PL247604B1 - Sposób oceny jakości wód powierzchniowych - Google Patents

Sposób oceny jakości wód powierzchniowych

Info

Publication number
PL247604B1
PL247604B1 PL440666A PL44066622A PL247604B1 PL 247604 B1 PL247604 B1 PL 247604B1 PL 440666 A PL440666 A PL 440666A PL 44066622 A PL44066622 A PL 44066622A PL 247604 B1 PL247604 B1 PL 247604B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
workstation
spectrometer
transmitted
water surface
spectral
Prior art date
Application number
PL440666A
Other languages
English (en)
Other versions
PL440666A1 (pl
Inventor
Łukasz Pierzchała
Original Assignee
Glowny Instytut Gornictwa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Glowny Instytut Gornictwa filed Critical Glowny Instytut Gornictwa
Priority to PL440666A priority Critical patent/PL247604B1/pl
Publication of PL440666A1 publication Critical patent/PL440666A1/pl
Publication of PL247604B1 publication Critical patent/PL247604B1/pl

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55Specular reflectivity
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0205Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0208Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using focussing or collimating elements, e.g. lenses or mirrors; performing aberration correction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18Water
    • G01N33/188Determining the state of nitrification
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/42Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
    • G01J2003/425Reflectance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N2021/0106General arrangement of respective parts
    • G01N2021/0118Apparatus with remote processing
    • G01N2021/0125Apparatus with remote processing with stored program or instructions
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N2021/1748Comparative step being essential in the method

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób oceny jakości wód powierzchniowych, w oparciu o zmiany właściwości spektralnych światła słonecznego odbitego od powierzchni zwierciadła wody, charakteryzujący się tym, że stosuje się dwa kolimatory (5, 2), przy czym jeden kolimator (5) kieruje się na taflę wody badanego zbiornika, drugi kolimator (2) kieruje się na wzorzec odbiciowy (3), po czym naprzemiennie, w ustalonych interwałach czasowych, zbiera się sygnały optyczne światła słonecznego, docierającego do powierzchni zwierciadła wody i światła odbitego od zwierciadła wody, zebrane w ten sposób dane, przesyła się do dwóch spektrometrów (8, 9), i za ich pomocą analizuje się natężenie poszczególnych długości fal promieniowania słonecznego i przekazuje dane pomiarowe do stacji roboczej (10), w której stosując odpowiednie oprogramowanie, zwłaszcza do analizy danych spektralnych, wyznacza się współczynniki odbicia i pochłaniania promieniowania słonecznego w zakresach charakterystycznych dla aktywności optycznej chlorofilu-a, i na ich podstawie wyznacza się koncentrację tego barwnika w wodzie powierzchniowej, a przy tym pracą każdego ze spektrometrów (9) steruje się elektronicznie, za pomocą stacji roboczej (10), którą stanowi przenośny komputer z własnym zasilaniem i oprogramowaniem.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku, jest sposób oceny jakości wód powierzchniowych, w oparciu o zmiany właściwości spektralnych światła słonecznego odbitego od powierzchni zwierciadła wody.
Jednym z głównych zagrożeń dla ekosystemów wód powierzchniowych jest proces eutrofizacji, spowodowany nadmierną podażą związków biogennych w ekosystemie wodnym. Proces ten prowadzi do przegrupowań w składzie gatunkowym organizmów wodnych, które najczęściej objawiają się zwiększonym wzrostem organizmów fitoplanktonowych. Wody powierzchniowe z wysoką koncentracją fitoplanktonu w toni wodnej charakteryzują się niską bioróżnorodnością i ograniczonym potencjałem wykorzystania do celów komunalnych i przemysłowych. Podczas zakwitów fitoplanktonowych w zbiornikach wodnych może dochodzić do namnażania się mikroorganizmów uwalniających niebezpieczne dla organizmów wodnych oraz zdrowia ludzi toksyny. Podstawowym wskaźnikiem oceny biomasy fitoplanktonu w ekosystemach wód powierzchniowych jest pomiar koncentracji chlorofilu-a.
