基于MEMS智能传感芯片的水质检测仪助力水环境治理

MEMS 2024-07-06 00:02

来源:上海宝山官方微信

河道是城市的重要组成部分。上海依水而建、因水而兴,全市拥有4万多条大小河道。这么多的河道,自“河长制”推行以来,河长们如何去实时监测水质?是否有更好的办法?


复旦大学纪新明教授一直专注于MEMS芯片研究,并以此为基础,研发传感器件及模组,其研制的具有自主知识产权的便携式多参数快速水质检测仪被誉为“电子河长”。“电子河长”任职表现怎样?如何做好水环境治理这篇大文章?我带着这样的疑问前往上海宝山的研煊科技有限公司一探究竟。



任职于复旦大学的纪新明教授,专注传感器领域二十多年,是行业里的领军人物。纪新明教授开始主要做气体传感分析,2012年成功研发的第一款气体传感器就实现了国产化替代,2017年,全国开始推行河道污染整治,他将研究重点转向了水质检测,其后也实现了多款产品的国产化替代。


我国河道众多、水质状况复杂。以往,日常的河道巡检只能凭肉眼看、凭鼻子闻,效率低,也很难精准了解情况。就算购买了国外的水质检测器,也不能完全匹配国内的实际需求。而一般基于电化学的传感器又耗材耗时,往往需要40分钟以上才出结果。


为一个小小传感器,耗上几年功夫,许多企业并不愿意付出这样的代价。纪教授希望为中国的环保事业做点贡献,沉下心研究第一支水质传感器。然而,从0到1的过程并不容易,科学探索的道路往往不能一蹴而就,这样一支水质检测器,他研究了四年。他几乎每天都待在实验室里,自己的孩子放学了也一起陪在实验室,见证着研究的突破发展。


此后,他又不断进行传感器系统优化,添加清洁刷子等功能,研究出了不同型号的传感器。






便携式多参数快速水质检测仪

这个设备是公司的明星产品,已经在宝山淞南镇、高境镇运用,作为“电子河长”为区域内的水质健康保驾护航。


“电子河长”,只用傻瓜式操作,3到5分钟就能完成检测。在一个水质监测点位,打一桶水,放入传感器,就可以根据需要检测PH值、浊度、叶绿素、氨氮等多个指标,来评估确认水质是否符合国家及地方标准。


该设备还可以实时快速打印出检测数据。同时,数据可以汇集到云平台,对比某一个周期、某一段时间里的水质变化情况,起到监测预警的作用。“电子河长”,堪称全能型帮手。


小小的传感器蕴藏的是纪教授多年的心血结晶。现在,公司传感器大部分核心部件的结构设计到系统算法,都由他带团队全部自主研发。


他说,自己是学物理的,喜欢运用物理方法解决问题。虽然我们肉眼看不到,但其实传感器里同时有无数光来回测算,运用的正是纪教授团队独创的“MEMS智能传感芯片技术”。



“我们的设备检测速度快、维护成本低,水体是否受到污染,秒出结果、发现问题、进行预警,通过数据的反馈来找到污染源。”快速、低成本、实现国产化替代,同时保证精准,这是纪新明的初心。国外一支传感器一般2万块,他们的目标是把传感器价格降到3000到4000元。他说:“仪器的快和准要找一个相对平衡点。任何事情都要注重平衡之道。”


如今,纪教授公司的传感器不仅能实现规模化生产,还能根据客户需求定制服务。






未来



MEMS传感器只是技术的基底,快速发现问题是第一步。纪新明期待未来通过这个依托,扩展到更大范围的智慧治理,实现为不同企业或场景定制的工业服务。


从找到污染源到治理污染源再到推行标准体系,纪新明说:“我们的目标是做一个绿色产业园,让整个园区都是低碳零排放,包括废水回收利用、废气超净排放,促进经济绿色可持续发展。”


用科技助力绿水青山,这是纪新明的希冀,也成了这位科学匠人的时代使命。

延伸阅读:
《环境气体传感器技术及市场-2023版》
《盛思锐气体传感器SGP40产品分析》
《盛思锐气体传感器SGP30产品分析》

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