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十五五水环境监测:从“人工执勤”到“光谱站岗”——中科赛悟科技全光谱监测技术应用解读

提供者:中科赛悟科技(安徽)有限公司   发布时间:2026/9/16 17:15:34  阅读次数:70次  进入该公司店铺

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一、政策里的关键词:一张网,既要“织密”,还要“数智化”

2026 年 7 月,生态环境部、国家发展改革委联合印发《生态环境监测“十五五”规划》——未来五年生态环境监测领域的纲领性文件。它给出的目标很具体:

到2030 年,“基本建成天空地海一体化生态环境监测网络”;

“国家监测网络实现体系化运行和数智化升级”;

“监测领域关键技术攻关取得突破,主流监测装备基本实现自主可控”;

部署“健全天空地海一体化监测网络”等 5 方面重点任务、“国家网数智化升级工程”等 6 项重大工程。

同期发布的“答记者问”里,生态环境部生态环境监测司有关负责人的表述更直接,他点出了要补的短板:“面向‘十五五’……生态环境监测支撑的广度、深度、精度仍有不足”“公共监测质效有待提升”“监测基础能力发展不平衡”。

翻译成一线语言:网要更密,点位要更多,指标要更全——但人不可能同比增加。

“无人值守”,就是从这道算术题里长出来的答案。

图政策文件截图式信息图


二、传统监测的三笔账:成本、运维、还有累计偏差

专业研究人员,把传统路线的代价算得很清楚:实验室化学分析“结果较准确”,但“耗时长,对水体样本保存、检测环境、设备、人员等方面均有严格的规范要求”。

更关键的是这一句——

“取样的代表性、样品在运输和储存过程中的环境变化、实验室分析时的人为和仪器误差等,会随流转而放大,造成难以忽视的累计偏差。”

一次人工采样,从河里到实验室,误差就这样滚雪球般地累积下去;而它换来的,仍然只是“一个点、一个时刻”。对于需要连续考核的断面、需要捕捉突变的预警场景,这个颗粒度是不够的。

图“点 vs 面”数据对比示意

三、真正的信号:国家标准开始考核“少人化”能力

一个容易被忽略、但分量很重的变化,发生在仪器标准里。

2026 年 1 月 5 日,生态环境部发布 HJ 102-2026《水质 总氮自动监测仪技术要求及检测方法》、HJ 103-2026《水质 总磷自动监测仪技术要求及检测方法》,2026 年 4 月 1 日起实施,代替 2003 年版的老标准。新版标准在修订中新增了一批技术指标,包括:

最小维护周期;

数据有效性;

一致性偏差;

示值误差、定量下限、记忆效应、浊度影响、环境温度影响。

这不是一次孤立的技术修订。《生态环境监测“十五五”规划》已把“加速监测技术与装备数智化升级”列为五方面重点任务之一,并明确“运行维护和实验分析的智能化水平提升至 70% 以上”——国标里的这几个新指标,正是这条政策路径在仪器层面的落地。

请注意“最小维护周期”和“数据”这两个词——它们被写进国标,意味着仪器的评价维度,正在从“单次测得多准”,转向“长期无人值守运行得多稳”。

政策在推,标准在考。无人值守,已经从“加分题”变成了“必答题”。

四、全光谱水站:不“化验”,而是“读光”

传统在线设备的路线是“做化学”:加试剂 → 消解 → 显色 → 测吸光度。这条路线精度可靠,但有两个绕不开的成本——试剂要定期更换,废液要合规处置。点位越偏远、路越难走,这两个成本越高。

全光谱走的是另一条路:不化验,读光。

原理基于物质特征吸收光谱与朗伯-比尔定律:水中不同物质因其分子结构,对特定波长的光具有选择性吸收;其吸光度又与该物质浓度及光程呈线性关系(A =ε·b·c)。测出“哪个波长被吸收了多少,就能反推水里有什么、大约有多少。”

紫外—可见光全谱段(约 200–780 nm)的优势,《自然资源遥感》的综述给出了明确评价:“仅通过一次测量即可得到待测水体样本的含有不同水质参数全波段谱图信息”“测量时间短、光路结构简单、无接触无污染、维护成本低、扩展性强”。

哪些指标与光谱的相关性有明确的波段支撑?同一篇综述给出了具体区间:

