在远程位置部署IIT传感器和网络

智能传感器和设备安装到处都是蓬勃发展的，形成任何物联网（物联网）倡议的基本构建块。应用IOT功能可以是监控甚至对家庭温度，照明和喷水控制器控制等消费者应用的控制的有用方法。当智能设备更加艰难时并通过Internet安全连接，它们可以用作工业IOT（IIT）的关键组件。

制造和加工公司正迅速实施工业物联网项目，因为其预期效益已被同行业其他公司证实。具有工业物联网功能的无线仪器比传统的有线设备更容易安装，而且便于监控机器条件、工艺设备和几乎任何地方的条件，以在问题变得更严重之前识别问题。

工业物联网已经准备好帮助数字化和从工厂收集数据，甚至更分布式的应用，如泵站或一般环境条件。一个主要的例子是使用工业物联网来持续和轻松地测量水质。这适用于任何使用冷却池或冷却塔水库等水系统的组织。本文中列举的例子涉及到更偏远地区的地表水质量，如河流和湖泊，以及水产养殖。这些工业物联网概念适用于任何远程监控情况。

让我们来看看今天的数字生态系统是如何取得进展的，以实现传感器、通信、软件、分析和可视化的完整解决方案，使用户能够随时监测和得到测量条件的警报。

水很重要

监测表面水状况是可靠和值得的努力。我们每天都需要和使用水，知道水资源被污染的许多方式。例如，少量的油可以污染大量的水，并且还有许多其他污染物如塑料，化学品和细菌对天然水状况有害。

一些水污染可以追溯到点源，比如工厂排放的污水处理不当。其他类型的污染则更难追踪和扩散，它们源自空气中的烟雾和气体，并在降雨期间返回地表水。

污染水的后果很多。溶解氧必须存在于一定的最低水平以支持健康的海洋生物，而过多的氧气可能会损害诸如分解废物的良好细菌。显然，污染水中的化学物质或其他材料可能会对人类或野生动物造成饮用的人或野生动物的健康问题，甚至刚与水接触。一些化学品是可能促进藻类生长的营养素，在最坏的情况下导致有害的藻类盛开（HABS），这可以在水中迅速耗尽氧气，而突然的鱼类杀死。

良好的监测实践可以及早发现这些和其他问题，以便在更严重的情况出现之前迅速加以解决。

可以做些什么？

解决任何问题的第一步都是收集数据。测量水的条件是唯一的方法，不仅可以了解瞬时状态，而且还可以了解历史和趋势条件。记录、查看和分析这些数据也是确定纠正措施是否达到预期效果的唯一方法。

地表水的远程和室外自然位置引入了许多测量挑战(见图1)。在过去的几年里,研究人员会定期前往这些水体和取样后分析,一个耗时和昂贵的方法,可以引入错误,导致数据的空白。

如今，IITIOT可以轻松地部署许多类型的智能测量技术。尤其是水分析情况的情况，其中关键的关键参数是：

• 导电率
• 溶解氧
• pH。

高电导率可能是化学物质或金属污染的信号。DO的关键作用已经讨论过了。测量水的pH值表明，如果水太酸，另一种可能威胁海洋生物的条件。最后，高水温不是一种污染物，但它可能会对海洋生物的健康造成危险，加上其他条件，可能会增加藻类爆发的机会。

这四项测量综合起来提供了一个全面的水健康概况。因此，安装一个有效的测量系统，这些参数是努力保护环境的基础。

测量方法

许多用于测量水质的传感器技术已经很成熟，尽管它们必须针对室外环境进行配置(参见图2)。

电导率传感器测量水传导电流的容易程度，导电率较高，指示由于溶解的盐或无机材料引起的大量离子。水污染可能是出乎意料的导电性高的原因。

目前可获得光学和安培溶解的氧传感器，可用于准确可靠的氧气测量，维护最小。

自然水体的pH值通常在6.5到8.5之间。大多数pH传感器使用玻璃电极，可以测量范围更广。许多pH值和电导率传感器的另一个特点是结合了Pt1000电阻温度检测器(RTD)传感器，以提供温度读数。Pt1000 RTD传感器是一种白金RTD，标称电阻为0°C, 1000欧姆。

