UV 法 COD 在线监测仪器的能耗优化设计

UV 法 COD 在线监测仪器多部署于户外（如河道、企业排污口），部分场景依赖太阳能供电，因此能耗优化是提升仪器适用性与经济性的重要方向，核心设计策略如下：

核心部件低功耗选型

光源：优先选用254nm LED 光源，功耗仅为传统氘灯的 1/10（LED 功耗约 50-100mW，氘灯约 5-10W），且寿命更长（10000-20000 小时 vs 2000-5000 小时），显著降低长期能耗；同时，采用 “脉冲点亮" 模式，仅在测量时点亮光源（每次点亮时间＜10 秒），非测量时段关闭，进一步减少能耗（如采样间隔 10 分钟，光源日均功耗可降至 0.1Wh 以下）。

检测器：选用低功耗光电二极管（功耗＜10mW）替代高功耗的光电倍增管（PMT，功耗＞100mW），在满足低浓度 COD（＜100mg/L）监测需求的前提下，降低检测单元能耗；针对高灵敏度需求场景，采用 “低功耗 PMT + 休眠模式"，非测量时段使 PMT 进入休眠状态，功耗降至 10mW 以下。

采样泵：选用微型蠕动泵（功耗＜1W）或隔膜泵（功耗＜2W），替代传统离心泵（功耗＞10W）；同时，优化采样流程，仅在测量前启动泵（采样时间＜30 秒），测量完成后立即停机，避免泵长时间空转（如采样间隔 10 分钟，泵日均功耗可降至 0.5Wh）。

智能功耗管理策略

模式自适应切换：仪器内置 “市电模式" 与 “电池模式"，自动根据供电方式切换功耗策略：

市电模式：全功能运行（如实时数据上传、显示屏常亮、高频清洗），功耗约 5-10W；

电池模式（太阳能 / 蓄电池供电）：自动进入低功耗模式，关闭非核心功能（如显示屏背光、现场声光报警），延长采样间隔（从 5 分钟调整为 30 分钟），降低清洗频率（从每日 1 次调整为每 2 日 1 次），功耗降至 1-2W，确保电池续航时间＞72 小时（阴雨天气）。

休眠与唤醒控制：非测量时段，仪器核心模块（如 CPU、通讯模块）进入休眠状态，功耗降至＜100mW；通过定时器（如每 30 分钟唤醒 1 次）或外部触发（如水样流量变化）唤醒仪器，完成采样、测量、数据上传后再次休眠，最达化降低待机能耗。

节能型辅助功能设计

自清洗优化：采用 “按需清洗" 策略，通过浊度传感器实时监测水样浊度，当浊度＜50NTU 时，延长清洗间隔（每 48 小时 1 次）；当浊度＞100NTU 时，缩短至每 12 小时 1 次，避免无效清洗消耗电能；同时，采用 “高压短时间" 清洗模式（清洗时间＜10 秒），减少清洗泵运行时间。

数据上传优化：电池模式下，将实时数据上传改为 “小时均值上传"，减少通讯模块（4G/5G）启动次数（通讯模块启动瞬间功耗较高，约 2-5W）；同时，采用 “数据压缩" 技术，将单次上传数据量从 1KB 压缩至 0.2KB，降低传输能耗。