康宇溶氧监测探头核心技术获突破

李炳蔚介绍,康宇是一家以生产传感器为主的企业,以自主开发荧光法溶氧传感器为基础,为水产养殖生产配套溶氧传感器、溶氧仪。通过对溶解氧的测量实现对增氧机进行开关控制。在这个过程中,康宇发现,电解法在使用过程中会消耗能量,每3个月~6个月就需要更换电解液及传感器端部的透析膜,导致在使用过程中存在两方面问题,一是使用寿命短,稳定性逐步下降,测量不准确;二是后期维护成本高,因为养殖户不能自行更换电解液和透析膜,操作复杂。这两大原因促使康宇在10年前就开始研究荧光法传感器,但荧光法的研究应用非常困难,当时只有美国哈希公司溶解氧分析仪等少数几家企业有成熟的产品,而且他们的产品在中国市场的应用主要是污水处理、生化制药等,产品价格非常昂贵,市场销售价在3万元左右。

现在经过一年的实际应用检测,感觉到产品使用的时间越长越稳定,这是荧光膜的一种特性,康宇希望用户在使用2-3年的时间内进行一次更换,因为这样会让设备的性能一直处于最稳定的状态。

说到目前康宇荧光法溶解氧测控仪存在的不足,李炳蔚坦言,目前康宇的荧光法溶解氧监控仪的反应速度与哈希比还存在一定距离,需要从荧光法测量的原理说起。当特定的光源照射到荧光粉上面之后,所反射的光跟进入荧光膜的氧分子产生反应后得出的结论,这是荧光法溶解氧监控仪的基本工作原理。对于一个传感器而言,它要测准水体里面的溶解氧含量,首先水体里的氧分子需要进入到荧光膜里,然后还要能释放出来,不断流动达成两边氧分子的最平衡状态,才能准确测量出当前水体的溶解氧含量。目前,康宇与哈希之间存在的反应速度就是在这个方面,在一开始氧分子进入荧光膜内到完全平衡过程中的90%时约需3分钟,这个速度与哈希基本一至,但最后的10%康宇没有哈希快,康宇的产品需要近10分钟。举个例子,比如空气中含氧量是8,水中的含氧量是4,康宇和哈希的溶氧监控仪同时放入水中,两者监测到4.3的时间是一致的,但是从4.3到4的时候差距就会体现出来,这个0.3哈希的比康宇的快。虽然这个10%在水产养殖领域是可以忽略不计的,因为水产养殖过程与生物制药不同,不可能在短短几分钟内产生巨大变化,但这仍是康宇未来进一步优化产品的方向,只有这样才能让康宇的产品进入更多的应用领域。

康宇采用荧光法生产的成套溶解氧测控仪

同时李炳蔚也在感叹,目前中国水产养殖领域的系统集成商相对比较成熟,但制约他们发展的就是在核心零部件的荧光膜。

正如李炳蔚所说,康宇最终是要建立一个光化学成分传感器的平台,而不仅仅是为了做一款产品,有了平台以后,会不断在具体产品的应用方面根据不同的领域需求做针对性的开发。康宇更加希望中国有更多的企业去专注在最基础的领域去竞争,去超越。虽然在国内,在现有的领域,康宇算是属于先发的,但是在更多的领域,比如压力传感器方面,在全球市场来讲,仍然是后来者,是挑战者,挑战的是国外的各大跨国集团。

电解法到荧光法的10年探索

养殖户最为关注的是溶氧监测的数据究竟准不准确,如果数据不准确的话,就根本谈不上科学养殖了,反而会为养殖户带来更多的困扰。在康宇生产的所有品类的传感器当中,应用在水产养殖领域的传感器是最复杂的,难度最大的。难度在于当前水体中的溶氧的真实含量究竟是多少没有办法衡量,它受到的干扰因素非常多,是动态的,在这一秒钟测量的数据只能是这一秒钟的,这一秒的含量准不准确没有办法确认,没有参照的依据,如果要真实的了解到其中的含量只有采用碘当量法,但碘当量法也存在取样的难度,从取样到测量出准确的数据至少要半个小时的时间,而且还要确保所取的样不能被空气污染,也就是不能跟空气接触。我们现在所采取的办法是假定哈希的测量数据是真实准确的,把它作为康宇测量的参照依据,在相邻的地方放上一个哈希的传感器一个康宇的传感器,虽然康宇也清楚哈希的传感器所测量出的数据也存在一个偏差,但是目前只能是采用这个办法,这就是溶氧测控传感器跟其它传感器等完全不一样的地方,比如压力传感器可以采用万分之一的压力感来作为参照,可以用比产品精度更高的测量仪器来评定,但是溶氧传感器没有。所以康宇只能做到依据所测量的数据与哈希的数据是重叠或无限接近的作为参照标准。

康宇深知,只有在不断竞争中企业才能获得持续发展的活力,康宇希望做技术的依靠者,但不追求做技术的垄断者。同时,康宇希望能与更多的系统集成商合作,为养殖户提供最优质的设备和服务。

