智慧水质在线监测解决方案

环境监测领域专家指出，当前水资源保护已成为生态环境治理的核心议题之一，传统水质监测模式因依赖人工采样、数据反馈滞后、覆盖范围有限等问题，难以满足实时监管与精准治理的需求。基于此，融合物联网、信息控制与处理、自动化技术的智慧水质在线监测解决方案应运而生，该方案集水质实时监测、预警报警、远程控制、设备巡检及校准维护等功能于一体，可实现水质实时感知、多层次服务与智能决策，为水环境综合整治提供技术支撑。

一、方案核心架构与业务定位

智慧水质在线监测解决方案的业务架构以解决水环境监测痛点为核心，围绕客户实际需求构建全流程服务体系。从前端感知到后端应用，形成完整的监测闭环：前端感知层部署岸边站、浮标、无人船及各类水质传感器，覆盖网格水质监测（河湖）、水生态监测（湿地、公园）、国控与省控断面监测等多元场景；业务功能层涵盖水质监测实时反馈、水环境预警管理、污染源追踪溯源、水质变化趋势分析、污染防治管控及网格化布点，针对传统监测中存在的监测网络不完善导致的监测难、监管能力薄弱引发的预警难、源头追溯能力缺乏造成的溯源难、管理决策体系不健全带来的管理难等问题，逐一提出应对策略。

从客户价值维度看，方案通过 7X24 小时可视化无人管控模式实现水质数据的自动上传，海量监测数据经智能分析算法处理后形成重要信息的 “一张图” 呈现，帮助监管人员快速掌握区域水质状况。当水质数据出现异常时，系统可提前发出预警信号同时触发相应的防治措施，污染物溯源功能则能精准定位污染源头使得偷排行为无处隐匿，这些功能的协同作用显著提升了水环境综合整治能力，为河湖长制等水环境治理工作提供科学支撑。

二、方案系统组成与关键技术

（一）系统整体设计

网格化水质监测是方案的核心应用场景之一，研发人员采用自主研发的微型水质监测站、微型水质监测浮标及多参数水质监测传感器，在监测区域进行低成本网格化布点与高频次数据采集，可实现对河流、池塘、水库、湖泊等多种水体的实时监测。方案设计过程中充分结合城市水系图、水功能区划、历史监测数据及污染源分布情况，通过计算网格划分确定监测点位，借助空间插值模型、水质预测模型及水参数换算模型，生成水质参数浓度分布场、水动力场及水质变化趋势预测结果，为隐藏污染源调查与污染治理效果评估提供数据支持。

（二）监测参数与应用领域

方案监测参数涵盖常规五参及其他关键指标，常规五参包括电导率、pH、溶解氧、浊度、温度，其他参数包含 COD（化学需氧量）、氨氮、ORP（氧化还原电位）、叶绿素、蓝绿藻等。应用领域广泛覆盖城市与乡镇河流监测、河长制与湖长制网格水质监测、水质监测及预警分析，同时可用于湿地、公园、排水管网水质监测及水库、湖泊、灌溉用水与饮用水水质监测，满足不同场景下的水质监管需求。

（三）核心监测设备技术特性

水质传感器：投入式水质传感器是前端感知的核心设备，这类设备可直接投入水体中安装流程简单且造价可控，但实际应用中需注意水体中淤泥、杂物对探头的损害，需定期进行清理维护。以 pH 传感器为例，其采用氢离子玻璃电极与参比电极构成原电池的技术原理，在玻璃膜与被测溶液中氢离子发生离子交换过程中，通过测量电极间电位差确定溶液中氢离子浓度，进而获取被测液体的 pH 值，量程范围为 0~14pH，分辨率达 0.01pH，精度为 ±0.1pH，同时具备自动温度补偿（NTC）功能，工作温度范围为 0~65℃，防护等级达 IP68。

电导率传感器：通过将两块平行极板放入被测溶液，在极板两端施加正弦波电势后测量极板间电流，依据欧姆定律计算电导率（电导率为电阻的倒数），量程范围为 0~5000μS/cm，分辨率 1μS/cm，精度 ±1.5% F.S.，接液材质可根据需求定制为 ABS、SUS316L、PVDF 或 PVC，同样支持自动温度补偿（Pt1000）与 IP68 防护。

遥测终端机：作为数据传输的关键设备，其外形尺寸为 197×108×33mm（不含天线及安装件），重量 633g（不含包装），供电电压范围 6-30V，静态电流 < 1mA（12V），待机工作电流 < 10mA（12V），存储容量为 16M flash+512M TF 卡（可扩展至 256G）。硬件配置包含 2 路 4-20mA 输入接口、1 路雨量输入接口、3 路 RS485 接口、3 路 12V 可控电源输出，内置 4G 通信模块，可实现监测数据的稳定传输与设备状态的远程监控。

三、智慧数据管理平台功能

平台研发团队设计的智慧水质数据管理平台，可将遥测终端机采集的各类传感器数据传输至后端服务器，进而实现对各监测站点水位、流速、流量及水质参数的集中展示。其核心功能包括：站点管理模块支持对监测站点基础信息的维护与更新，可根据区域或监测类型对站点进行分类管理；实时数据查看模块可同步显示全部站点的整体水质状况，也可聚焦单个站点查看其实时 pH 值、溶解氧、电导率等参数；历史数据模块能存储长期监测记录，支持按时间范围查询并导出数据生成 Excel 报表，同时可通过曲线、历史图形等形式直观呈现水质变化趋势；GIS 地理信息模块结合地理坐标数据，将水质参数与空间位置关联呈现，帮助监管人员掌握区域水质分布规律；数据对比功能可实现单站多参数对比与多站数据对比，为跨区域或跨时段水质分析提供支持；预警预报模块通过设定参数阈值，在水质数据超出正常范围时自动触发警报，同时推送预警信息至监管人员的手机端或电脑端，为及时采取防治措施争取时间。

四、方案应用意义与展望

生态环境治理学者认为，智慧水质在线监测解决方案通过物联网、自动化等技术与水环境监测业务的深度融合，有效解决了传统监测模式中的诸多痛点。其在实时感知方面的优势使得水质数据采集频率大幅提升，避免了人工采样的随机性与滞后性；智能分析功能通过对海量数据的挖掘处理，为水环境治理提供科学决策依据；精准管控能力则通过预警与溯源功能的协同，降低了污染事件的影响范围与治理成本。该方案的应用不仅为 “绿水青山” 生态目标的实现提供可靠技术保障，更推动水环境监测从 “被动应对” 向 “主动预防” 转变。未来随着人工智能、大数据技术的持续迭代，方案将进一步优化数据分析算法提升预警准确性，拓展监测参数范围覆盖更多微量污染物，同时探索与其他生态监测系统的融合应用，在更广泛的水环境治理场景中发挥作用。