一、系統(tǒng)建設(shè)背景與技術(shù)需求

地表水水源地作為城鄉(xiāng)飲用水安全的重點(diǎn)保障區(qū)域，其水質(zhì)監(jiān)測面臨污染來源復(fù)雜、人工巡檢效率低、數(shù)據(jù)時效性不足等挑戰(zhàn)。構(gòu)建水質(zhì)可視化信息系統(tǒng)，需依托多參數(shù)在線監(jiān)測技術(shù)實(shí)現(xiàn)對水體指標(biāo)的實(shí)時感知。系統(tǒng)重點(diǎn)針對河流、湖泊等典型水源地保護(hù)區(qū)，通過集成具備自動清潔功能的傳感設(shè)備，解決長期監(jiān)測中微生物附著導(dǎo)致的精度衰減問題，為水源地污染預(yù)警、生態(tài)修復(fù)提供數(shù)據(jù)支撐。

二、系統(tǒng)重點(diǎn)架構(gòu)設(shè)計（一）智能感知層技術(shù)配置

系統(tǒng)采用一體化集成設(shè)計的在線多參數(shù)水質(zhì)傳感器，可同步監(jiān)測 5 項(xiàng)參數(shù)（含溫度），支持溶解氧、pH、電導(dǎo)率 / 鹽度、濁度、氨氮等數(shù)字傳感器的靈活選配。傳感器關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)如下：

• 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；
• pH：量程 0-14，精度 ±0.1，分辨率 0.01；
• 電導(dǎo)率：0-5000μS/cm（可擴(kuò)展），精度 ±1.5% FS，分辨率 1μS/cm；
• 濁度：0-1000NTU，精度 ±3% FS 或 ±3NTU，分辨率 0.1NTU；
• 溫度：0-50℃，精度 ±0.5℃，分辨率 0.1℃。

設(shè)備搭載自動清潔裝置，可通過設(shè)定清洗間隔與圈數(shù)，動態(tài)適應(yīng)不同水質(zhì)的清潔需求，有效防止傳感器表面微生物附著，將維護(hù)成本降低約 30%。傳感器采用浸入式安裝，防護(hù)等級達(dá) IP68，可在 0-65℃水溫、<0.2MPa 壓力環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，適配深水庫區(qū)、湍急河流等復(fù)雜場景。

（二）數(shù)據(jù)傳輸與處理體系

傳感器通過標(biāo)準(zhǔn) RS485 Modbus 數(shù)字信號接口，直接對接 PLC、DCS 等工業(yè)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸。系統(tǒng)采用 “邊緣計算 + 云端存儲” 架構(gòu)，現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)處理后通過加密網(wǎng)絡(luò)傳輸至云端，支持歷史數(shù)據(jù)回溯與分鐘級時間序列生成。數(shù)據(jù)中臺整合多源參數(shù)，通過建立溶解氧變化模型、濁度 - 污染物相關(guān)性算法，提升數(shù)據(jù)應(yīng)用價值。

（三）可視化應(yīng)用平臺

基于 GIS 技術(shù)構(gòu)建三維可視化界面，將水源地劃分為重點(diǎn)區(qū)、緩沖區(qū)等管控單元，以色彩梯度直觀呈現(xiàn)水質(zhì)類別。平臺實(shí)時顯示水溫、pH 等參數(shù)，當(dāng)指標(biāo)超出閾值時觸發(fā)聲光報警與短信推送。動態(tài)分析模塊通過折線圖與熱力圖展示參數(shù)時空分布，例如溶解氧熱力圖可識別水體厭氧區(qū)域，濁度曲線可追蹤面源污染影響范圍。

三、實(shí)施效果與發(fā)展展望

某水源地保護(hù)區(qū)應(yīng)用案例顯示，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 10 平方公里水域全覆蓋監(jiān)測，關(guān)鍵參數(shù)實(shí)驗(yàn)室比對誤差控制在 ±1.5% 以內(nèi)（溶解氧），數(shù)據(jù)有效傳輸率超 99.5%。通過可視化平臺，管理部門成功識別 3 處隱蔽排污口，水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)率從 89% 提升至 98.6%。未來可融合衛(wèi)星遙感與無人機(jī)技術(shù)，構(gòu)建 “空天地” 一體化網(wǎng)絡(luò)，并推動建立區(qū)域水質(zhì)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，助力流域協(xié)同治理。

結(jié)語

水質(zhì)可視化信息系統(tǒng)通過技術(shù)集成與創(chuàng)新，推動水源地監(jiān)測從 “數(shù)字化” 向 “智慧化” 升級。系統(tǒng)不僅為環(huán)境保護(hù)提供準(zhǔn)確工具，更通過數(shù)據(jù)驅(qū)動促進(jìn)管理模式轉(zhuǎn)型，在保障飲用水安全、維護(hù)水生態(tài)平衡中發(fā)揮重點(diǎn)作用。