《水質(zhì)監(jiān)測用無人艇技術(shù)要求(試行)》編制說明

項目名稱：水質(zhì)監(jiān)測用無人艇技術(shù)要求（試行）項目統(tǒng)一編號：2017-26承擔單位：中國環(huán)境監(jiān)測總站中國環(huán)境科學研究院天津市生態(tài)環(huán)境科學研究院編制組主要成員： 金小偉，左航，周濱，袁懋，王業(yè)耀，薛荔棟，王光，張鈴松，于洋，鄧小文，呂天峰，孟凡生標準所技術(shù)管理負責人：李旭華，余若禎生態(tài)環(huán)境監(jiān)測司質(zhì)管處項目負責人：楚寶臨目錄1項目背景...................................................................................................................................11.1任務來源..........................................................................................................................11.2工作過程..........................................................................................................................12標準制訂的必要性分析...........................................................................................................33國內(nèi)外相關(guān)分析方法研究.......................................................................................................33.1無人艇發(fā)展歷程..............................................................................................................33.2無人艇在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)應用情況調(diào)研......................................................................43.3無人艇在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)應用案例..............................................................................43.4主要國家、地區(qū)及國際組織相關(guān)分析方法研究..........................................................73.5國內(nèi)相關(guān)分析方法研究..................................................................................................74標準制訂的基本原則和技術(shù)路線...........................................................................................74.1標準制訂的基本原則......................................................................................................74.2標準制訂的方法..............................................................................................................84.3標準制訂的技術(shù)路線......................................................................................................85標準制訂的適用范圍和主要技術(shù)內(nèi)容...................................................................................85.1標準的適用范圍..............................................................................................................85.2主要技術(shù)內(nèi)容..................................................................................................................86制訂內(nèi)容說明...........................................................................................................................86.1適用范圍..........................................................................................................................86.2規(guī)范性引用文件............................................................................................................106.3術(shù)語和定義....................................................................................