对于地表水监测，选择耐腐蚀、潮湿、污损和污垢的传感器是很重要的。它们必须易于安装、维护和校准。最先进的传感器，如采用Memosens技术的Endress+Hauser的分析传感器，在车上维护其工厂校准信息，并在连接时将其与发射器通信，简化了维护。

这些传感器使用数字技术，使它们可以轻松地连接到通用数字发射器。数字发射器使远程监控系统容易获得数据。

把它整合在一起

而不是购买来自各种供应商的传感器和设备并尝试使它们共同努力，更好的方法是从单个源获得所有传感器和相关的多通道发射器作为协调包。包装具有现代仪器的传统传感器套件是以经济高效的方式快速创建IIOT的系统的关键（见图3）。

最强大的仪表套件将使用与发射器智能连接的传感器，简化安装、操作和维护，因为它们提供校准信息和测量值。电力必须连接到发射机，但通常是不切实际的运行任何类型的有线电话或网络连接到水测量系统。因此，在这些系统中加入一个蜂窝设备是很重要的。这使得该系统可以作为一个连接到云的工业物联网设备，使发射器成为提供传感器数据的信息网关。

传输原始数据只是个开始。像Endress+Hauser Netilion智能地表水系统这样的综合系统不仅包括必要的硬件，还包括与相关工业物联网云的连接。最基本的功能可以让用户使用兼容的移动应用程序可视化所有数据值。

• 面向地理的概述，位置指示和设备信息
• 测量值的数据历史与图形视图
• 限制和警报事件的通知和确认，以及概述
• 显示namur ne 107状态消息。

用户可以组装和配置传感器、发射器、通信、云和监控元件。然而，对于终端用户来说，使用预先配置的地表水监测系统可能是最具成本效益、方便和可靠的方式，以便随时随地监测测量点。

IIOT改善了海鲜产业

水产养殖或鱼类养殖是世界范围内的一个重要产业。显然，在从鱼苗到收获鱼的所有饲养阶段，水质都是影响这一活动的重要因素。

水产养殖的水质问题与地表水监测的问题类似，特别是DO的测量是主要问题。一般的水监测应用测量电导率，而水产养殖终端用户需要知道水中的铵的数量。除了pH值，这些水产养殖设施也与水中的硝酸盐水平有关。

当溶解氧水平对鱼的健康合适时，鱼会茁壮成长。许多水产养殖作业采用了活性曝气。不仅可以监控DO的测量，还可以优化曝气水平。铵的浓度因鱼的摄食和排泄以及水处理的清洗性能而异。连续测量对于确保铵保持在安全水平是很重要的，并且如果它朝着错误的方向发展，能够积极应对。

硝酸盐浓度会对养殖鱼类的健康产生负面影响，但另一个后果是养殖工厂排放的高浓度硝酸盐会对环境产生负面影响。这是因为硝酸盐会促进藻类的生长，正如前面讨论的那样，这会导致厌氧区和其他问题。

使用水测量技术安装工业物联网系统，并与云和移动设备连接，是积极管理和优化水产养殖的积极步骤。最终用户可以了解其操作的运行状况，进行更改以提高性能，并在潜在问题发展为重大问题之前收到远程警报通知。

最后的话

地表水资源易受多种物理、化学和生物污染的影响，这些污染会对人、动物和植物造成伤害。在孤立地点手工收集数据是改善水质的良好开端，但不太可能提供更广泛的实时解决方案。

改进和自动化的数据收集和分析是了解水质和确定影响最大的污染源的关键。幸运的是，工业物联网的仪器和方法可以建立一个全面的测量和监控程序。这是保护水资源的第一步。