康宇溶解氧测控仪与哈希的产品对比

陈伟荣文/图

但是荧光法的研究应用非常困难,当时只有美国的哈希公司溶解氧分析仪等少数几个企业有成熟的产品,而且他们的产品在中国市场的应用领域主要是污水处理、生化制药等,产品的价格非常昂贵,哈希的产品市场销售价在3万元左右。

对康宇而言,产品的开发基于自主知识产权的平台建立,未来,康宇基于光化学传感器的应用将不再局限于溶解氧的测量,有很多可以开发的领域。虽然康宇在荧光法溶解氧测控仪研发过程中用了很长的时间,投入了大量的人力、物力、财力,但对于康宇,通过坚持不懈朝着既定方向前进,既定目标基本都实现了。

对于中国溶解氧测控仪相关的生产企业来说,如果采购国外的荧光膜回来加工、组装,事实上跟国外企业仍然存在成品市场的竞争关系,如果未来整个应用领域的市场规模发展到一定规模的时候,哈希停止相关核心部件的供应,那么中国企业手里接了多少订单,就会造成多大的损失,等于是将自己的咽喉暴露在别人的铁爪之下。

2016年,康宇解决了荧光法溶解氧测量传感器的稳定性问题。经过一年的测试,模拟各种环境考验产品的稳定性,2017年上半年,康宇将产品提供给一些养殖户试用,结果显示,康宇荧光法溶解氧测量传感器已能很好的在线检测水体中的溶解氧含量、水温、气压等常规参数。康宇开始将具有自主知识产权的核心技术荧光法溶氧解测控仪推向市场,并继续研发氨氮的在线检测,这个难度要比溶解氧的检测高出很多(目前水体中的氨氮值只能采取定期取样、分析、监测的间接方法来做)。

10年前康宇做的也是电解法溶氧测量传感器。通过对溶解氧的测量实现对增氧机进行开关控制。在这个过程中,康宇发现电解法在使用的过程中会消耗能量,每3-6个月的时间就需要更换电解液,以及传感器端部的透析膜,导致它在使用的过程中存在以下两方面的问题,一是使用寿命短,稳定性逐步下降,测量不准确,另一方面是后期维护成本非常高,因为养殖户不能自行更换电解液和透析膜,操作复杂。这两大原因促使康宇在10年的时候开始研究荧光法传感器。

工作人员介绍荧光膜

而对于康宇为什么要用10年的时间坚持做水产养殖领域的溶解氧测量仪,李炳蔚董事长说道,一直以来新会是水产养殖的大县,康宇知道很多养殖户、各级政府部门、水产局水产站都非常的关心溶解氧的测量问题。

做技术的依靠者不做技术的垄断者

现在康宇的荧光法溶解氧测量传感器已经能够很好的在线检测水体中的溶解氧含量、水温、气压等常规参数,接下来会继续研发氨氮的在线检测,这个难度比溶解氧的检测高出很多。目前水体中的氨氮值只能采取定期取样、分析、监测的间接方法来做。

在前不久举办的广州国际渔博会上,广东新会康宇测控仪器仪表工程有限公司(以下简称:康宇)推出的荧光法溶解氧测控仪成为此次展会的焦点,其核心技术采用自主研发的荧光膜,解决了在水产养殖中荧光法溶解氧测量传感器的稳定性问题。为此,笔者专程前往位于广东省江门市的康宇公司,采访了康宇公司董事长李炳蔚,了解荧光膜技术研发与生产情况。

从电解法到荧光法,用了10年探索

养殖户最为关注的是溶氧监测的数据究竟是否准确,如果数据不准确,根本谈不上科学养殖,反而会为养殖户带来更多的困扰。在康宇生产所有品类的传感器中,应用在水产养殖领域的传感器是最复杂的,难度最大。难度在于当前水体中的溶氧的真实含量究竟是多少没有办法衡量,它受到的干扰因素非常多,是动态的,在1秒钟测量的数据只能是这1秒钟的,这1秒的含量是否准确没有办法确认,没有参照依据,如果要真实了解到其中的含量只有采用碘当量法,但碘当量法也存在取样难度,从取样到测量出准确的数据至少要半个小时,而且还要确保所取的样不能被空气污染,也就是不能跟空气接触。我们现在所采取的办法是假定哈希的测量数据是真实准确的,把它作为康宇测量的参照依据,在相邻的地方放上一个哈希的传感器一个康宇的传感器,虽然康宇清楚哈希的传感器所测量出的数据也存在一个偏差,但目前只能采用这个办法,这就是溶氧测控传感器跟其他传感器等完全不一样的地方,比如压力传感器可以采用万分之一的压力感来作为参照,可以用比产品精度更高的测量仪器来评定,但是溶氧传感器没有。所以康宇只能做到依据所测量的数据与哈希的数据是重叠或无限接近的作为参照标准。