................................106.4產(chǎn)品分類........................................................................................................................116.5組成與指標要求...........................................................................................................126.6檢驗要求........................................................................................................................176.7檢驗規(guī)則........................................................................................................................226.8包裝、運輸與貯存........................................................................................................226.9交付與培訓....................................................................................................................236.10保養(yǎng)................................................................................................................................237與開題報告的差異說明.........................................................................................................248標準實施建議.........................................................................................................................259參考文獻.................................................................................................................................26《水質(zhì)監(jiān)測用無人艇技術(shù)要求（試行） 》（征求意見稿）編制說明1項目背景1.1任務來源2017年，原環(huán)境保護部辦公廳公布了《關(guān)于開展2017年度國家環(huán)境保護標準項目實施工作的通知》（環(huán)辦科技函〔2017〕413號），下達了《地表水無人艇水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的項目計劃，項目統(tǒng)一編號為2017-26。本標準制訂的承擔單位為中國環(huán)境監(jiān)測總站，協(xié)作單位為中國環(huán)境科學研究院、原天津市環(huán)境保護科學研究院。1.2 工作過程 成立標準編制小組中國環(huán)境監(jiān)測總站于 2017年6月承擔了《地表水無人船水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》標準制訂工作。接到工作任務后，按照《國家環(huán)境保護標準制修訂工作管理辦法》 （國環(huán)規(guī)科技〔2017〕號），立即組織協(xié)作單位中國環(huán)境科學研究院、原天津市環(huán)境保護科學研究院的有關(guān)人員成立了標準編制組（以下簡稱“編制組”），召開了標準編制工作啟動會。 查詢國內(nèi)外相關(guān)標準和文獻資料2017年4月~2017年10月，標準編制組調(diào)研了國內(nèi)外相關(guān)試驗方法的研究進展，經(jīng)過對標準的全面查詢，目前國外尚無地表水無人艇監(jiān)測相關(guān)標準；在自動監(jiān)測方面，查閱了ISO國際標準及其他國內(nèi)外有關(guān)標準和文獻（包括 OECD、ASTM等以及國內(nèi)相關(guān)標準）中關(guān)于水質(zhì)自動監(jiān)測標準化的內(nèi)容，如 ISO15839:2003《水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備及傳感器 -參數(shù)及功能測試》（《Waterquality--On-linesensors/analysingequipmentforwater--Specificationsandperformancetests》），ASTMD3864–12《在線水質(zhì)監(jiān)測標準指南》（《StandardGuideforOn-LineMonitoringSystemsforWaterAnalysis》），OECD測試指南236號《水質(zhì)監(jiān)測及凈化小型化系統(tǒng)》（《NanosystemsforWaterQualityMonitoringandPurification》），對以上資料進行了整理。同時也參考了《近岸海域水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ731-2014）以及《地表水自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ915-2017）。 開題論證2017年11月14日，由中國環(huán)境監(jiān)測總站科技處在北京組織召開了該標準的開題站內(nèi)評審會。