Znane są sposoby pośredniego szacowania koncentracji biomasy fitoplanktonu w wodzie powierzchniowej za pomocą pomiaru ilości chlorofilu-a w określonej objętości badanej próby. W tym celu stosuje się laboratoryjne metody filtracji, ekstrakcji barwników, a następnie spektrofotometrycznie określenie koncentracji chlorofilu-a na podstawie absorbcji (np. norma PN-ISO 10260:2002). Metody są czasochłonne i kosztowne. Wymagają poboru i transportu próbek wody w terenie, dostępu do kosztownych urządzeń pomiarowych oraz nakładu pracy specjalistycznego personelu. Do pomiaru koncentracji chlorofilu-a stosowane są także metody oparte na detekcji fotoindukowanej luminescencji aparatu fotosyntetycznego. Tego typu rozwiązania stosowane są w dostępnych na rynku sondach terenowych (Hamdhan et al. 2021) oraz urządzeniach umożliwiających ciągły pomiar koncentracji chlorofilu-a w warunkach in situ (Patent 132607, Patent US10962480, RU2590800C2). Wadą tego typu rozwiązań jest konieczność bezpośredniego kontaktu urządzenia pomiarowego z wodą. W przypadku zastosowania tego typu urządzeń do ciągłego monitoringu jakości wód, w wodach o podwyższonej trofii będzie zachodzić proces rozwoju biofilmu na elementach pomiarowych, co może powodować zakłócenia pomiaru.
Do pomiaru koncentracji chlorofilu-a w wodach powierzchniowych wykorzystywane są także metody wykorzystujące optyczne właściwości chlorofilu-a w zakresie pochłaniania i odbijania światła w zakresie promieniowania widzialnego. W opisach patentowych i w danych literaturowych przedstawiane są sposobu zdalnego monitorowania jakości wód powierzchniowych na podstawie spektralnych zdjęć satelitarnych (CN201510643902.1A; Gitelson, A., Garbuzov, G., Szilagyi, F., Mittenzwey, K. H., Karnieli, A., & Kaiser, A. (1993). Quantitative remote sensing methods for real-time monitoring of inland waters quality. International Journal of Remote Sensing, 14(7), 1269-1295.; Dominguez Gómez, J. A., Chuvieco Salinero, E., & Sastre Merlin, A. (2009). Monitoring transparency in inland water bodies using multispectral images. International Journal of Remote Sensing, 30(6), 1567-1586; Osińska-Skotak K. 2010. Metodyka wykorzystania super- i hiperspektralnych danych satelitarnych w analizie jakości wód śródlądowych. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Geodezja, (47), 3-153; Sun, D., Hu, C., Qiu, Z., Cannizzaro, J.P., and Barnes, B.B. (2014). Influence of a red band-based water classification approach on chlorophyll algorithms for optically complex estuaries. Remote Sens. Environ. 155, 289-302; Pierzchała, Ł. (2020). Ocena możliwości zastosowania teledetekcyjnych metod pomiaru eutrofizacji śródlądowych zbiorników wodnych. Inżynieria Ekologiczna, 21(4)).
Ograniczeniami tego sposobu pomiaru chlorofilu-a w wodach powierzchniowych jest czasowe opóźnienie dostępu do danych źródłowych, które nie pozwala na bieżące oszacowanie biomasy fitoplanktonu w ekosystemie wodnym. Pomiar chlorofilu-a w czasie rzeczywistym ma kluczowe znaczenie przy ocenie ryzyka w przypadku kąpielisk i ujęć wód powierzchniowych do celów komunalnych. Dane satelitarne o wysokiej rozdzielczości spektralnej mają także ograniczoną rozdzielczość przestrzenną, która w wielu przypadkach nie pozwala na ich zastosowanie w przypadku niewielkich zbiorników wodnych.
Z opisu patentowego CN107991249B znany jest także sposób ekstrakcji informacji o stężeniu chlorofilu-a w wodach powierzchniowych na podstawie pomiarów charakterystyki spektralnej światła słonecznego odbitego od powierzchni wody mierzonej za pomocą spektrometru.
