小微型水质自动监测
时间：2026-01-14
涉川
一、方案介绍
本方案聚焦于城市与乡村区域的小型地表水体、水系末端及排口等区域，构建模块化、轻量化、低功耗的小微型在线水质监测系统，实现对关键指标的高频自动获取、上传和预警。小微型监测站基于原位传感器取代大型湿化学设备，可灵活布点、快速安装、低维护。该系统尤其适用于点多面广、环境波动剧烈、人员难以长期值守的典型区域，例如支流河道、排污口前端、村镇污水处理厂出水及农业尾水排放区。
本方案聚焦于城市与乡村区域的小型地表水体、水系末端及排口等区域，构建模块化、轻量化、低功耗的小微型在线水质监测系统，实现对关键指标的高频自动获取、上传和预警。小微型监测站基于原位传感器取代大型湿化学设备，可灵活布点、快速安装、低维护。该系统尤其适用于点多面广、环境波动剧烈、人员难以长期值守的典型区域，例如支流河道、排污口前端、村镇污水处理厂出水及农业尾水排放区。
二、监测目标
-
实现重点因子（如pH、溶解氧、水温、电导率、浊度、氨氮）连续采集；
-
捕捉夜间偷排、雨季突排或尾水波动的异常变化；
-
支持溯源分析，实现小流域“精细化监管”；
-
支撑黑臭治理、农业面源控制、农村污水整治工程评估；
-
为河长制、断面考核与公众信息发布提供可靠数据来源。
三、需求分析
小河流、小水体及排口对区域生态与水系自净能力具有决定意义，但其污染来源多样且变化快，如生活污水直排、工商业偷排、养殖尾水、雨污混流、村镇污水厂溢流等。传统人工采样难以覆盖高频波动，且小微水体监管点多，建设大型在线站点不经济。微型站的轻量与可复制能力适配当前治理趋势。项目需兼顾设备成本、稳定性、数据可信度及能源自给能力。
小河流、小水体及排口对区域生态与水系自净能力具有决定意义，但其污染来源多样且变化快，如生活污水直排、工商业偷排、养殖尾水、雨污混流、村镇污水厂溢流等。传统人工采样难以覆盖高频波动，且小微水体监管点多，建设大型在线站点不经济。微型站的轻量与可复制能力适配当前治理趋势。项目需兼顾设备成本、稳定性、数据可信度及能源自给能力。
四、监测方法
系统采用原位传感技术或部分在线光学比色法，按监控需求分层配置：
• 基础版：水温、pH、溶解氧、电导率、浊度
• 增强版：氨氮在线、COD近似指标（UV254光吸收）、叶绿素-a或蓝藻
• 可扩展：水流量、水位、降雨量及视频辅助
水体数据通过边缘采集终端上传云端平台，支持数据缓存、自动补传、掉线自修复。
系统采用原位传感技术或部分在线光学比色法，按监控需求分层配置：
• 基础版：水温、pH、溶解氧、电导率、浊度
• 增强版：氨氮在线、COD近似指标（UV254光吸收）、叶绿素-a或蓝藻
• 可扩展：水流量、水位、降雨量及视频辅助
水体数据通过边缘采集终端上传云端平台，支持数据缓存、自动补传、掉线自修复。
五、应用原理
• pH通过离子活度电极实时测量，自动温补；
• DO采用光学荧光法，避免电极耗氧问题，提高长期稳定性；
• 电导率反映水体矿化度与污染输入强度；
• 浊度利用散射光强度识别悬浮固体负荷；
• 氨氮采用光学比色或电极选择法，适合小站点低试剂消耗；
• COD proxy采用UV吸收法测定芳香族与有机物趋势指标，与CODcr具趋势一致性；
系统通过自校准、自动冲洗或超声振荡减少生物膜附着，并结合算法滤波处理漂移。
• pH通过离子活度电极实时测量，自动温补；
• DO采用光学荧光法，避免电极耗氧问题，提高长期稳定性；
• 电导率反映水体矿化度与污染输入强度；