專家組聽取了標準主編單位關(guān)于開題報告的匯報，經(jīng)質(zhì)詢、討論，形成以下意見：1）明確地表水無人船的定義； 2）明確本技術(shù)規(guī)范的適用范圍，建議將適用范圍限定為：采用地表水無人船進行水質(zhì)監(jiān)測的技術(shù)檢驗和評估； 3）調(diào)整技術(shù)規(guī)范全文結(jié)構(gòu)。會后，編制組根據(jù)專家意見對開題報告和標準草案進行了修改完善。12018年2月1日，由原環(huán)境保護部環(huán)境監(jiān)測司在北京組織召開了該標準的開題論證會。與會專家就編制組提交的標準開題論證報告和標準草案內(nèi)容進行了質(zhì)詢和討論， 認為標準編制單位提供的材料齊全， 內(nèi)容較完整，格式規(guī)范； 制訂標準的技術(shù)路線合理，能滿足制訂工作需要。論證委員會通過該標準的開題論證， 同時提出了修改意見和建議。 具體的論證意見和建議如下： 1）將題目改為 :水質(zhì)無人艇監(jiān)測技術(shù)規(guī)定（試行） 。2）將適用范圍改為 :本規(guī)定適用于水質(zhì)監(jiān)測無人艇技術(shù)性能和指標的要求及檢驗評估。 3）進一步規(guī)范文本語言表述方式。會后，編制組根據(jù)專家意見對開題報告和標準草案進行了修改完善。 編寫標準征求意見稿和編制說明2018年3月~8月，編制組完成《水質(zhì)無人艇監(jiān)測技術(shù)規(guī)定（試行）》征求意見稿及編制說明初稿的編寫工作。 召開技術(shù)研討會、開展調(diào)研及通訊評審2018年8月29日~30日，編制組在珠海市組織召開了該標準的技術(shù)研討會。就水質(zhì)無人艇監(jiān)測相關(guān)技術(shù)問題進行集中研討， 并對標準文本及編制說明進行修改完善。 同時編制組前往珠海云洲智能科技有限公司、 珠海市環(huán)境保護監(jiān)測站開展集中調(diào)研， 廣泛聽取意見及建議，進一步完善標準文本及編制說明。2018年11月10日~22日，編制組對形成的征求意見稿及編制說明邀請 3名行業(yè)內(nèi)專家開展通訊評審，廣泛聽取意見及建議，進一步完善標準文本及編制說明。2019年6月~10月，編制組先后與珠海云洲智能科技有限公司、 四方智能（武漢）控制技術(shù)有限公司、安徽科微智能科技有限公司等無人艇生產(chǎn)企業(yè)進行交流與調(diào)研， 在了解無人艇最新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，對標準文本進行了進一步的修改完善。 征求意見稿技術(shù)審查2020年5月9日，由中國環(huán)境監(jiān)測總站科技處通過視頻會議形式組織召開了該標準征求意見稿的站內(nèi)評審會。 與會專家就編制組提交的標準的征求意見稿和編制說明進行了質(zhì)詢和討論，認為標準編制單位編制的標準文本格式規(guī)范，技術(shù)路線合理， 內(nèi)容較為全面。并建議進一步規(guī)范術(shù)語和定義等文本語言表述方式。 會后，編制組根據(jù)專家意見對征求意見稿和編制說明進行了修改完善。2020年6月23日，由生態(tài)環(huán)境部生態(tài)環(huán)境監(jiān)測司通過視頻會議形式組織召開了該標準征求意見稿技術(shù)審查會。 審查委員會聽取了標準編制單位所做的標準征求意見稿及編制說明的內(nèi)容介紹，經(jīng)質(zhì)詢、討論，認為標準編制單位提供的材料齊全、內(nèi)容完整，對國內(nèi)外應用情況、標準及文獻進行了充分調(diào)研，標準定位準確，技術(shù)路線合理可行，技術(shù)內(nèi)容完整。審查委員會通過該標準征求意見稿的技術(shù)審查。 建議按照以下意見修改完善后， 提請公開征求意見：1）建議題目改為《水質(zhì)監(jiān)測用無人艇技術(shù)要求（試行） 》；2）進一步梳理規(guī)范性引用文件，修改完善采樣要求，監(jiān)測儀器的性能指標和技術(shù)要求； 3）按照HJ168和HJ565對標準文本進行編輯性修改。 會后，編制組根據(jù)專家意見對征求意見稿和編制說明進行了修改完善。2標準制訂的必要性分析對地表水環(huán)境進行采樣監(jiān)測是我國各級政府生態(tài)環(huán)境保護主管部門履行轄區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境保護監(jiān)督管理的基礎(chǔ)工作。 隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，人民群眾對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的需求不斷提高，環(huán)境管理對監(jiān)測工作的要求越來越高。其中， 日常監(jiān)測、突發(fā)環(huán)境污染事件應急監(jiān)測、 環(huán)境科研監(jiān)測中斷面不斷加密、 點位數(shù)量不斷增加， 使監(jiān)測工作任務負荷增加； 此外受到自然地理環(huán)境的影響，采樣人員往往處于危險的采樣環(huán)境中，其生命安全受到威脅也成為日益凸顯的問題之一。因此亟需一種規(guī)范合理、安全可靠的技術(shù)裝置、采樣方法來解決和滿足目前地表水環(huán)境監(jiān)測中所面臨的問題和需求。隨著無人艇技術(shù)的不斷提高，使用無人艇技術(shù)對地表水進行采樣監(jiān)測成為可能。但目前我國尚未制定相關(guān)的技術(shù)標準或規(guī)范，因此有必要開展相關(guān)技術(shù)規(guī)范的制定研究工作。相關(guān)技術(shù)規(guī)范制定后，可以為無人艇用于地表水采樣監(jiān)測操作提供科學、明確的技術(shù)要求，更好地為環(huán)境管理工作提供技術(shù)支撐。本標準的制訂有利于進一步貫徹落實國務院印發(fā)的《水污染防治行動計劃》和新環(huán)保法有關(guān)完善標準體系的要求。3國內(nèi)外相關(guān)分析方法研究3.1無人艇發(fā)展歷程無人駕駛艇，其英文名字為（Unmannedsurfacevehicles或者Autonomoussurfacevehicles），簡稱無人艇（USV），它基于船舶，同時載有特殊功能設(shè)備包括控制設(shè)備以及通訊設(shè)備等，進而在水面執(zhí)行某些特殊操作。通常，可以將無人艇定義為能夠進行遠程控制或是在沒有操作人員參與的情況下選擇自主操作模式，能夠接收相應指令，完成指定任務的智能化水面平臺。