隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，水資源污染問題日益嚴(yán)峻。工業(yè)廢水和生活污水的排放，導(dǎo)致水環(huán)境質(zhì)量下降。在此背景下，水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)不斷發(fā)展，浮標(biāo)式水質(zhì)監(jiān)測站作為一種先進(jìn)的水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備，在水資源保護(hù)和水環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮著重要作用。它能實(shí)時(shí)、連續(xù)地監(jiān)測水體參數(shù)，為水環(huán)境管理提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，助力科學(xué)決策。

一、工作原理（一）傳感器技術(shù)

浮標(biāo)式水質(zhì)監(jiān)測站集成多種高精度水質(zhì)傳感器，用于檢測不同水質(zhì)參數(shù)。

• pH 傳感器：基于電化學(xué)原理，通過測量水體中氫離子濃度確定 pH 值。傳感器浸入水中時(shí)，電極與氫離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電信號(hào)，經(jīng)測量與轉(zhuǎn)換得到 pH 值。
• 溶解氧傳感器：采用熒光法或極譜法。熒光法傳感器利用熒光物質(zhì)與溶解氧作用后熒光強(qiáng)度變化計(jì)算溶解氧含量；極譜法傳感器基于電極氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的電流測定溶解氧，電流大小與溶解氧濃度呈線性關(guān)系。
• 化學(xué)需氧量（COD）傳感器：運(yùn)用分光光度法，根據(jù)特定波長光被水中有機(jī)物吸收程度計(jì)算 COD 值。不同濃度有機(jī)物對(duì)光吸收程度不同，通過測量光吸收前后強(qiáng)度變化，結(jié)合數(shù)學(xué)模型和算法得出 COD 值，反映水體有機(jī)物污染程度。

還有多種水質(zhì)參數(shù)例如：電導(dǎo)率、氨氮、葉綠素a、藍(lán)綠藻等，可以根據(jù)監(jiān)測環(huán)境的需要進(jìn)行選擇。

（二）數(shù)據(jù)傳輸與處理

監(jiān)測站通過傳感器獲取數(shù)據(jù)后，利用 GPRS、4G 等無線傳輸技術(shù)，將原始數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心運(yùn)行專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行甄別，識(shí)別并排除異常數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)可靠性。同時(shí)，軟件對(duì)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，生成圖表和報(bào)表，直觀展示水質(zhì)變化趨勢，為水質(zhì)研究和管理提供數(shù)據(jù)支持。

（三）能源供應(yīng)

為保證監(jiān)測站持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，采用太陽能板與蓄電池結(jié)合的能源供應(yīng)方式。白天太陽能板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，一部分供監(jiān)測站即時(shí)使用，另一部分存儲(chǔ)于蓄電池，用于夜間或陰天，這種方式環(huán)保且經(jīng)濟(jì)，保障監(jiān)測站全天候運(yùn)行。

二、應(yīng)用場景

1.河流湖泊監(jiān)測

在河流和湖泊中，浮標(biāo)式水質(zhì)監(jiān)測站可實(shí)時(shí)監(jiān)測水體富營養(yǎng)化程度和有機(jī)物污染情況。以太湖為例，通過多個(gè)監(jiān)測站組成的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，多方面掌握湖泊不同區(qū)域水質(zhì)狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)藻類爆發(fā)等異常事件，為生態(tài)保護(hù)和治理提供數(shù)據(jù)支持。在河流跨界斷面設(shè)置監(jiān)測站，可監(jiān)測上下游水質(zhì)變化，明確水質(zhì)責(zé)任，助力流域水污染防治。

2.海洋監(jiān)測

在海洋環(huán)境監(jiān)測中，浮標(biāo)式水質(zhì)監(jiān)測站可監(jiān)測海水鹽度、溫度、溶解氧等參數(shù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)海洋生態(tài)研究、漁業(yè)養(yǎng)殖、海洋災(zāi)害預(yù)警意義重大。在近海養(yǎng)殖區(qū)，養(yǎng)殖戶通過監(jiān)測站獲取水質(zhì)參數(shù)，根據(jù)溶解氧和鹽度變化調(diào)整養(yǎng)殖措施，保障養(yǎng)殖生物生長。海洋生態(tài)研究中，長期監(jiān)測數(shù)據(jù)有助于揭示海洋生態(tài)系統(tǒng)變化規(guī)律。

3.飲用水源地保護(hù)

飲用水源地部署浮標(biāo)式水質(zhì)監(jiān)測站，實(shí)時(shí)監(jiān)測水質(zhì)安全狀況。一旦發(fā)現(xiàn)有機(jī)物超標(biāo)、重金屬含量升高等異常，立即發(fā)出預(yù)警。某城市飲用水源地監(jiān)測站檢測到重金屬超標(biāo)，及時(shí)通知供水部門，供水部門啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，停止取水并排查污染源，保障了居民飲用水安全。

三、結(jié)論

浮標(biāo)式水質(zhì)監(jiān)測站通過獨(dú)特工作原理實(shí)現(xiàn)水質(zhì)實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測，在河流湖泊、海洋、飲用水源地等監(jiān)測領(lǐng)域應(yīng)用較多。隨著科技發(fā)展，其監(jiān)測精度和穩(wěn)定性將進(jìn)一步提升，應(yīng)用場景也將拓展。未來有望在傳感器小型化、智能化和數(shù)據(jù)處理深度挖掘方面取得突破，如研發(fā)高精度小型傳感器、利用人工智能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)和故障診斷、深度分析數(shù)據(jù)挖掘水質(zhì)變化規(guī)律和污染源信息，為水環(huán)境準(zhǔn)確治理提供更有力支持，推動(dòng)全球水環(huán)境的保護(hù)和治理。