Schalles et al. 1998 Schalles et al. 1998 (Schalles J.F., Gitelson A.A., Yacobi Y. Z., Kroenke A. E. (1998) Estimation of chlorophyll a from time series measurements of high spectral resolution reflectance in an eutrophic lake. J. Phycol. No. 34, p.p. 383-390, https://doi.org/10.1046/j.1529-
8817.1998.340383.x.) opisuje sposób szacowania koncentracji chlorofilu-a w wodach powierzchniowych na podstawie pomiaru charakterystyki spektralnej światła słonecznego odbitego od powierzchni wody oraz charakterystyki spektralnej światła słonecznego ze wzorca odbiciowego. Uzyskane z zastosowaniem odpowiednich algorytmów obliczeniowych koncentracje chlorofilu-a wykazały wysokie korelacje z pomiarami chlorofilu-a uzyskanymi na podstawie oznaczeń laboratoryjnych. Wadą przedmiotowego sposobu pomiaru chlorofilu-a z wykorzystaniem spektrometru światłowodowego jest konieczność ręcznego prowadzenia pomiaru.
Zaistniała potrzeba opracowania rozwiązania, które pozwoliłoby prowadzić ocenę jakości wód powierzchniowych w oparciu o zmiany właściwości spektralnych światła słonecznego odbitego od powierzchni zwierciadła wody pozwalającego na pomiar koncentracji chlorofilu-a, w sposób automatyczny, eliminujący konieczność ręcznego prowadzenia pomiaru, eliminującego również inne niedogodności rozwiązań należących do stan techniki, jak przykładowo konieczność bezpośredniego kontaktu urządzenia pomiarowego z wodą.
Powyższy problem techniczny, realizuje wynalazek w postaci sposobu oceny jakości wód powierzchniowych w oparciu o zmiany właściwości spektralnych światła słonecznego odbitego od powierzchni zwierciadła wody, którego istotą jest to, że stosuje się dwa kolimatory, przy czym
- jeden kolimator kieruje się na taflę wody badanego zbiornika,
- drugi kolimator kieruje się na wzorzec odbiciowy, po czym naprzemiennie w ustalonych interwałach czasowych, zbiera się sygnały optyczne światła słonecznego, docierającego do powierzchni zwierciadła wody i światła odbitego od zwierciadła wody, zebrane w ten sposób dane, przesyła się do dwóch spektrometrów, i za ich pomocą analizuje się natężenie poszczególnych długości fal promieniowania słonecznego i przekazuje dane pomiarowe do stacji roboczej, w której stosując odpowiednie oprogramowanie, zwłaszcza do analizy danych spektralnych, wyznacza się współczynniki odbicia i pochłaniania promieniowania słonecznego w zakresach charakterystycznych dla aktywności optycznej chlorofilu-a, i na ich podstawie wyznacza się koncentrację tego barwnika w wodzie powierzchniowej, a przy tym pracą każdego ze spektrometrów steruje się elektronicznie, za pomocą stacji roboczej, którą stanowi przenośny komputer z własnym zasilaniem i oprogramowaniem.
Sygnały pomiędzy kolimatorami i spektometriami, przesyła się stosując łącza światłowodowe, najlepiej przesyła się stosując dwa światłowody.
Sygnały pomiędzy pierwszym spektrometrem i stacją roboczą, przesyła się stosując łącze przewodowe, najlepiej przesyła się stosując kabel.
Sygnały pomiędzy drugim spektrometrem i stacją roboczą, przesyła się za stosując łącze przewodowe, najlepiej przesyła się stosując kabel.
Sygnały pomiędzy stacją roboczą i wyświetlaczem, przesyła się za stosując łącze przewodowe, najlepiej przesyła się stosując kabel.
W sposobie, stosuje się wzorzec odbiciowy, który lokalizuje się w zakresie zbierania promieniowania jednego z kolimatorów.
W sposobie, stosuje się wzorzec odbiciowy, w postaci płytki, którą pokrywa się materiałem zapewniającym > 98% wskaźnik odbicia światła w zakresie widmowym promieniowania widzialnego, najlepiej pokrywa się PTFE (poli(tetrafluoroetylenem)).
W sposobie, za każdym razem stosuje się spektrometr, który stanowi spektrometr światłowodowy, o rozdzielczości spektralnej w zakresie światła widzialnego co najmniej 2 nm.
W sposobie, stosuje się stację roboczą zawierającą komputer z zasilaniem i oprogramowaniem, zwłaszcza do analizy danych spektralnych.