• 浊度利用散射光强度识别悬浮固体负荷；
• 氨氮采用光学比色或电极选择法，适合小站点低试剂消耗；
• COD proxy采用UV吸收法测定芳香族与有机物趋势指标，与CODcr具趋势一致性；
系统通过自校准、自动冲洗或超声振荡减少生物膜附着，并结合算法滤波处理漂移。
六、功能特点
系统模块化设计、安装部署灵活，可选择桥侧挂装、护筒柱安装或箱体式岸站布置；具备低功耗运行、太阳能自供电、远程诊断、在线校准提醒、参数限值报警和边缘智能分析能力；可搭载摄像头用于水面异常识别与溯源辅助。
系统模块化设计、安装部署灵活，可选择桥侧挂装、护筒柱安装或箱体式岸站布置；具备低功耗运行、太阳能自供电、远程诊断、在线校准提醒、参数限值报警和边缘智能分析能力；可搭载摄像头用于水面异常识别与溯源辅助。
七、硬件清单
• 多参数原位传感器（可选分体或一体化）
• 氨氮分析模块或UV254传感器（按需配置）
• RTU/IPC数据采集与存储终端
• 4G/5G/NB-IoT通信模块
• 太阳能板+蓄电池及电源管理器
• 防护箱体（IP65）或水下探头护筒
• 辅件：采样软管、自清洗刷、吊装支架、护桩结构
• 可选：水位流量仪、微型气象站、视频辅助系统
• 多参数原位传感器（可选分体或一体化）
• 氨氮分析模块或UV254传感器（按需配置）
• RTU/IPC数据采集与存储终端
• 4G/5G/NB-IoT通信模块
• 太阳能板+蓄电池及电源管理器
• 防护箱体（IP65）或水下探头护筒
• 辅件：采样软管、自清洗刷、吊装支架、护桩结构
• 可选：水位流量仪、微型气象站、视频辅助系统
八、核心硬件技术指标
• pH：0–14，精度≤±0.1
• DO：0–20mg/L，精度≤±0.2mg/L
• 电导率：0–100mS/cm，精度≤±1%
• 浊度：0–2000NTU，精度≤±2%
• 氨氮：0–30mg/L（按型号可扩展），精度≤±5%
• UV254：0–500 Abs/m，重复性≤2%
电源系统可实现≥7–30天连续阴雨保障，通信离线缓存≥30天。
• pH：0–14，精度≤±0.1
• DO：0–20mg/L，精度≤±0.2mg/L
• 电导率：0–100mS/cm，精度≤±1%
• 浊度：0–2000NTU，精度≤±2%
• 氨氮：0–30mg/L（按型号可扩展），精度≤±5%
• UV254：0–500 Abs/m，重复性≤2%
电源系统可实现≥7–30天连续阴雨保障，通信离线缓存≥30天。
九、方案实现
现场部署包括点位选择（考虑水深、流速、代表性），设备固定架施工、太阳能布放、电气及通信调试、初次比对采样校准、平台接入与监测因子设置。运行后按季度维护，包括电极校准、清洗、过滤器检查、固件升级及现场比对验证。调度层可基于热点区域增设网格布局实现覆盖。
现场部署包括点位选择（考虑水深、流速、代表性），设备固定架施工、太阳能布放、电气及通信调试、初次比对采样校准、平台接入与监测因子设置。运行后按季度维护，包括电极校准、清洗、过滤器检查、固件升级及现场比对验证。调度层可基于热点区域增设网格布局实现覆盖。
十、数据分析
平台支持高频趋势展示、日/周/月统计、异常点过滤、参数关联（如电导+浊度识别雨污混排）、排口排放冲击识别、人工核查任务自动触发、河段健康指数计算，并可作为上级断面监测的补充验证点。
平台支持高频趋势展示、日/周/月统计、异常点过滤、参数关联（如电导+浊度识别雨污混排）、排口排放冲击识别、人工核查任务自动触发、河段健康指数计算，并可作为上级断面监测的补充验证点。