無人艇包括具有路徑規(guī)劃、自動航行、自主環(huán)境感知能力的全自主型無人艇，以及非自動航行的遙控型無人艇和按照內(nèi)置程序航行并執(zhí)行任務的半自主型無人艇。它集船舶設(shè)計、人工智能、信息處理、運動控制等專業(yè)技術(shù)為一體，涉及自動駕駛、自主避障、規(guī)劃與導航、模式識別等多方面，可根據(jù)其使用功能的不同，采用不同的模塊，搭載不同的傳感器及設(shè)備。執(zhí)行情報收集、監(jiān)視偵察、掃雷、反潛、反恐、精確打擊、搜尋救助、水文地理勘察、環(huán)境監(jiān)測等任務。無人艇的發(fā)展最早可追溯到1898年，當時著名發(fā)明家尼古拉·特拉斯發(fā)明了名為“無線機器人”的遙控艇。無人艇在實戰(zhàn)中的首次亮相是二戰(zhàn)時期，最初只作為一次性的制導武器使用。20世紀50年代，前蘇聯(lián)曾利用小型遙控式無人水面艇，用于向敵艦發(fā)動自殺式攻擊；20世紀90年代，隨著人們對無人艇認識的深入，無人水面艇在反潛、反水雷、海上偵察監(jiān)視、目標搜索等方面的潛能漸漸顯露出來。進入21世紀，隨著通信、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，制約無人艇發(fā)展的諸多技術(shù)瓶頸得以部分解決，各國加大了無人艇的研發(fā)力度，無人艇迎來了一段高速發(fā)展期。 除國防軍事上的應用外， 無人艇在民用領(lǐng)域發(fā)揮的作用也越來越大。2000年美國MIT的無人艇研究小組針對自主海岸勘探系統(tǒng)設(shè)計出 “AutoCat號”雙體無人艇，可方便地部署并進行勘測作業(yè)； 2003年，雅馬哈公司研制的 “Kan-Chan”號無人艇可用于監(jiān)3控海洋和大氣的化學和物理參數(shù)，具有很長的續(xù)航能力； 2004年英國普利茅斯大學 MIDAS科研小組研發(fā)的 “Springer號”無人艇可用于內(nèi)河、水庫和沿海等淺水水域污染物追蹤、環(huán)境和航道信息測量等。我國的無人艇技術(shù)發(fā)展迅速，盡管當下依舊是美國和以色列掌握著無人艇的核心技術(shù)，但是近年來隨著國內(nèi)改革開放的繼續(xù)深化和經(jīng)濟的不斷發(fā)展， 我國在無人艇的研制方面顯示出了后來居上的趨勢。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前中國已有超過 200家無人艇公司。中國智慧、中國技術(shù)、中國產(chǎn)品已經(jīng)引領(lǐng)了世界無人艇行業(yè)的發(fā)展。 各種不同的無人艇產(chǎn)品相繼推出， 應用涵蓋了交通運輸、環(huán)保、測繪、安防巡邏、石油/天然氣等多個領(lǐng)域。目前已有“SeaFly”“追夢壹號”“筋斗云0號”“天象系列”“精海系列”“瞭望者3號”“遙測5號”“環(huán)保無人艇”等多款無人艇產(chǎn)品。3.2 無人艇在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)應用情況調(diào)研通過調(diào)研，初步了解國內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)開展地表水無人艇水質(zhì)監(jiān)測的地區(qū)和用戶， 截止2019年統(tǒng)計結(jié)果見圖 1。圖1國內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)開展地表水無人艇監(jiān)測的部分地區(qū)和用戶3.3 無人艇在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)應用案例目前關(guān)于智能無人艇在水環(huán)境中監(jiān)測的實例報道逐年增多， 已逐步應用在各環(huán)保相關(guān)單4位，如在天津 8.12爆炸事故危險區(qū)域水樣采集，甘肅銻污染事故中，連云港、安徽東至縣企業(yè)偷排應急事件中，以及鎮(zhèn)江市在黑臭河的治理中曾嘗試使用過智能無人艇進行水樣監(jiān)測和監(jiān)管。2016年5月~6月，利用無人艇對鎮(zhèn)江市建成區(qū)內(nèi)8條河流水質(zhì)狀況進行普查監(jiān)測，范圍共包括了7條城市內(nèi)河和1個湖泊，7條內(nèi)河總長度約為72km，湖泊總面積約為8.8km2，監(jiān)測因子為溶解氧（DO）、氨氮(NH3-N)、氧化還原電位（ORP）和濁度。無人艇搭載在線監(jiān)測儀器航行時所測量的項目中，溶解氧項目的質(zhì)控比對結(jié)果一致性較好，氧化還原電位和氨氮項目次之，濁度項目最差。分析原因主要與各項目的測量原理以及實際水樣中含有大量雜質(zhì)干擾有關(guān)。濁度測量是利用紅外光穿過樣品池來測定水樣中懸浮物顆粒散射的光量，轉(zhuǎn)化為濁度值，該方法需樣品保持穩(wěn)定，無人艇航行時無法保證很好的穩(wěn)定性，導致濁度測量時多為無效值。5表1某市城市內(nèi)河無人艇和實際水樣檢測比對結(jié)果比對p(DO)/(m/L-1)ORP/mV濁度/NTU相對誤差次數(shù)無人艇比對值絕對誤差無人艇比對值無人艇比對值相對誤差/%無人艇/%13.984.07-0.09190.32180.65.3829.1235.2-17.271.2824.284.65-0.37191.65181.75.48030.5-100.001.58131.861.95-0.09158.24172.5-8.27080.3-100.002.5642.752.93-0.18159.84173.6-7.93065.4-100.002.25957.026.850.17197.07190.83.29016.5-100.003.3666.266.210.05202.79204.6-0.88025.3-100.003.5876.206.110.09138.22126.49.35195.9523.1748.273.60886.806.540.26138.25130.85.70020.4-100.003.84997.366.930.43180.82178.71.19019.6-100.005.401105.816.13-0.32150.3151.3-0.6685.30763.4 主要國家、地區(qū)及國際組織相關(guān)分析方法研究通過ISO、ASTM、OECD等國外標準的詳細查新發(fā)現(xiàn)，目前尚未頒布地表水無人艇水質(zhì)監(jiān)測相關(guān)技術(shù)規(guī)范。