化学指标(COD、氨氮、总磷、总氮等)与 400–800 nm 可见光波段相关性较高,除溶解氧呈负相关外均为正相关;

悬浮物:最适反演波段600–800 nm;

叶绿素(浮游植物):叶绿素a的特征吸收峰位于440 nm、675nm 附近,最佳反演区间约680–720nm(基于反射峰信号);

有色可溶性有机物(CDOM):250–650 nm 范围内吸光度随波长增加呈指数递减。

有具体的波长区间,才谈得上“原理讲得清”。

五、USW-SWQA:免维护的“岸边哨兵”

中科赛悟科技(安徽)有限公司的USW-SWQA 智能全光谱水质在线监测站,把这套技术路线做成了一台能长期驻守的装备:

免化学试剂、无二次废液:从源头省去“换试剂”与“处置废液”两个高频运维动作

配套自动清洗模块:抑制光学窗口污染导致的漂移,延长最小维护周期

原位连续采集光谱:输出 COD、总磷、总氮、叶绿素 a 等多项指标

无人值守在线监测:适配偏远河湖断面、饮用水源地、园区排口的长期驻守

数据传输协议兼容:支持HJ 1404-2024、HJ 212-2025等数据传输协议,同时覆盖地表水与污染源两类场景

图中科赛悟科技USW-SWQA26全光谱水质检测系统岸边实拍

驻守之外,还有走航

断面的时间空白,由USW-SWQA 补上;断面与断面之间的空间空白,交给 USW-ASV无人船——对支流入河口、园区排口、蓝藻聚集区开展走航式巡测与自动采样,异常点位自动标记、复测。

固定站管“守”,无人船管“巡”。把“人”从河边撤下来的方式,不止一种。



图USW-ASV系列地表水监测无人船

这正落在《规划》为技术装备划定的方向上——打造“全域感知、人机协同、自主可控、智能高效”的新一代监测网络。而《规划》的 2030 年目标里,还有一条很硬的话:“主流监测装备基本实现自主可控”。守与巡的这套组合,就是“智能无人”在水环境监测里的一种落地形态。

六、结语:无人值守,不等于无人负责

十五五的这张网要织密,但编制不会同比扩张。

真正的解法不是“加人”,而是让装备具备长期自证的能力:用更少的维护,换来更连续的数据;让偏远断面也能拥有和城市站点同等的数据连续性。

水,不会因为节假日而停止变化;监测,也不该因为运维半径而中断。

中科赛悟科技(安徽)有限公司,以USW-SWQA 智能全光谱水质在线监测站及ASV数智化无人船为核心,为生态环境部门、流域管理机构、园区提供稳定、可信、国产化的水环境在线监测装备——把“无人值守”,做成可度量的能力。




参考资料

[1]生态环境部、国家发展改革委关于印发《生态环境监测“十五五”规划》的通知. 生态环境部官网, 2026-07-16. https://www.mee.gov.cn/ywgz/sthjjcgl/wlgl/202607/t20260716_1161937.shtml

[2]生态环境部生态环境监测司有关负责人就《生态环境监测“十五五”规划》答记者问. 生态环境部官网, 2026-07-16. https://mee.gov.cn/ywdt/zbft/202607/t20260716_1161928.shtml

[3]关于发布《水质总氮自动监测仪技术要求及检测方法》等3项国家生态环境标准的公告. 生态环境部, 2026-01-05. https://www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk01/202601/t20260129_1142908.html

[4]HJ 102-2026《水质 总氮自动监测仪技术要求及检测方法》(2026-04-01 实施,代替 HJ/T 102-2003);HJ 103-2026《水质 总磷自动监测仪技术要求及检测方法》(同日实施,代替 HJ/T 103-2003)

[5]HJ 212-2025《污染物自动监测监控系统数据传输技术要求》(2026-01-01 实施,代替 HJ 212-2017);HJ 1404-2024《地表水自动监测系统通信协议技术要求》(发布,2025-07-01 实施)

[6]陈洁, 张立福, 张琳珊, 张红明, 童庆禧. 紫外-可见光水质参数在线监测技术研究进展. 自然资源遥感, 2021, 33(4): 1-9. DOI: 10.6046/zrzyyg.2020409

[7]“十五五”生态环境监测路线图明确. 人民日报(中国能源报), 2026-07-27. https://paper.people.com.cn/zgnyb/pc/content/202607/27/content_30171860.html


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