采用MWCNTs / PDMS传感器的物联网便携式水体硝酸盐检测系统

由 ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:14
文章英文标题
An IoT-enabled portable sensing system with MWCNTs/PDMS sensor for nitrate detection in water
正文
低成本、低功耗的硝酸盐传感器和传感系统是实时水质监测所必需的。本研究提出了一种用于水产养殖的新型叉指硝酸盐传感器。传感器采用基于模具的溶液浇铸法制作。采用多壁碳纳米管( MWCNTs )研制电极，聚二甲基硅氧烷( PDMS )形成基底，通过电化学阻抗谱( EIS )表征传感器测定不同温度和硝酸盐浓度，研制的传感器可检测和区分0.01 ~ 30   ppm范围的硝酸盐浓度。还开发了无线便携式智能传感系统，用于水质实时监测，并接收专家反馈。采用机器学习算法对基于单片机的系统进行训练，测定实际水样中的温度和硝酸盐浓度。将传感器与标准紫外-可见光谱法进行对比验证。该传感器和传感系统的性能具有高度的可重复可靠性和稳定性，可作为连续水质监测的智能传感网络的一部分。
文章内容（英文）
Low-cost and low-power nitrate sensor and sensing system are necessary for real-time water quality monitoring. A novel interdigital nitrate sensor for aquaculture is proposed in this research. The sensor is fabricated by applying the mould-based solution casting method. The electrodes are developed using Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWCNTs) and the substrate is formed using Polydimethylsiloxane (PDMS). The sensor is characterized to determine various temperatures and nitrate concentrations by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). The developed sensor can detect and distinguish a wide range of nitrate concentrations from 0.01 ppm to 30 ppm. A wireless portable intelligent sensing system is also developed for water quality surveillance in real-time and receiving feedback from experts. A machine learning algorithm is used to train the microcontroller-based system and determine temperature and nitrate concentrations in actual water samples. The sensors are compared with the standard UV– Vis Spectrometry method for validation. The sensor and the sensing system's performances are highly repeatable reliable and stable to be a part of a smart sensing network for continuous water quality monitoring.
来源出处
Journal|[J]MeasurementVolume 178, 2021.
DOI
https://doi.org/10.1016/J.MEASUREMENT.2021.109424

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