環(huán)境監(jiān)測的自動化、 智能化、網(wǎng)絡化已成為目前世界環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。 發(fā)達國家在近十多年的發(fā)展過程中， 自動監(jiān)測已在諸多領(lǐng)域得到廣泛應用。 水質(zhì)自動監(jiān)測的目的主要是實時監(jiān)視所監(jiān)測斷面的水質(zhì)變化趨勢， 對水污染事故起到預警作用， 為流域環(huán)境管理提供及時的科學依據(jù)。目前，自動監(jiān)測設(shè)備已經(jīng)商品化，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)自動監(jiān)測的水質(zhì)項目包括：溫度、鹽度、濁度、pH值、電導率、溶解氧、葉綠素、氧化還原電位、藍綠藻、氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、活性磷酸鹽、石油類等。在水質(zhì)自動監(jiān)測的標準化方面， 2000年美國國家地質(zhì)調(diào)查局（ U.S.GeologicalSurvey）制定了《連續(xù)的水質(zhì)監(jiān)測指南和標準程序：選址、現(xiàn)場操作、校準、記錄計算和報告》（《GuidelinesandStandardProceduresforContinuousWater-QualityMonitors--SiteSelection,FieldOperation,Calibration,RecordComputation,andReporting》），2006年又制定了《水質(zhì)連續(xù)監(jiān)測指南和標準程序：水質(zhì)監(jiān)控站操作、記錄計算和數(shù)據(jù)報告》（《Guidelinesandstandardproceduresforcontinuous water-quality monitors—Stationoperation,recordcomputation, anddatareporting:U.S.GeologicalSurveyTechniquesandMethods1–D3》）。此外，ISO15839:2003《水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)備及傳感器-參數(shù)及功能測試》（《Waterquality--On-linesensors/analysingequipmentforwater--Specificationsandperformancetests》），ASTMD3864–12《在線水質(zhì)監(jiān)測標準指南》（《StandardGuideforOn-LineMonitoringSystemsforWaterAnalysis》），OECD測試指南236號《水質(zhì)監(jiān)測及凈化小型化系統(tǒng)》（《NanosystemsforWaterQualityMonitoringandPurification》）均對水質(zhì)連續(xù)自動監(jiān)測進行了規(guī)范。3.5國內(nèi)相關(guān)分析方法研究目前國內(nèi)尚未頒布水質(zhì)監(jiān)測用無人艇相關(guān)技術(shù)規(guī)范。在水質(zhì)自動監(jiān)測標準化方面，2017年12月28日原環(huán)保部發(fā)布《地表水自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（試行）(HJ915-2017)，2014年12月23日原環(huán)保部發(fā)布了《近岸海域水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ731-2014），該標準于2015年1月1日實施，此外2007年7月12日原環(huán)保部發(fā)布了《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)驗收技術(shù)規(guī)范》（HJ/T354-2007），該標準于2007年8月1日實施。4標準制訂的基本原則和技術(shù)路線4.1標準制訂的基本原則本標準依據(jù)《國家環(huán)境保護標準制修訂工作管理辦法》和《環(huán)境監(jiān)測分析方法標準制修訂技術(shù)導則》（HJ168-2010）的要求，以國內(nèi)外標準文獻為基礎(chǔ)而編制。1）滿足環(huán)境保護標準制訂工作管理的各項要求，尤其是與《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中對采樣的要求相配套；2）充分借鑒美國和歐盟相關(guān)標準方法，綜合考慮我國環(huán)境監(jiān)測的實際情況，保證方7法的科學性、先進性、可行性和可操作性；3）方法的檢測能力滿足相關(guān)環(huán)保管理標準和環(huán)保工作的要求；4）方法準確可靠，滿足環(huán)境監(jiān)測方法標準特性指標的要求；5）方法具有普遍適用性，取材方便，操作簡明，易于推廣使用，適合各級環(huán)境監(jiān)測部門日常檢測工作。4.2 標準制訂的方法（1）文獻資料查詢；（2）廣泛深入調(diào)研；（3）分析研究研討；（4）依法依規(guī)編制。4.3 標準制訂的技術(shù)路線本標準制訂以國內(nèi)外現(xiàn)有相關(guān)自動監(jiān)測標準為基礎(chǔ)， 具有較強的科學性、 先進性、可行性和可操作性，可以為無人艇用于地表水采樣監(jiān)測操作提供科學、 明確的技術(shù)規(guī)范， 更好地為環(huán)境管理工作提供技術(shù)支撐。標準制訂程序?qū)凑?HJ168的程序開展，主要包括： （1）調(diào)研我國目前地表水環(huán)境質(zhì)量日常監(jiān)測及水環(huán)境污染突發(fā)事件中的采樣方式、 方法現(xiàn)狀及存在的困難與不足；（2）調(diào)研國內(nèi)外水質(zhì)監(jiān)測用無人艇發(fā)展技術(shù)現(xiàn)狀； （3）確定本標準的適用范圍、無人艇的系統(tǒng)組成、指標要求、檢驗要求、檢驗規(guī)則、包裝、運輸與貯存、交付與培訓等；（4）對技術(shù)規(guī)范廣泛征求意見及進行技術(shù)審核。