水質監測是水資源管理和保護的重要手段。當前，我國進入了物聯網發展的新時期，推進物聯網技術在水質監測領域的深入應用和快速發展，有利于提高我國水質監測的信息化和智能化水平。開展水質實時在線監測能夠實現對水體質量的連續觀測，及時獲取監測區域內的水質情況和總體變化趨勢，為預測和防治水體污染及生態破壞等問題提供數據支撐和科學依據。此外，魚類的行為及生理特征與水環境質量密切相關，通過觀測魚體運動狀態評估水質污染等級也是水質監測的重要手段。因此，智能高效的水質監測系統在水環境實時監測及有效治理中發揮著至關重要的作用。

水質遠程監測系統采用了物聯網架構，從功能結構上可以劃分為三部分，分別為感知層、網絡傳輸層和應用服務層，如圖1所示。

在感知層中，通過各類電化學式使水質傳感器對水質信息進行采集。本書所研制的系統采用的水質傳感器主要有溫度傳感器、溶解氧傳感器、濁度傳感器、pH傳感器、電導率傳感器、鹽度傳感器、氨氮傳感器和COD傳感器等。水質傳感器大多是輸出為模擬信號的電化學類傳感器。其中，部分水質傳感器監測到的水質信號比較微弱，如pH傳感器、溶解氧傳感器及氨氮傳感器。因此需要設計調理電路，將微弱電信號進行放大和調理。目前，大多數的水質處理電路可以將微弱電信號轉換成萬用表可直接測量的電流信號或者電壓信號。通過相應的A/D轉換模塊和相應的水質算法便可以得到感知層的傳感數據。

為了實現水域的全面監測，水質監測節點分布于湖泊或者江河的不同位置，各個節點采集的信息經過處理后采用近距離通信技術將水質信息發送到網關節點，網關節點再采用遠距離傳輸技術，將各個節點的水質信息發送到云平臺。在網絡傳輸層，本書設計的水質遠程監測系統采用5G網絡和4G網絡將處理后的數據遠程傳輸到上位機軟件及手機APP應用端。

在應用服務層中，主要對大量的水質數據進行存儲及數據處理。根據用戶的需求，設計不同功能的軟件系統，為用戶提供豐富的特定服務。在應用服務層，本書設計了基于組態的水質遠程監測軟件平臺和基于LabView的水質遠程監測軟件平臺，通過軟件平臺可實現各類水質數據的實時顯示、歷史數據查詢、超標報警、遠程控制、預測預警等功能。