水是人类赖以生存的必要资源,进入21世纪以来,我国水污染问题日渐严重,水污染事件频发,已经严重危害到了居民的健康。因此,对全国水环境进行有效地监测变得十分重要。化学需氧量（Chemical Oxygen Demand,COD）是表征水中有机物含量的参数,也是国家重点监测的污染指标之一。本文基于荧光光谱法,建立了荧光光谱与水质COD之间的测量模型,并设计与实现了基于荧光光谱的水质COD检测系统。本文的主要内容有:1.完成了水质COD检测系统的设计。基于系统的应用场景,确定了系统中各组件的要求,提出了以CCD便携式光谱仪作为系统检测器和以波长为405 nm的半导体激光器作为光源的硬件设计方案。对荧光系统常用的光路结构进行了优化,简化了光路,提高了系统光路的抗干扰性。2.建立了基于荧光光谱的水质COD预测模型。根据已提出的硬件设计方案,搭建了临时实验平台,基于该实验平台完成了实际水样的荧光光谱的采集。利用采集到的荧光光谱数据,建立了基于偏最小二乘（Partial Least Squares,PLS）的水质COD预测模型,并对主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）和连续投影算法（Successive Projections Algorithm,SPA）两种特征提取方法的效果进行了比较,最终结果表明:采用PCA进行特征提取时的建模效果要优于基于SPA进行特征提取时的建模效果。并且,当PCA主成分个数为15时,建立的PLS模型效果最佳;此时,测试集的决定系数为0.9581,均方根误差为0.1685 mg/L,说明该模型具有较高的预测精度,证明了该设计方案的可行性。3.实现了基于荧光光谱的水质COD检测系统,并完成了系统的测试。设计和开发了水质检测系统的控制系统,用于完成对系统各组件的控制。采集了218个水样对系统的性能进行测试,其中138个水样用于模型的训练,80个水样用于测试模型的预测性能。测试结果表明,系统对80个测试水样测量的平均误差为9.84%,满足我国《地表水自动监测技术规范》中的要求。