技術(shù)路線詳見圖 2。標準制訂的適用范圍和主要技術(shù)內(nèi)容5.1 標準的適用范圍本標準規(guī)定了水質(zhì)監(jiān)測無人艇技術(shù)性能和指標的要求及檢驗評估。本標準適用于排水量低于200kg，能對內(nèi)河、湖泊和近海水域進行自主采樣、監(jiān)測的無人艇。5.2 主要技術(shù)內(nèi)容本標準規(guī)定了水質(zhì)監(jiān)測無人艇的產(chǎn)品分類、組成與指標要求、 檢驗要求、檢驗規(guī)則、包裝、運輸與貯存、交付與培訓等技術(shù)要求。制訂內(nèi)容說明6.1 適用范圍本標準的適用范圍中規(guī)定了 “水質(zhì)監(jiān)測無人艇技術(shù)性能和指標的要求及檢驗評估 ”，并規(guī)定了“適用于排水量低于 200kg，能對內(nèi)河、湖泊和近海水域進行自主采樣、監(jiān)測的無人艇 ”的適用范圍。8管理部門下達任務組成標準編制組開展調(diào)研工作查閱國內(nèi)外文 水質(zhì)監(jiān)測用無人艇技 國內(nèi)無人艇監(jiān)測及使獻及資料調(diào)研 術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 用現(xiàn)狀調(diào)研形成開題報告并進行論證確定制定標準的方法和要求地表水無人艇的系統(tǒng)組成、 技術(shù)要求、 檢驗規(guī)則，包裝、運輸和貯存，交付檢驗要求 與培訓的要求等方法試驗、數(shù)據(jù)分析匯總征集專家意見方法的修改完善標準方法的確定編制標準方法文本和編制說明（征求意見稿、征求意見并匯總處理、送審稿、 技術(shù)審查及完成報批稿 ）圖2本標準制定的技術(shù)路線圖9超過200kg的無人艇，在適應水域、布放與回收，運輸與保養(yǎng)等方面都有較大的局限性，不適合開展江河湖庫等的水質(zhì)調(diào)查分析工作。故本規(guī)范主要對 200kg以下，常用的水質(zhì)無人艇進行規(guī)定。對于采用柴油作為動力， 具有海洋調(diào)查等大型復雜功能的大型無人艇， 不在本規(guī)定范圍內(nèi)做要求。6.2 規(guī)范性引用文件本標準規(guī)范性引用文件共 14個，包括國家標準、環(huán)境保護標準以及船舶行業(yè)中國船級社的標準；現(xiàn)行的《水質(zhì) 湖泊和水庫采樣技術(shù)規(guī)定》 （GB/T14581）、《地表水和污水檢測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T91）、《水質(zhì) 采樣技術(shù)指導》（HJ494）、《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)驗收技術(shù)規(guī)范》 （HJ/T354）、《水質(zhì)自動采樣器技術(shù)要求及檢測方法》 （HJ/T372）等是標準的重要編制依據(jù)?！稛o人水面艇檢驗指南》 （CCS2018）規(guī)定了無人艇的一般指標要求和檢驗要求，其規(guī)定的指標和要求本標準直接進行了引用。此外， 《信息技術(shù)設(shè)備 安全 第1部分：通用要求》（GB4943.1）、《電磁兼容 通用標準 工業(yè)環(huán)境中的發(fā)射》（GB17799.4）、《機電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件》（GB/T13384）等規(guī)范主要用于水質(zhì)監(jiān)測無人艇的檢驗以及包裝運輸?shù)?。本?guī)定引用了下列文件或其中的條款。 凡是不注日期的引用文件， 其有效版本適用于本規(guī)定。GB/T14581 水質(zhì) 湖泊和水庫采樣技術(shù)規(guī)定GB6920 水質(zhì) pH值的測定 玻璃電極法GB13195 水質(zhì)水溫的測定 溫度計或顛倒溫度計測定法GB4943.1 信息技術(shù)設(shè)備 安全 第1部分：通用要求GB17799.4 電磁兼容 通用標準 工業(yè)環(huán)境中的發(fā)射GB/T13384 機電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件HJ354 水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)（ CODCr、NH3-N等）驗收技術(shù)規(guī)范HJ91 地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范HJ/T372 水質(zhì)自動采樣器技術(shù)要求及檢測方法HJ494 水質(zhì)采樣技術(shù)指導HJ506 水質(zhì)溶解氧的測定 電化學探頭法HJ535 水質(zhì)氨氮的測定 納氏試劑分光光度法HJ897 水質(zhì)葉綠素a的測定 分光光度法CCS2018 無人水面艇檢驗指南6.3 術(shù)語和定義本標準的術(shù)語和定義直接采用了船級社 CCS《無人水面艇檢驗指南》有關(guān)的術(shù)語和定義；另外，關(guān)于“采樣”、“監(jiān)測”的術(shù)語和定義在《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)驗收技術(shù)規(guī)范》 、《水質(zhì)采樣技術(shù)指導》規(guī)定的術(shù)語和定義基礎(chǔ)上增加了 “無人艇上搭載的 ”相關(guān)定性描述。為了更加明確水質(zhì)監(jiān)測無人艇與其他無人艇的區(qū)別， 突出無人艇水質(zhì)監(jiān)測的特點， 特別增加了“水質(zhì)監(jiān)測無人艇 ”即：集成水質(zhì)采樣、監(jiān)測設(shè)備或儀器，實現(xiàn)自主水質(zhì)采樣、監(jiān)測功能的無人艇。101）無人艇unmannedsurfacevehicle是無人水面艇（unmannedsurfacevehicle，USV）的簡稱，系指一種直接通過自動航行或遠程遙控以實現(xiàn)正常航行、操控及作業(yè)的水面小艇。無人艇可通過搭載各種任務載荷執(zhí)行指定任務。無人艇包括平臺、任務載荷、通信系統(tǒng)和操控系統(tǒng)。2）水質(zhì)監(jiān)測無人艇USVforwaterqualitymonitoring是指集成水質(zhì)采樣、監(jiān)測設(shè)備或儀器，實現(xiàn)自主水質(zhì)采樣、監(jiān)測功能的無人艇。