| CZ2008457A3 (cs) | Zarízení k detekci a merení koncentrace fluorescencní stopovací látky, zpusob merení a použití tohoto zarízení | |
| US20160266023A1 (en) | Unit for measuring the settling velocity of particles in suspension in unit for measuring the settling velocity of particles in suspension in a fluid and device comprising at least one measuring unit and one automatic sampler | |
| CN216847139U (zh) | 基于染料增强的激光荧光诱导技术的土壤污染检测装置 | |
| WO2014202618A2 (en) | Method for determining the configuration of a structure | |
| Apitz et al. | Optimization of the optical characteristics of a fiber-optic-guided laser fluorescence technique for the in-situ evaluation of fuels in soils | |
| CZ19140U1 (cs) | Zařízení k detekci a měření koncentrace fluorescenční stopovací látky | |
| Reischer et al. | Capabilities of an optical direct push probe for 2D-subsurface imaging | |
| Rousseau et al. | Low-cost CMOS-based luminescence lifetime imaging with oxygen, temperature and pH sensors | |
| KR100534041B1 (ko) | 레이저 유도 형광을 이용한 유류 오염토양의 모니터링 방법 | |
| Bello et al. | Development of a fluorescence polarization submersible instrument for the detection of submerged heavy oil spill | |
| Petrović et al. | Epikarst of Eastern part of Suva Planina Mt.: a new perspective defining from an integrated survey | |
| GARDNER et al. | Tracing subsurface flow in karst regions using artificially colored spores |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20160723 |