水资源是人类社会生存与发展的物质基础。我国是人均水资源短缺的国家,水污染总体形势严峻,严重制约我国经济社会的可持续发展。水质在线监测是掌握水环境质量状况,实现水环境保护与治理的重要技术手段和科学依据,需求迫切。论文在系统分析国内外水质在线监测装备现状的基础上,针对水质在线监测与预警系统现场、快速、实时、连续、自动化、低成本和多参数的需求,围绕主要水污染指标COD、总磷、氨氮和突发性重金属水污染指标六价铬,研究了基于光谱分析的化学预处理与检测方法,提出了基于Flow-Batch Analysis(FBA)流动分析技术和连续光谱分析方法的多参数水质在线监测系统结构,突破了系统流路与清洗、模块化光源与多功能样品检测室、在线化学预处理、水质检测信息处理、智能化控制、系统自检和远程监测等核心关键技术;研究了多参数水质监测光谱信号和背景干扰的特征、形成的主要因素及解决途径,形成了基于光谱分析的多参数水质检测光谱信号处理新方法。成功研制出多参数水质在线监测系统工程化样机,开展了样机关键性能指标、实际水样比对测试等实验,测试结果表明该样机达到了多参数水质在线监测的应用需求。论文主要研究内容是:(1)系统深入地研究了基于光谱分析的多参数水质在线监测技术及装备的国内外研究现状和存在的科学与技术问题,针对项目组第一代原理样机存在的问题,确定了基于光谱分析的多参数水质在线监测系统实施的技术途径;(2)研究了基于连续光谱分析的多参数水质在线监测前处理与检测分析方法,确定了COD、总磷、氨氮和六价铬四个水质参数的化学预处理与光谱检测方法;(3)针对项目组第一代原理样机存在的准确性、重复性差等问题及水质监测的功能需求,提出了基于FBA技术和连续光谱分析方法的多参数水质在线监测系统样机新结构,突破了模块化光源与多功能样品检测室、系统流路与清洗、在线化学预处理、水质检测信息处理、智能化控制、系统自检和远程监测等核心关键技术,成功研制出基于光谱分析的多参数水质在线监测系统工程化样机;(4)针对光谱分析水质在线监测的光谱信号特征及噪声特点,提出了基于集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)的自适应光谱信号去噪方法;在研究双波长光强比值不变性消除吸收光谱系统误差的基础上,提出了基于被测水样透射光强为参比光强的双波长光谱分析背景干扰抑制新方法,提高了系统监测精度和效率;(5)针对论文研制的多参数水质在线监测系统,开展了COD、总磷、氨氮和六价铬四个水质参数的在线水样化学预处理控制条件和测试流程的实验研究;完成了水质监测系统主要性能指标测试和实际水样的比对测试,系统各项关键技术指标达到了国家环境保护标准要求,满足多参数水质在线监测的应用要求。