（3）無人艇平臺 platform由艇體、電氣設(shè)備、任務載荷接口、定位系統(tǒng)、動力系統(tǒng)等組合而成的智能化平臺。（4）任務載荷 missionloading指搭載在無人艇平臺上，為完成指定任務而配置的設(shè)備。（5）水樣采集 watersampling指在無人艇上搭載采樣儀器， 對指定位置水域進行水樣的采樣、 儲存，便于進一步分析處理。（6）監(jiān)測 monitoring指利用無人艇上搭載的儀器， 對指定位置水域進行水樣的檢測、 化驗，以得到相應范圍的數(shù)據(jù)。7）原位監(jiān)測in-situmonitoring采用在線監(jiān)測方法，在指定位置上對水域水樣進行在線監(jiān)測。8）通信系統(tǒng)communicationsystem指用以完成平臺與任務載荷、控制終端、顯示終端等之間各種指令、狀態(tài)、圖像、視頻、音頻等數(shù)據(jù)的傳輸、交換和存儲的系統(tǒng)。（9）操控系統(tǒng) controlsystem指位于平臺和母艇 /岸基上對采集的各種信息進行識別、處理和決策，從而實現(xiàn)平臺的自主或遙控航行的系統(tǒng)。（10）遠程遙控 remotecontrol指在母艇/岸基上采用遙控器對平臺推進裝置和各種設(shè)備及系統(tǒng)進行遠程操控的航行模式。11）自主航行autonomoussailing指無人艇按照預先規(guī)劃的路徑進行安全航行，無需人工干預。12）顯控基站displayandcontrolbase位于地面或母船上， 對采集的各種信息進行接收、 處理，以實現(xiàn)對無人艇平臺控制的設(shè)備。13）遙控器remotecontroller在遠程遙控的模式下，對無人艇進行手動操控的設(shè)備。6.4 產(chǎn)品分類本標準將無人艇按照排水量和功能進行了分類：（1）按照排水量分類：水質(zhì)無人艇分為小型水質(zhì)無人艇和大型水質(zhì)無人艇。11小型水質(zhì)監(jiān)測無人艇指排水量<100kg，且艇體長度<2m的無人艇。主要適用于內(nèi)陸河道、湖泊等水域的0.5m~1m深地表水采樣及監(jiān)測。大型水質(zhì)監(jiān)測無人艇指排水量≥100kg，或艇體長度≥2m的無人艇。主要適用于沿海、近?；虼蠼蠛拥人?，具有定深采樣或分層采樣、監(jiān)測等功能。編制組調(diào)研了國內(nèi)主要的無人艇企業(yè)，廣泛聽取了各企業(yè)的意見，按照目前無人艇行業(yè)的通用做法，根據(jù)排水量的不同， 分為小型水質(zhì)監(jiān)測無人艇和大型水質(zhì)監(jiān)測無人艇； 目前國內(nèi)企業(yè)推出的水質(zhì)監(jiān)測無人艇排水量基本都在 200kg以內(nèi)。2）按照功能分類：編制組調(diào)研了國內(nèi)各地行政機構(gòu)和監(jiān)測站使用情況，根據(jù)使用情況，按照功能分為：采樣艇、監(jiān)測艇和采樣/監(jiān)測艇。6.5 組成與指標要求 基本組成水質(zhì)監(jiān)測無人艇系統(tǒng)由以下部分組成：無人艇平臺：艇體、電氣設(shè)備、任務載荷接口、定位系統(tǒng)、動力系統(tǒng)等；通信系統(tǒng)：包含信息傳輸設(shè)備、中繼轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備、通信軟件等；操控系統(tǒng)：顯控基站控制設(shè)備，無線電遙控設(shè)備等；任務載荷：水質(zhì)采樣/監(jiān)測用儀器，包含水質(zhì)采樣儀器、水質(zhì)監(jiān)測儀器等。根據(jù)CCS《無人水面艇檢驗指南》的規(guī)定，常見無人艇多為由無人艇平臺、通信系統(tǒng)、操控系統(tǒng)和任務載荷幾部分組成，因此將水質(zhì)監(jiān)測無人艇系統(tǒng)組成參照此條規(guī)定。 指標要求（1）航行性能航速最大航速：≥ 2m/s。無人艇應具備航速手動調(diào)節(jié)設(shè)置功能。續(xù)航時間小型水質(zhì)監(jiān)測無人艇≥3h；大型水質(zhì)監(jiān)測無人艇≥6h。續(xù)航里程小型水質(zhì)監(jiān)測無人艇≥10km；大型水質(zhì)監(jiān)測無人艇≥50km。標準編制組收集了國內(nèi)大部分河流豐水期和枯水期流速相關(guān)水文資料， 結(jié)合目前國內(nèi)無人艇企業(yè)的產(chǎn)品標準和采樣、監(jiān)測的作業(yè)場景；規(guī)定了航速、 續(xù)航時間、續(xù)航里程 3個指標要求。查閱歷史水文記錄，長江、黃河的常規(guī)流速都在 1.5m/s以下，普通湖泊和水庫、近海水域等流速基本在 0.5m/s以下。流速超過 3m/s時，水利和環(huán)保監(jiān)測作業(yè)基本停止。因此綜合以上因素，基本艇速在 2m/s，已經(jīng)能覆蓋基本的水質(zhì)監(jiān)測作業(yè)要求。續(xù)航時間，主要考慮作業(yè)時間， 按照小型無人艇連續(xù)作業(yè) 3h，大型無人艇連續(xù)作業(yè) 6h12作出規(guī)定。按照無人艇的續(xù)航時間，平均工作航速 1m/s，3h續(xù)航時間即 10km；小型無人艇需滿足的最小續(xù)航里程需大于 10km；考慮到近?；虼蠼蠛淖鳂I(yè)距離， 大型無人艇需具備遠程航行的能力， 50km是基本配置。（2）定位系統(tǒng)水平定位精度：≤2.5m；定向精度：±1°；傾角精度：±1°（0°~15°）。本標準規(guī)定的衛(wèi)星導航系統(tǒng)指標參考了以下標準和規(guī)定：①CCS《智能船舶規(guī)范》；②海上安全委員會第 MSC.112（73）號決議通過經(jīng)修訂的《船載全球定位系統(tǒng)（ GPS）接收機設(shè)備的性能標準》 ；SJ/T11420-2010《GPS導航型接收設(shè)備通用規(guī)范》。結(jié)合采樣、監(jiān)測的作業(yè)場景，最終確定了水平定位精度、定向精度和傾角精度要求。（3）通信系統(tǒng)根據(jù)編制組調(diào)研的情況，考慮水樣的時效性要求，結(jié)合采樣、監(jiān)測的作業(yè)場景，本標準規(guī)定了通信距離和傳輸帶寬的要求。