W sposobie, stosuje się stację roboczą zawierającą urządzenie elektroniczne przeznaczone do transmisji danych, wyposażone w nadajnik i odbiornik fal radiowych, umożliwiające bezprzewodową transmisję danych.
W sposobie, stosuje się statyw, najlepiej ze stabilizatorem wstrząsów.
W sposobie, na statywie umieszcza się kolimatory, najlepiej umieszcza się je powyżej stabilizatora wstrząsów.
W sposobie, na statywie umieszcza się wzorzec odbiciowy, najlepiej umieszcza się go powyżej stabilizatora wstrząsów.
Zaletą wynalazku jest to, że umożliwia prowadzenie w pełni automatycznego pomiaru koncentracji chlorofilu-a w wodach powierzchniowych, na podstawie zmiany charakterystyki światła słonecznego odbitego od powierzchni zwierciadła wody.
Zaletą wynalazku jest to, że eliminuje konieczność ręcznego prowadzenia pomiaru, oraz inne niedogodności rozwiązań należących do stanu techniki, jak przykładowo konieczność bezpośredniego kontaktu urządzenia pomiarowego z wodą.
Sposób według wynalazku, pozwala ulepszyć zarządzenie ryzykiem wynikającym z pogorszenia jakości wód w obrębie kąpielisk i ujęć wód powierzchniowych do celów komunalnych.
Przedmiot wynalazku, został opisany w poniższym przykładzie realizacji, oraz ukazany na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat realizacyjny urządzenia, według przykładu realizacji I, realizującego sposób według wynalazku.
Przykład realizacji I
Sposób oceny jakości wód powierzchniowych, w oparciu o zmiany właściwości spektralnych światła słonecznego odbitego od powierzchni zwierciadła wody polega na tym, że stosuje się dwa kolimatory 5, 2, przy czym jeden kolimator 5 kieruje się na taflę wody badanego zbiornika a drugi kolimator 2 kieruje się na wzorzec odbiciowy 3, po czym naprzemiennie w ustalonych interwałach czasowych, zbiera się sygnały optyczne światła słonecznego, docierającego do powierzchni zwierciadła wody i światła odbitego od zwierciadła wody, zebrane w ten sposób dane, przesyła się do dwóch spektrometrów 8 i 9, i za ich pomocą analizuje się natężenie poszczególnych długości fal promieniowania słonecznego i przekazuje dane pomiarowe do stacji roboczej 10, w której stosując odpowiednie oprogramowanie, zwłaszcza do analizy danych spektralnych, wyznacza się współczynniki odbicia i pochłaniania promieniowania słonecznego w zakresach charakterystycznych dla aktywności optycznej chlorofilu-a, i na ich podstawie wyznacza się koncentrację tego barwnika w wodzie powierzchniowej, a przy tym pracą każdego ze spektrometrów 9 steruje się elektronicznie, za pomocą stacji roboczej 10, którą stanowi przenośny komputer z własnym zasilaniem i oprogramowaniem.
Sygnały pomiędzy kolimatorami 2, 5 i spektometriami 8, 9, przesyła się stosując łącza światłowodowe, najlepiej przesyła się stosując dwa światłowody 1, 4.
Sygnały pomiędzy pierwszym spektrometrem 8 i stacją roboczą 10, przesyła się stosując łącze przewodowe, najlepiej przesyła się stosując kabel 11.
Sygnały pomiędzy drugim spektrometrem 9 i stacją roboczą 10, przesyła się za stosując łącze przewodowe, najlepiej przesyła się stosując kabel 12.
Sygnały pomiędzy stacją roboczą 10 i wyświetlaczem 15, przesyła się za stosując łącze przewodowe, najlepiej przesyła się stosując kabel 14.
W sposobie, stosuje się wzorzec odbiciowy 3, który lokalizuje się w zakresie zbierania promieniowania jednego z kolimatorów 2.
W sposobie, stosuje się wzorzec odbiciowy 3, w postaci płytki, którą pokrywa się materiałem zapewniającym > 98% wskaźnik odbicia światła w zakresie widmowym promieniowania widzialnego, najlepiej pokrywa się PTFE (poli(tetrafluoroetylenem)).
