在線式水質(zhì)懸浮物監(jiān)測儀器通常需長期連續(xù)運行，部分監(jiān)測點位還可能處于野外無市電供應(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)計與節(jié)能方案，不僅能保障儀器可靠運行，還能降低能耗與運行成本。

電源系統(tǒng)設(shè)計需根據(jù)儀器的使用場景選擇合適的供電方式。在有市電供應(yīng)的場景，如污水處理廠、自來水廠等，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)壓器或開關(guān)穩(wěn)壓器，確保輸出電壓穩(wěn)定，波動范圍控制在 ±0.5V 以內(nèi)，為儀器各部件提供穩(wěn)定的電源。

在野外無市電供應(yīng)的場景，如河流、湖泊、海洋等監(jiān)測點位，儀器需采用電池供電或太陽能供電。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，一般需滿足儀器連續(xù)運行 3-6 個月。為延長電池使用壽命，需在電源系統(tǒng)中加入電池管理模塊（BMS），實現(xiàn)電池的過充、過放、過流保護(hù)，同時監(jiān)測電池的剩余電量，當(dāng)電量低于 20% 時，儀器自動發(fā)出低電量報警，提醒工作人員更換電池。

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

節(jié)能方案的實施能進(jìn)一步降低儀器能耗，延長續(xù)航時間。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；光電探測器選用低功耗型號，減少靜態(tài)功耗。同時，優(yōu)化儀器的工作模式，采用 “測量 - 休眠” 循環(huán)工作模式，如儀器每 10 分鐘進(jìn)行一次測量，測量時間為 10 秒，其余時間進(jìn)入休眠模式，休眠期間僅保留必要的電路（如實時時鐘、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)處理過程中，減少不必要的運算步驟，降低微處理器的工作時間；數(shù)據(jù)傳輸時，采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，減少數(shù)據(jù)傳輸量，同時根據(jù)監(jiān)測需求調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸頻率，如正常情況下每小時傳輸一次數(shù)據(jù)，當(dāng)懸浮物濃度超標(biāo)時，實時傳輸數(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)時功耗較高，休眠時功耗較低）。

此外，儀器還可根據(jù)環(huán)境光照強度自動調(diào)整背光亮度，在白天光照充足時降低背光亮度或關(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。通過上述電源系統(tǒng)設(shè)計與節(jié)能方案，在線式水質(zhì)懸浮物監(jiān)測儀器在市電供應(yīng)場景下運行穩(wěn)定可靠，在野外無市電供應(yīng)場景下，可實現(xiàn)長期續(xù)航，滿足各類監(jiān)測點位的需求。