十一、预警决策
预警机制基于特征参数、梯度变化与多因子联动：
• 常规阈值报警：pH偏离、DO下降、浊度异常升高
• 趋势识别：夜间稳定升高指向偷排行为
• 降雨触发：雨量>阈值启动密集采样
• 区域联动：多个小站同时异常触发小流域应急响应
可推送河长、生态环境部门及运营方处理，并联动视频核查与移动巡测。
预警机制基于特征参数、梯度变化与多因子联动：
• 常规阈值报警：pH偏离、DO下降、浊度异常升高
• 趋势识别：夜间稳定升高指向偷排行为
• 降雨触发：雨量>阈值启动密集采样
• 区域联动：多个小站同时异常触发小流域应急响应
可推送河长、生态环境部门及运营方处理，并联动视频核查与移动巡测。
十二、方案优势
• 成本低、建设快、运维量低
• 布点密度高，实现小流域精细化监控
• 适应无人值守、农村和偏远地区运行
• 与大型断面站构成分级监控体系
• 为污染源管控与治理评估提供实时依据
是“最后一公里”水环境治理的重要技术抓手。
• 成本低、建设快、运维量低
• 布点密度高，实现小流域精细化监控
• 适应无人值守、农村和偏远地区运行
• 与大型断面站构成分级监控体系
• 为污染源管控与治理评估提供实时依据
是“最后一公里”水环境治理的重要技术抓手。
十三、应用领域
• 村镇污水治理区与生活污水直排点
• 城市黑臭河道治理监管
• 农业灌排渠与水产养殖排放区域
• 工业园区末端排口监控
• 雨季溢流口、雨污合流区
• 城乡河湖生态保护补充监控
• 河长制“一河一策”支撑系统
• 村镇污水治理区与生活污水直排点
• 城市黑臭河道治理监管
• 农业灌排渠与水产养殖排放区域
• 工业园区末端排口监控
• 雨季溢流口、雨污合流区
• 城乡河湖生态保护补充监控
• 河长制“一河一策”支撑系统
十四、效益分析
通过部署小微站，可显著提升污染事件发现速度，减少人工巡河工作量；数据长期积累可用于研判治理效果，支撑工程验收、绩效评价与资金投入依据；辅助政府精准执法和公众信息公开，推动水环境整体提升。
通过部署小微站，可显著提升污染事件发现速度，减少人工巡河工作量；数据长期积累可用于研判治理效果，支撑工程验收、绩效评价与资金投入依据；辅助政府精准执法和公众信息公开，推动水环境整体提升。
十五、国标规范
适配以下政策与体系：
• GB 3838 地表水环境质量标准
• HJ/T 91 水质自动监测技术规范
• HJ 212 数据传输标准
• 地方黑臭水体考核办法
• 河长制/湖长制管理制度
• 村镇污水设施运行管理导则
适配以下政策与体系：
• GB 3838 地表水环境质量标准
• HJ/T 91 水质自动监测技术规范
• HJ 212 数据传输标准
• 地方黑臭水体考核办法
• 河长制/湖长制管理制度
• 村镇污水设施运行管理导则
十六、参考文献
生态环境部农村水环境治理文件、黑臭水体整治指南、原位传感器技术进展、小微型水质在线监测工程案例等。
生态环境部农村水环境治理文件、黑臭水体整治指南、原位传感器技术进展、小微型水质在线监测工程案例等。
十七、案例分享
某省黑臭河道整治工程配置60套小微站，实现24小时监控；系统成功识别5次夜间非法排放，作为执法证据；一年内水质劣V段比例由38%降至12%，构建区级“水质微网格监控体系”示范。
某省黑臭河道整治工程配置60套小微站，实现24小时监控；系统成功识别5次夜间非法排放，作为执法证据；一年内水质劣V段比例由38%降至12%，构建区级“水质微网格监控体系”示范。
上一篇：近岸海域水质自动监测