康宇的核心技术荧光膜

康宇溶解氧测控仪与哈希的产品对比

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经过一年的实际应用检测,康宇感觉到产品使用时间越长越稳定,这是荧光膜的一种特性,康宇希望用户在使用2年~3年进行一次更换,这样会让设备的性能一直处于最稳定状态。而平时的维护和保养,康宇也做了充分考虑。如果水体比较浑浊,可以在前面接一个清洗泵,成本也就20元左右,它会不断地冲洗荧光膜的表面以保持清洁;另一方面,虽然康宇的产品性能稳定,但仍建议用户在使用过程中每隔一段时间进行一次标定,标定的方法很简单,使用空气中的饱和氧就可以进行,因为空气中的含氧量基本上可以认定为是一个常数,康宇荧光法溶解氧测控仪通过测量当时的温度、气温,避免阳光直射,只要按一下主机上面的一个按键,等待10余分钟后就可以完成标定过程,然后就可以再次投入使用了。目前康宇的产品可以检测的数据主要是溶氧、温度和气压。

康宇接触过很多在水产养殖领域做水质监控的企业,按照这些企业的说法,不敢盲目做大,因为在感知方面如果采用电解法的溶解氧传感器做溶氧监测,市场做的规模越大,风险越大,这个风险一方面是后期的维护成本非常大,另一方面就是监测的不准确,因为电解法溶氧监测探头三个月的时间后就会衰减,数值就会不准确,很难让使用者准确的判断当前的数值是否正确的,一旦出现差错会造成养殖户巨大的损失,企业有可能面临巨大的赔偿责任。

李炳蔚一再表示,虽然直到广州国际渔业博览会上,康宇才携带核心技术荧光膜参展,但事实上康宇已与众多的系统集成商合作,这些合作伙伴给康宇提出了许多宝贵的意见和建议,他们反馈的数据为康宇进一步完善产品设计奠定了坚实的基础。

据了解,这是因为在感知方面如果采用电解法的传感器做溶氧监测,规模越大,风险越大,这个风险一方面是后期的维护成本非常大,另一方面就是如果监测的不准确,很难让使用者准确的判断当前的数值是否准确,一旦出现差错会造成养殖户巨大的损失。但如果采用荧光法做传感器,则成本高昂,养殖户根本无法接受。

对于康宇为什么要用10年时间坚持做水产养殖领域的溶解氧测量仪,李炳蔚董事长说,新会是水产养殖大县,很多养殖户、各级政府部门、水产局、水产站都非常的关心溶解氧测量问题。康宇接触过很多在水产养殖领域做水质监控的企业,按照这些企业的说法,不敢盲目做大,因为如果采用电解法溶解氧传感器做溶氧监测,市场做的规模越大,风险就越大。一方面后期维护成本大,另一方面监测的不准确,因为电解法溶氧监测探头3个月后就会衰减,数值就会不准确,很难让使用者准确判断当前的数值是否正确,一旦出现差错就会造成养殖户巨大的损失,企业有可能面临巨大的赔偿责任。现在通过物联网设备将溶氧方面的数据实时传送到手机,方便养殖户实时查看是一件非常好的事情。

从现在到未来,创新永不止步

康宇在荧光法溶解氧测量方面已把核心技术掌握在自己手里,其中包括荧光粉的配方、荧光膜的配方、光路的设计、信号的提取、信号的放大处理等,形成了较完整的技术链。对于产品的可靠性,康宇进行了长时间的测试以及各种模式的分析,针对不同的水产养殖模式做了相对的产品设计,康宇将进一步扩大经营规模,上一些智能化、自动化生产线,提高生产效率和品质。

从2016年开始康宇解决了荧光法溶解氧测量传感器的稳定性问题。经过到现在一年时间的测试,不断模拟各种环境考验产品的稳定性,到2017年上半年,康宇将产品提供给一些养殖户试用,从试用的结果来看,是非常不错的。所以康宇现在开始逐步的将具有自主知识产权的核心技术荧光法溶氧解测控仪推向市场,但是康宇主要还是跟水产领域做系统集成的客户合作,不做直接的终端客户。

采用荧光法监测溶氧是否存在衰减情况?李炳蔚是这样回答的,荧光法溶解氧测控仪也会存在衰减。康宇现在把产品的寿命标定在2年~3年,建议用户使用超过2年以上就更换一次荧光膜。相比哈希等企业同类型产品价格得到大幅度降低,在康宇自主研发的产品推出之前,他们在中国市场的售价高达3万多元,一个15米的磁尺售价高达18万元,现在康宇3米的位移传感器市场售价才1000多元,康宇掌握了核心技术,实现了国产化,打破了国外企业的产品垄断格局。

据李炳蔚董事长介绍,康宇是一家以传感器生产为主的企业,现在的主体业务分为四个版块。其中溶氧传感器事业部:以自主开发荧光法溶氧传感器为基础,为水产养殖配套溶氧传感器、溶氧仪为主要业务。主要的发展目标是要实现可持续的规模化传感器生产企业。

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