橙色科技在極地：ifm助力南極科考站打造可持續(xù)水處理典范

南極洲可能是最不適合人類永久居住的地方之一。在這片環(huán)境條件極端惡劣的大陸，有厚達(dá)5000米的冰層，年平均氣溫為-55 C，還有長達(dá)近6個(gè)月的極夜。

這樣荒涼而嚴(yán)酷的土地，有一項(xiàng)綠色革命正在悄然發(fā)生。伊麗莎白公主南極科考站（Princess Elisabeth Antarctica）不僅是科學(xué)研究的前沿陣地，更是零排放建筑的典范。在這里，ifm的兩款產(chǎn)品展現(xiàn)了它們在極端環(huán)境下的卓越性能，為科考站的水管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

電力與水源

科考站的生命線

科考站的電力完全依賴于風(fēng)能和太陽能，而水源則來自于冰雪。在水資源管理方面，ifm的技術(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。為了實(shí)現(xiàn)水循環(huán)，必須在水回歸自然前恢復(fù)其純度，以減少對南極環(huán)境的影響。”

伊麗莎白公主南極科考站的工程師Nicolas Herinckx（左）和Aymar de Lichtervelde（右）站在新的水處理裝置前：在最小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)可靠的高性能。

擴(kuò)展的水處理裝置

更高的回收率，更低的能耗

在南極洲，水資源極為珍貴，因此合理的水管理至關(guān)重要。每位科考人員的日常用水量約為50升，這個(gè)數(shù)字是歐洲家庭日均用水量的三分之一，這對科考站精細(xì)化水資源管理帶來了巨大挑戰(zhàn)。

隨著科考站人數(shù)的增加，原有的水處理裝置已無法滿足需求。搭載了ifm產(chǎn)品的新型水處理裝置在2023/24年南極夏季投入使用，顯著提高了水資源的回收率，并且相較于傳統(tǒng)的融雪方式，回收水所需的能源消耗減少了十倍。

新的水處理裝置具備出色的處理能力，可以從55升的灰水和黑水中提取出54升超純水。每天僅留下30克干污泥，其余的水分則會蒸發(fā)。這些干污泥會被收集，幾年后出口到南非進(jìn)行焚燒，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。

Aymar de Lichtervelde正在檢查兩份水樣：左邊是系統(tǒng)入口處排放的廢水（這里是黑水），右邊是純化水，可以重復(fù)使用或返回自然環(huán)境。

IO-Link技術(shù)

提升水處理裝置的可靠性與維護(hù)效率

水處理裝置的穩(wěn)定性是確保系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。在規(guī)劃新裝置時(shí)，科考站選擇了ifm的IO-Link技術(shù)，以確保傳感器的集成既堅(jiān)固耐用又便于維護(hù)。

IO-Link作為一種高效的數(shù)字點(diǎn)對點(diǎn)通信系統(tǒng)，優(yōu)化了傳感器與主站之間的數(shù)據(jù)傳輸流程。與傳統(tǒng)模擬布線相比，IO-Link允許現(xiàn)場兼容的主站分散收集傳感器信號，并集中傳輸至現(xiàn)場總線。ifm的IO-Link主站顯著降低了布線復(fù)雜性，傳感器參數(shù)能夠存儲在主站中，使得傳感器更換與維護(hù)變得簡單快捷，甚至非技術(shù)人員也能輕松操作。

IO-Link主站從分散布置的傳感器收集數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送到控制器和IT層。主站通過菊花鏈連接，這進(jìn)一步降低了布線的復(fù)雜性。

鑒于伊麗莎白公主南極科考站每年僅有四個(gè)月的科研窗口期，系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要。為此，科考站在比利時(shí)預(yù)先組裝并測試了整套新裝置，隨后將其拆分為小部件以便于運(yùn)輸。IO-Link技術(shù)在此過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，標(biāo)準(zhǔn)化的M12接口確保了現(xiàn)場布線能快速且準(zhǔn)確地重新配置。

SM電磁流量計(jì)

優(yōu)化狹小空間的水處理監(jiān)測

新裝置由兩個(gè)冗余系統(tǒng)組成，集成了ifm的SM系列電磁流量計(jì)。該設(shè)備專為空間受限的環(huán)境設(shè)計(jì)，能精確記錄瞬時(shí)流量、累積流量和介質(zhì)溫度，所有關(guān)鍵數(shù)據(jù)均在顯示屏上清晰呈現(xiàn)。

SM系列電磁流量計(jì)可在狹小空間內(nèi)測量流量、溫度和總量概覽。

傳感器配備顏色變化功能，能夠通過紅/綠色指示燈即時(shí)顯示數(shù)值是否處于預(yù)設(shè)的目標(biāo)范圍內(nèi)，增強(qiáng)了監(jiān)控的直觀性。優(yōu)化的測量管設(shè)計(jì)減少了壓力損失，有效降低了泵的能耗。該款流量計(jì)無需額外的進(jìn)水管和出水管，這一特性在空間受限的環(huán)境中顯得尤為重要。

除了流量計(jì)，裝置中還集成了閥門傳感器和液位傳感器，為水處理過程提供了全面的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。裝置的狀態(tài)監(jiān)控功能允許遠(yuǎn)程訪問，將所有測量值和診斷數(shù)據(jù)傳輸至IT層。這不僅簡化了科考站內(nèi)的維護(hù)工作，即便是南極冬季期間，也能在千里之外遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置狀態(tài)，為下一個(gè)科考季的準(zhǔn)備工作提供了便利。

通過采用ifm先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)和IO-Link數(shù)據(jù)通信技術(shù)，無論是在科考站現(xiàn)場，還是遠(yuǎn)在13500公里之外的布魯塞爾，都能實(shí)現(xiàn)對南極科考站水處理過程的精確控制和監(jiān)控，在地表最極端的環(huán)境下，水處理系統(tǒng)依然能保持卓越性能并長期可靠運(yùn)行。