W sposobie, za każdym razem stosuje się spektrometr 8, 9, który stanowi spektrometr światłowodowy, o rozdzielczości spektralnej w zakresie światła widzialnego co najmniej 2 nm.
W sposobie, stosuje się stację roboczą 10 zawierającą komputer z zasilaniem i oprogramowaniem, zwłaszcza do analizy danych spektralnych.
W sposobie, stosuje się stację roboczą 10 zawierającą urządzenie elektroniczne przeznaczone do transmisji danych, wyposażone w nadajnik i odbiornik fal radiowych, umożliwiające bezprzewodową transmisję danych.
W sposobie stosuje się statyw 6, najlepiej ze stabilizatorem 7 wstrząsów.
W sposobie, na statywie 6 umieszcza się kolimatory 2, 5, najlepiej umieszcza się je powyżej stabilizatora 7 wstrząsów.
W sposobie, na statywie 6 umieszcza się wzorzec odbiciowy 3, najlepiej umieszcza się go powyżej stabilizatora 7 wstrząsów.
Opisany powyżej sposób oceny jakości wód powierzchniowych, w oparciu o zmiany właściwości spektralnych światła słonecznego odbitego od powierzchni zwierciadła wody, może być realizowany przykładowo na urządzeniu opisanym poniżej.
Urządzenie do oceny jakości wód powierzchniowych, zawiera dwa światłowody 1 i 4, zakończone kolimatorami 2 i 5, oraz dwa identyczne spektrometry światłowodowe 8 i 9.
Pierwszy kolimator 2, jest skierowany na wzorzec odbiciowy 3.
Drugi kolimator 5, jest skierowany na taflę wody badanego zbiornika.
Pierwszy światłowód 1 z pierwszym kolimatorem 2, zbiera sygnał optyczny z wzorca odbiciowego 3, mającego postać płytki pokrytej materiałem zapewniającym > 98% wskaźnik odbicia światła w zakresie widmowym promieniowania widzialnego, najlepiej pokrytej PTFE (poli(tetrafluoroetylenem)), ewentualnie spectolon’em lub fotolonem (nazwy handlowe) i przekazuje sygnał do pierwszego spektrometru 8.
Drugi światłowód 4 z drugim kolimatorem 5, zbiera sygnał optyczny z tafli wody i przekazuje go do drugiego spektrometru 9.
W wariancie korzystnym, kolimatory 2 i 5 ze światłowodami 1 i 4 oraz z wzorcem odbiciowym 3, zamocowane są na statywie 6.
W wariancie korzystnym, statyw 6 znajduje się na stabilizatorze wstrząsów 7, ograniczającym zakłócenia odbioru sygnału optycznego powodowane przez wstrząsy.
Stacja robocza 10, zawiera przenośny komputer z własnym zasilaniem i oprogramowaniem, poprzez połączenie przewodowe kablami 11 i 12, steruje elektronicznie pracą dwóch spektrometrów 8 i 9.
Najlepiej, by rozdzielczość spektralna każdego spektrometru 8 i 9 światłowodowego w zakresie światła widzialnego wynosiła co najmniej 2 nm, a czas pomiaru nie przekraczał 1 s.
Pomiar charakterystyk spektralnych światła słonecznego, docierającego do powierzchni zwierciadła wody i światła odbitego zwierciadła wody, odbywa się jednocześnie. Pomiar dla obu charakterystyk spektralnych w całym zakresie widma widzialnego jest uśredniany w ustalonym okresie czasowym i zapisywany.
Stacja robocza 10 posiada oprogramowanie do analizy danych spektralnych. Informacja o koncentracji chlorofilu-a na podstawie zmiany charakterystyki światła słonecznego odbitego od powierzchni zwierciadła wody, obliczana jest z zastosowaniem znanych formuł obliczeniowych (analiza zmian w zakresach spektralnych charakterystycznych dla chlorofilu-a).
Korzystnie, dwa spektrometry 8 i 9, stacja robocza 10 a także elementy je łączące, jak kable 11, 12, 14, znajdują się w obudowie zewnętrznej 13, zabezpieczającej elementy elektroniczne przed niekorzystnym wpływem warunków atmosferycznych.
