水資源是生態(tài)平衡與人類生產(chǎn)生活的核心支撐，其質(zhì)量安全直接影響公共健康與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。隨著環(huán)境監(jiān)測需求向?qū)崟r化、精準(zhǔn)化升級，傳統(tǒng)離線監(jiān)測因采樣滯后、人工誤差等局限難以滿足動態(tài)管控需求。環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域研究人員指出，在線水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備系統(tǒng)通過實時采集、傳輸與分析水質(zhì)關(guān)鍵參數(shù)，已成為水資源保護(hù)、污染防治的核心技術(shù)手段，為水環(huán)境治理提供科學(xué)及時的數(shù)據(jù)支撐。

一、系統(tǒng)核心架構(gòu)與設(shè)計特點

在線水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備系統(tǒng)以多參數(shù)集成傳感器為核心，融合自動控制、數(shù)據(jù)傳輸與輔助清潔模塊，構(gòu)建一體化監(jiān)測架構(gòu)。設(shè)計上充分適配不同場景需求，可整合溶解氧、pH、電導(dǎo)率、濁度、余氯等傳感器，最多同步實現(xiàn) 5 個參數(shù)（含溫度）的并行測量。系統(tǒng)配備的自動清潔裝置可根據(jù)水質(zhì)清潔度設(shè)定間隔與圈數(shù)，有效清除傳感器表面附著物、防止微生物附著，大幅降低長期維護(hù)成本；前端保護(hù)罩通過槽孔設(shè)計，既能阻擋大顆粒懸浮物質(zhì)與生物對探頭的破壞，又不影響測量準(zhǔn)確性。此外，系統(tǒng)采用即插即用結(jié)構(gòu)，傳感器搭配快速插拔防水接頭便于拆裝，數(shù)據(jù)傳輸通過標(biāo)準(zhǔn) RS485 Modbus 數(shù)字信號直接對接 PLC、DCS、RTU 等設(shè)備，配套上位機(jī)軟件可實現(xiàn)參數(shù)設(shè)定與數(shù)據(jù)可視化管理。

二、關(guān)鍵性能參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)

系統(tǒng)性能核心體現(xiàn)在參數(shù)測量的精度與穩(wěn)定性，需覆蓋多數(shù)水體監(jiān)測需求。pH 參數(shù)測量范圍 0-14，精度 ±0.1，分辨率 0.01，可精準(zhǔn)反映水體酸堿平衡；溶解氧測量范圍 0-20mg/L（0-200% 飽和度），精度 2% FS，分辨率 0.01mg/L，適配淡水、污水等場景；電導(dǎo)率監(jiān)測范圍 0-5000μS/cm（可擴(kuò)展量程），精度 1.5% FS，分辨率 1μS/cm，能判斷水體離子含量變化；濁度測量 0-1000NTU，精度 ±3% FS 或 ±3NTU，分辨率 0.1NTU，可捕捉水體渾濁度異常；溫度測量 0-50℃，精度 ±0.5℃，分辨率 0.1℃，為其他參數(shù)提供溫度補(bǔ)償。系統(tǒng)工作電壓 12-24V，防護(hù)等級 IP68，工作溫度 0-65℃、壓力＜0.2MPa，采用浸入式安裝，適配戶外、工業(yè)等多場景。

三、傳感器使用規(guī)范要點

傳感器操作需遵循特定要求以保障數(shù)據(jù)準(zhǔn)確與設(shè)備壽命。RDO 光學(xué)溶解氧傳感器初次使用前需在自來水中活化 24 小時，使用時摘下保護(hù)套且保持探頭浸沒，避免長時間暴露空氣影響膜頭性能，測量與校準(zhǔn)時需防止熒光膜附著氣泡，同時避免陽光暴曬熒光帽內(nèi)表面及用手觸摸熒光膜。pH 傳感器的敏感玻璃球泡需避免接觸硬物，長期不用時置于 3mol/L 氯化鉀溶液保護(hù)套，不可干燥存放，若響應(yīng)慢、讀數(shù)不準(zhǔn)，可將探頭在 0.1mol/L HCL 溶液浸泡 24 小時，再用 3mol/L KCL 溶液浸泡 2 小時恢復(fù)性能。濁度傳感器校準(zhǔn)時需先搖勻標(biāo)準(zhǔn)液，測試時探頭離容器底壁至少 100mm，且避免在含熒光物質(zhì)的容器中測試。所有傳感器未做防水處理的接線端子不可沒入水中，安裝時線纜不應(yīng)繃緊或與硬物摩擦，防止內(nèi)部電線斷裂或表皮破損進(jìn)水。

四、維護(hù)周期與操作方法

不同傳感器的維護(hù)周期需結(jié)合使用工況調(diào)整：濁度與余氯傳感器對表面潔凈度要求較高，建議每月維護(hù)一次；溶解氧、pH、電導(dǎo)率、鹽度、ORP 傳感器建議每兩個月維護(hù)一次。維護(hù)時，傳感器外表面可用自來水沖洗，殘留污垢用濕潤軟布擦拭，頑固污垢可添加家用洗滌液處理；熒光膜頭、pH 玻璃泡等敏感部件清潔時需控制力度，避免劃傷影響精度。線纜需定期檢查表皮及根部是否破損，若出現(xiàn)破損需及時返廠維修；接觸式電導(dǎo)率電極需用軟毛刷清除探頭附著物，電感式與鹽度電極基本免維護(hù)，輕微劃傷不影響正常使用。當(dāng)傳感器使用時間較長出現(xiàn)測量誤差時，需配合儀表進(jìn)行標(biāo)定校正，確保參數(shù)測量精度。

五、典型應(yīng)用場景

在線水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于多類場景：在河流、湖泊等地表水體中，通過實時追蹤溶解氧、濁度變化，可及時發(fā)現(xiàn)富營養(yǎng)化、污染物匯入問題，為流域生態(tài)修復(fù)提供支撐；在飲用水水源地與城市供水管網(wǎng)中，對 pH、余氯的持續(xù)監(jiān)測能預(yù)警水質(zhì)異常，保障居民飲水安全；在地下水監(jiān)測中，系統(tǒng)可適應(yīng)封閉環(huán)境，實現(xiàn)電導(dǎo)率、溫度的長期穩(wěn)定監(jiān)測，助力污染防治；在污水處理廠中，通過監(jiān)測 COD、溶解氧參數(shù)，可輔助調(diào)整工藝，確保出水達(dá)標(biāo)并降低能耗。此外，該系統(tǒng)在水產(chǎn)養(yǎng)殖、工業(yè)循環(huán)水領(lǐng)域也能通過精準(zhǔn)監(jiān)測優(yōu)化生產(chǎn)，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益協(xié)同。

六、技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著智慧環(huán)保理念推進(jìn)，在線水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備系統(tǒng)的技術(shù)升級方向逐漸清晰。研究人員指出，未來系統(tǒng)將強(qiáng)化智能化功能，通過集成 AI 算法與云端平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動分析與異常預(yù)警，提升應(yīng)急響應(yīng)效率；硬件層面將聚焦傳感器微型化與低功耗設(shè)計，適配偏遠(yuǎn)水體與分散監(jiān)測點的靈活布設(shè)；參數(shù)兼容性也將擴(kuò)展，支持重金屬、揮發(fā)性有機(jī)物等特殊污染物監(jiān)測，滿足復(fù)雜水體需求。同時，設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化設(shè)計將進(jìn)一步完善，通過統(tǒng)一接口實現(xiàn)不同品牌互聯(lián)互通，降低建設(shè)與維護(hù)成本，為全域水生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建提供支撐。