湖庫水質(zhì)水生態(tài)多要素數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)

湖庫是陸地水資源核心載體，維系供水、灌溉功能與區(qū)域水生態(tài)平衡，其水質(zhì)狀況直接關(guān)聯(lián)生態(tài)安全與人類生活質(zhì)量。環(huán)境監(jiān)測專家指出，傳統(tǒng)人工采樣與實驗室分析存在監(jiān)測頻次低、數(shù)據(jù)滯后等問題，難以適配精細(xì)化管理需求。湖庫水質(zhì)水生態(tài)多要素數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)依托物聯(lián)網(wǎng)與傳感器技術(shù)，實現(xiàn)多指標(biāo)實時感知與自動采集，為湖庫保護提供科學(xué)支撐。

一、系統(tǒng)整體架構(gòu)

系統(tǒng)采用 “前端感知 - 數(shù)據(jù)傳輸 - 平臺應(yīng)用” 三級架構(gòu)，適配湖庫水位波動、溫度變化等復(fù)雜環(huán)境，保障設(shè)備穩(wěn)定性與數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

前端感知層整合三類核心設(shè)備：投入式多參數(shù)傳感器負(fù)責(zé)水質(zhì)基礎(chǔ)指標(biāo)采集；浮標(biāo)監(jiān)測單元實現(xiàn)水域大范圍覆蓋監(jiān)測；岸邊固定監(jiān)測站承擔(dān)定點高頻監(jiān)測。數(shù)據(jù)傳輸層通過 4G、GPRS、以太網(wǎng)等方式傳輸原始數(shù)據(jù)，同時具備本地存儲功能，避免網(wǎng)絡(luò)中斷導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。平臺應(yīng)用層對數(shù)據(jù)處理分析，支持實時查看、趨勢追溯與異常預(yù)警，為決策提供依據(jù)。

二、核心功能模塊

（一）多參數(shù)感知模塊

該模塊覆蓋水質(zhì)、水文、生態(tài)三類指標(biāo)。水質(zhì)監(jiān)測依賴投入式傳感器，pH 傳感器通過氫離子玻璃電極與參比電極組成原電池測定 pH 值，量程 0～14pH 且支持自動溫度補償；溶解氧傳感器采用熒光法，通過藍(lán)光與紅光相位差計算濃度，熒光帽壽命達(dá)一年。生態(tài)指標(biāo)聚焦葉綠素、藍(lán)綠藻，水文指標(biāo)含水位、流速等。傳感器均達(dá) IP68 防護等級，部分配備自清潔裝置，減少淤泥干擾。

（二）數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊

以遙測終端單元為核心，支持 RS485、模擬量等多接口，適配 6-24V 寬電壓輸入并具備保護功能。默認(rèn) 4G 無線傳輸，可靈活選擇通信方式，最短傳輸周期小于 1 分鐘。配備 Flash 存儲與 256GB 擴展 TF 卡，支持 USB 或 WIFI 本地配置查詢，降低維護難度。

（三）供電與支撐模塊

浮標(biāo)單元用 11W 太陽能板與 60Ah 鋰電池供電；岸邊站優(yōu)先 220V 交流電，配備用電池。浮標(biāo)體采用 PC 與鋁合金組合材質(zhì)，錨定系統(tǒng)含 2.5KG 鑄鐵錨與 10 米尼龍繩；岸邊站用鋼制或彩鋼搭建，具備防水防雷功能，適配無人值守。

三、數(shù)據(jù)應(yīng)用價值

日常監(jiān)管中，系統(tǒng)生成動態(tài)數(shù)據(jù)圖譜，助力管理人員實時掌握水質(zhì)變化。數(shù)據(jù)異常時自動預(yù)警，使污染防治措施及時實施。科研領(lǐng)域，長期數(shù)據(jù)為湖庫水動力模型構(gòu)建、富營養(yǎng)化預(yù)測提供支撐。環(huán)境管理部門表示，系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)格化監(jiān)測，減少人工干預(yù)與成本，提升管理精準(zhǔn)性。

四、總結(jié)

該系統(tǒng)通過技術(shù)整合實現(xiàn)湖庫多要素精準(zhǔn)監(jiān)測，推動監(jiān)測從 “被動采樣” 轉(zhuǎn)向 “主動感知”。未來可融入 AI 算法提升異常識別能力，拓展生物指標(biāo)監(jiān)測，助力湖庫管理智慧化，為水資源可持續(xù)利用奠定基礎(chǔ)。