Na obudowie zewnętrznej 13 znajduje się podłączony przewodem 14 do stacji roboczej 10, wyświetlacz 15, na którym na bieżąco wyświetlane są wyniki analizy.
Stacja robocza 10, zawiera także urządzenie elektroniczne przeznaczone do transmisji danych i wyposażone w nadajnik i odbiornik fal radiowych, umożliwiające bezprzewodową transmisję danych.
Poszczególne elementy urządzenia, umocowane są na platformie 16 z uchwytem 17 umożliwiającym przenoszenie całego urządzenia.
Wyszczególnione powyżej elementy składowe urządzenia, połączone są ze sobą w sposób następujący:
- pierwszy kolimator 2 jest połączony z drugim spektrometrem 9,
- drugi kolimator 5 jest połączony z pierwszym spektrometrem 8,
- pierwszy spektrometr 8 jest połączony z drugim kolimatorem 5 i ze stacją roboczą 10,
- drugi spektrometr 9 jest połączony z pierwszym kolimatorem 2 i ze stacją roboczą 10,
- stacja robocza 10 jest połączona z pierwszym spektrometrem 8, z drugim spektrometrem 9 i z wyświetlaczem 15.
Ponadto:
- pomiędzy kolimatorami 2, 5 i spektometriami 8, 9 są łącza światłowodowe, najlepiej w postaci dwóch światłowodów 1, 4,
- pomiędzy pierwszym spektrometrem 8 i stacją roboczą 10, jest połączenie przewodowe, najlepiej w postaci kabla 11,
- pomiędzy drugim spektrometrem 9 i stacją roboczą 10, jest połączenie przewodowe, najlepiej w postaci kabla 12,
- pomiędzy stacją roboczą 10 i wyświetlaczem 15, jest połączenie przewodowe, najlepiej w postaci kabla 14.

Claims (13)

1. Sposób oceny jakości wód powierzchniowych, w oparciu o zmiany właściwości spektralnych światła słonecznego odbitego od powierzchni zwierciadła wody, znamienny tym, że stosuje się dwa kolimatory (5, 2), przy czym
- jeden kolimator (5) kieruje się na taflę wody badanego zbiornika,
- drugi kolimator (2) kieruje się na wzorzec odbiciowy (3), po czym naprzemiennie w ustalonych interwałach czasowych, zbiera się sygnały optyczne światła słonecznego, docierającego do powierzchni zwierciadła wody i światła odbitego od zwierciadła wody, zebrane w ten sposób dane, przesyła się do dwóch spektrometrów (8 i 9), i za ich pomocą analizuje się natężenie poszczególnych długości fal promieniowania słonecznego i przekazuje dane pomiarowe do stacji roboczej (10), w której stosując odpowiednie oprogramowanie, zwłaszcza do analizy danych spektralnych, wyznacza się współczynniki odbicia i pochłaniania promieniowania słonecznego w zakresach charakterystycznych dla aktywności optycznej chlorofilu-a, i na ich podstawie wyznacza się koncentrację tego barwnika w wodzie powierzchniowej, a przy tym pracą każdego ze spektrometrów (9) steruje się elektronicznie, za pomocą stacji roboczej (10), którą stanowi przenośny komputer z własnym zasilaniem i oprogramowaniem.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sygnały pomiędzy kolimatorami (2, 5) i spektometriami (8, 9), przesyła się stosując łącza światłowodowe, najlepiej przesyła się stosując dwa światłowody (1, 4).
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sygnały pomiędzy pierwszym spektrometrem (8) i stacją roboczą (10), przesyła się stosując łącze przewodowe, najlepiej przesyła się stosując kabel (11).
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sygnały pomiędzy drugim spektrometrem (9) i stacją roboczą (10), przesyła się za stosując łącze przewodowe, najlepiej przesyła się stosując kabel (12).
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sygnały pomiędzy stacją roboczą (10) i wyświetlaczem (15), przesyła się za stosując łącze przewodowe, najlepiej przesyła się stosując kabel (14).
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się wzorzec odbiciowy (3), który lokalizuje się w zakresie zbierania promieniowania jednego z kolimatorów (2).
