近年来,随着中国经济飞速发展,所面临的资源匮乏日趋严重,尤其是水资源紧缺。人们大量使用含有氮、磷等化学元素的肥料,过量的生活污水不经处理直接排入河海,导致了严重的水体富营养化问题,由此引发的水华、赤潮现象对经济的可持续发展产生长远的危害。水华与赤潮是分别在湖泊和海洋中单一藻类爆发性繁殖的现象,水体中叶绿素a的含量可以反映浮游藻类的浓度,因此已成为评价水质营养化的主要参数之一。本文对低能耗、便携式的水体浮游藻类浓度监测系统进行研究,实现基于叶绿素荧光的水体浮游藻类浓度在线监测。首先,介绍了叶绿素a荧光的发光机理以及荧光的激发光谱和发射光谱的特征,重点分析了荧光分析法的测量原理,通过朗伯比尔原理得到荧光强度与叶绿素a浓度之间的关系,由叶绿素a浓度来反映水体浮游藻类浓度情况。其次,分析国内外水体藻类浓度检测产品特点与不足,根据低能耗、便携式、无需采样的浮游藻类浓度监测系统的设计需求,系统采用双波段LED组成激发光源,灵敏Si PIN光电探测器为接收器,选择高质量窄带滤光片减小其它波段光干扰,设计完成了90°的一体化荧光激发-采集光路。再次,基于STM32单片机设计开发了电路系统,包括了驱动电源模块,激发光源模块、荧光值采集模块、参数设置模块、GPS/北斗双模定位模块、4G数据传输模块、荧光信息存储模块、OLED显示模块。系统基于华为云服务器搭建了水体浮游藻类浓度监测云平台,基于Mysql组建了数据库,基于HTML5开发了监测网站、基于Android平台开发了手机端APP,实现了藻类浓度数据的多平台在线实时查看。最后,利用光谱仪对叶绿素的吸收光谱进行了测定,设计完成了两组实验验证。实验一通过改变电流大小控制激发光强,对不同浓度的叶绿素乙醇溶液进行数据采集,实验发现适当调整激发光源强度可以有效提高叶绿素荧光信号采集精度;实验二在暗环境和日光环境对叶绿素乙醇溶液进行数据采集对比,验证了日光背景条件下,系统荧光采集值的准确有效性。通过重复性实验,验证了系统具有良好的稳定性。