在線式水質(zhì)懸浮物監(jiān)測(cè)儀器通常需長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)位還可能處于野外無(wú)市電供應(yīng)的環(huán)境，因此電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性與節(jié)能性至關(guān)重要。合理的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)與節(jié)能方案，不僅能保障儀器可靠運(yùn)行，還能降低能耗與運(yùn)行成本。

電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)需根據(jù)儀器的使用場(chǎng)景選擇合適的供電方式。在有市電供應(yīng)的場(chǎng)景，如污水處理廠、自來(lái)水廠等，儀器可采用交流 220V 供電，電源系統(tǒng)包括電源適配器、浪涌保護(hù)器、穩(wěn)壓電路等。電源適配器將 220V 交流電轉(zhuǎn)換為儀器所需的直流電壓（如 12V 或 24V），浪涌保護(hù)器用于防止市電中的浪涌電壓損壞儀器內(nèi)部電路，穩(wěn)壓電路則采用線性穩(wěn)壓器或開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，確保輸出電壓穩(wěn)定，波動(dòng)范圍控制在 ±0.5V 以?xún)?nèi)，為儀器各部件提供穩(wěn)定的電源。

在野外無(wú)市電供應(yīng)的場(chǎng)景，如河流、湖泊、海洋等監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，儀器需采用電池供電或太陽(yáng)能供電。電池供電通常選用鋰電池組，如 18650 鋰電池串聯(lián)組成 12V 或 24V 電池組，電池容量根據(jù)儀器功耗與續(xù)航要求確定，一般需滿(mǎn)足儀器連續(xù)運(yùn)行 3-6 個(gè)月。為延長(zhǎng)電池使用壽命，需在電源系統(tǒng)中加入電池管理模塊（BMS），實(shí)現(xiàn)電池的過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流保護(hù)，同時(shí)監(jiān)測(cè)電池的剩余電量，當(dāng)電量低于 20% 時(shí)，儀器自動(dòng)發(fā)出低電量報(bào)警，提醒工作人員更換電池。

太陽(yáng)能供電系統(tǒng)適用于光照條件較好的野外監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，由太陽(yáng)能電池板、充放電控制器、鋰電池組組成。太陽(yáng)能電池板的功率選擇需根據(jù)儀器的平均功耗計(jì)算，如儀器平均功耗為 5W，在日均有效光照時(shí)間為 4 小時(shí)的地區(qū)，可選用 20W 的太陽(yáng)能電池板，確保能為電池組充足電。充放電控制器負(fù)責(zé)將太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電能充入鋰電池組，并防止電池過(guò)充與過(guò)放，同時(shí)在光照不足時(shí)，自動(dòng)切換為電池供電模式，保障儀器連續(xù)運(yùn)行。

節(jié)能方案的實(shí)施能進(jìn)一步降低儀器能耗，延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間。在硬件方面，選用低功耗的元器件，如微處理器選用 STM32L 系列超低功耗單片機(jī)，在休眠模式下功耗可低至 1μA 以下；光電探測(cè)器選用低功耗型號(hào)，減少靜態(tài)功耗。同時(shí)，優(yōu)化儀器的工作模式，采用 “測(cè)量 - 休眠" 循環(huán)工作模式，如儀器每 10 分鐘進(jìn)行一次測(cè)量，測(cè)量時(shí)間為 10 秒，其余時(shí)間進(jìn)入休眠模式，休眠期間僅保留必要的電路（如實(shí)時(shí)時(shí)鐘、通訊模塊喚醒電路）工作，大幅降低平均功耗。

在軟件方面，優(yōu)化數(shù)據(jù)處理與傳輸流程。數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，減少不必要的運(yùn)算步驟，降低微處理器的工作時(shí)間；數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，減少數(shù)據(jù)傳輸量，同時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)需求調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸頻率，如正常情況下每小時(shí)傳輸一次數(shù)據(jù)，當(dāng)懸浮物濃度超標(biāo)時(shí)，實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，避免不必要的頻繁傳輸，節(jié)省通訊模塊的功耗（如 GPRS/4G 模塊在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)功耗較高，休眠時(shí)功耗較低）。

此外，儀器還可根據(jù)環(huán)境光照強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)整背光亮度，在白天光照充足時(shí)降低背光亮度或關(guān)閉背光，在夜間適當(dāng)提高背光亮度，減少顯示模塊的功耗。通過(guò)上述電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)與節(jié)能方案，在線式水質(zhì)懸浮物監(jiān)測(cè)儀器在市電供應(yīng)場(chǎng)景下運(yùn)行穩(wěn)定可靠，在野外無(wú)市電供應(yīng)場(chǎng)景下，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期續(xù)航，滿(mǎn)足各類(lèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的需求。