7. Sposób według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że stosuje się wzorzec odbiciowy (3), w postaci płytki, którą pokrywa się materiałem zapewniającym > 98% wskaźnik odbicia światła w zakresie widmowym promieniowania widzialnego, najlepiej pokrywa się PTFE (poli(tetrafluoroetylenem)).
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że za każdym razem stosuje się spektrometr (8, 9), który stanowi spektrometr światłowodowy, o rozdzielczości spektralnej w zakresie światła widzialnego co najmniej 2 nm.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się stację roboczą (10) zawierającą komputer z zasilaniem i oprogramowaniem, zwłaszcza do analizy danych spektralnych.
10. Sposób według zastrz. 1 albo 9, znamienny tym, że stosuje się stację roboczą (10) zawierającą urządzenie elektroniczne przeznaczone do transmisji danych, wyposażone w nadajnik i odbiornik fal radiowych, umożliwiające bezprzewodową transmisję danych.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się statyw (6), najlepiej ze stabilizatorem (7) wstrząsów.
12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że na statywie (6) umieszcza się kolimatory (2, 5), najlepiej umieszcza się je powyżej stabilizatora (7) wstrząsów.
13. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że na statywie (6) umieszcza się wzorzec odbiciowy (3), najlepiej umieszcza się go powyżej stabilizatora (7) wstrząsów.
PL440666A 2022-03-17 2022-03-17 Sposób oceny jakości wód powierzchniowych PL247604B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL440666A PL247604B1 (pl) 2022-03-17 2022-03-17 Sposób oceny jakości wód powierzchniowych

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL440666A PL247604B1 (pl) 2022-03-17 2022-03-17 Sposób oceny jakości wód powierzchniowych

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL440666A1 PL440666A1 (pl) 2022-07-25
PL247604B1 true PL247604B1 (pl) 2025-08-04

Family

ID=83721693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL440666A PL247604B1 (pl) 2022-03-17 2022-03-17 Sposób oceny jakości wód powierzchniowych

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL247604B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL440666A1 (pl) 2022-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sullivan et al. Measuring optical backscattering in water
Kothawala et al. Inner filter correction of dissolved organic matter fluorescence
O'Reilly et al. Ocean color chlorophyll algorithms for SeaWiFS
Hoge et al. Inherent optical properties of the ocean: retrieval of the absorption coefficient of chromophoric dissolved organic matter from fluorescence measurements
Austin et al. The determination of the diffuse attenuation coefficient of sea water using the Coastal Zone Color Scanner
Gitelson et al. Comparative reflectance properties of algal cultures with manipulated densities
KR102073394B1 (ko) 초분광 자료를 이용한 내수 유해 남조류 정량 탐지 방법
Dutta et al. Dye-assisted pH sensing using a smartphone
Das et al. Smartphone-based spectrometric analyzer for accurate estimation of pH value in soil
EP1384988B1 (en) IR analysis system
Reinart et al. Inherent and apparent optical properties of Lake Peipsi, Estonia
Wollschläger et al. In situ observations of biological and environmental parameters by means of optics—development of next-generation ocean sensors with special focus on an integrating cavity approach
Das et al. Fluorescence-based accurate estimation of chlorophyll in tea leaves using smartphone
PL247604B1 (pl) Sposób oceny jakości wód powierzchniowych
Kallio Optical properties of Finnish lakes estimated with simple bio-optical models and water quality monitoring data
PL242697B1 (pl) Sposób oceny jakości wód powierzchniowych
PL242698B1 (pl) Urządzenie do oceny jakości wód powierzchniowych
PL242991B1 (pl) Urządzenie do oceny jakości wód powierzchniowych
Maier et al. SpecWa: Spectral remote sensing data and chlorophyll a values of inland waters
Li et al. Development of high sensitivity shore-based laser induced fluorescence radar and its application in high-precision online monitoring of chlorophyll concentration
Thiel et al. Plant moisture measurement in field trials based on NIR spectral imaging—A feasability study
EP4435408B1 (en) An automated optical spectroscopy device for water analysis
Che et al. Measurement of permanganate index in water using hand-held fluorescence spectrometer
Das et al. Spectrophotometric-based Estimation of Plant Chlorophyll Content using Smartphone
CN105738298B (zh) 一种基于色坐标值的水溶液浊度测量方法及装置