無人艇與顯控基站之間通信可采用公共移動通信、專用設(shè)備通信等方式；無人艇與遙控器之間須具有專用設(shè)備通信能力。顯控基站專網(wǎng)數(shù)據(jù)通信距離：小型水質(zhì)監(jiān)測無人艇：≥ 2km；大型水質(zhì)監(jiān)測無人艇：≥ 5km。注：數(shù)據(jù)通信指任務控制命令、監(jiān)測數(shù)據(jù)、視頻等數(shù)據(jù)。通信帶寬：電臺通信波特率：≥9600；視頻通訊帶寬：≥4Mbps。d）遙控器通信距離：≥ 1km。（4） 動力系統(tǒng)立足于現(xiàn)行有效的環(huán)境監(jiān)測方法標準和技術(shù)規(guī)范， 為了保證采樣、監(jiān)測過程的質(zhì)量； 在動力系統(tǒng)特別明確了清潔能源要求；參考 CCS《無人水面艇檢驗指南》中對 “蓄電池組電力推進無人艇的附加要求”和UN38.3《運輸規(guī)則》要求，規(guī)定了電池組的安全、壽命及運輸要求。動力系統(tǒng)不允許對水體造成污染；動力系統(tǒng)不允許對水質(zhì)采樣、監(jiān)測結(jié)果造成影響；使用電池供能的，電池需具備：過電流、過熱保護，充、放電保護，短路保護功能；實時電量監(jiān)測反饋功能；不少于300次的充放電壽命；電池模組須通過UN38.3認證，滿足陸運、海運、航空運輸安全要求。供能系統(tǒng)應13具有不低于 IP67的防護等級，且更換便利。（5）無人艇平臺編制組參考了CCS《無人水面艇檢驗指南》中對“艇體”、“航行和信號設(shè)備”的規(guī)定，在本標準中規(guī)定了無人艇平臺應滿足的艇體、環(huán)境耐候性、功能要求。艇體具有浮性、穩(wěn)性、抗沉性、耐波性的特點。艇體材質(zhì)具有質(zhì)輕、耐磨、抗腐蝕、耐候等特點。艇體具有下列功能：須具有衛(wèi)星定位系統(tǒng)；能接受遙控器的手動遙控指令及顯控基站的手、自動遙控指令；c)具有自動航行功能的艇體須具備自動避障功能，避障檢測距離：≥10m；艇須具有狀態(tài)指示功能，異常時能采取聲光等方式報警；具有對數(shù)據(jù)進行實時傳輸和本地備份的功能；異常情況下，艇體可自動返航（遙控器斷電、通訊信號中斷、低電量報警等情況）；低電量報警值，能夠在軟件中手工設(shè)置及更改；艇端具備原始數(shù)據(jù)直接實時回傳控制終端的功能；具有IP66的防護等級。（6）操控系統(tǒng)編制組參考了 CCS《無人水面艇檢驗指南》中對 “操控系統(tǒng)”的規(guī)定，規(guī)定了 “操控系統(tǒng)應能檢測控制推進、操縱及執(zhí)行指定任務的裝置、并具有遠程遙控和自動航行 2種航行模式”，結(jié)合采樣、監(jiān)測的作業(yè)場景，提出了顯控基站、遙控器應具有的功能要求。顯控基站顯控基站具有下列功能：a）任務編輯：可在衛(wèi)星地圖上規(guī)劃路徑；任務可以保存、載入。b）手動遙控無人艇：操縱無人艇行駛；控制無人艇的聲光報警。c）無人艇系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控與顯示：實時顯示無人艇的位置（緯度、經(jīng)度）、航向、剩余能量、航速等；可發(fā)出無人艇低能量警報；實時顯示監(jiān)測無人艇搭載的水質(zhì)分析儀器的監(jiān)測結(jié)果；顯示無人艇檢測到的障礙物距離（檢測范圍內(nèi)）；可實時顯示無人艇搭載攝像頭（如有裝載）拍攝的畫面；實時顯示顯控基站電量；顯示無人艇任務完成狀態(tài)，包括任務已完成的百分比、預計剩余時間等信息。d）數(shù)據(jù)存儲：存儲無人艇收集到的各種數(shù)據(jù)；e）存儲無人艇工作日志；f）自動生成水質(zhì)時空變化圖及工作報告：14采樣艇/采樣監(jiān)測艇：自動生成采樣工作報告；監(jiān)測艇/采樣監(jiān)測艇：自動繪制水質(zhì)參數(shù)空間變化圖；自動繪制水質(zhì)參數(shù)時間變化圖。B.遙控器a）手動遙控無人艇：切換無人艇自動、手動模式；操控無人艇；控制無人艇的聲、光警報；調(diào)節(jié)無人艇航行速度檔位；進行遙控采樣、監(jiān)測作業(yè)。監(jiān)控并顯示系統(tǒng)狀態(tài)：無人艇工作狀態(tài)、模式、能量剩余比例；遙控器電量；通信信號強度、狀態(tài)；顯示無人艇的速度、橫搖、縱搖、GPS/北斗位置。7）任務載荷要求采樣設(shè)備與采樣要求編制組參考《水質(zhì)自動采樣器技術(shù)要求及檢測方法》 （HJ/T372-2007）、《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T91-2002）和表2，制定了采樣設(shè)備的具體要求。表2地表水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)各監(jiān)測指標最優(yōu)化采樣瓶組合序號指標樣品瓶種類是否避光最短有效期最小采樣體積1高錳酸鹽指數(shù)、化學需氧G是24h1L量、氨氮、總氮2總磷G否24h500ml3銅、鋅、鉛、鎘P否14d250ml4五日生化需氧量G是24h1L5砷、硒、汞P否14d250ml6六價鉻G否24h250ml7氟化物P是14d250ml8氰化物P否24h500ml9揮發(fā)酚G否24h500ml10石油類G否3d1L11陰離子表面活性劑G否24h250ml12硫化物G否7d250ml13葉綠素aG是48h500ml15續(xù)表序號 指標 樣品瓶種類 是否避光 最短有效期 最小采樣體積14 硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮 G 是 2d 500ml注1：表中G表示硬質(zhì)玻璃瓶， P表示聚乙烯瓶；注2：表中所有樣品瓶均應按 0~5℃冷藏運輸1）采樣設(shè)備功能用于存放水樣的采樣瓶，由惰性材料制成，易清洗；具備反沖洗水路、管路自動清洗功能；滿足快拆快裝要求；非單點采樣時，管路必須具有單向獨立通道，防止水樣相互污染或影響；采用耐腐蝕不易生銹且不污染水體的元器件；具有通信接口，具備遠程啟用、遠程設(shè)置等功能；具有自動記錄采樣瓶信息與采樣點信息的功能。2）采樣要求a)水樣采集總量：?小型水質(zhì)監(jiān)測無人艇不小于 2L；?大型水質(zhì)監(jiān)測無人艇不小于 7L；b)分層/定深采樣：?采樣深度精度必須控制在 ±0.1m內(nèi)；深度不低于10m；不允許使用管抽水式采樣；采樣量誤差應控制在±10%；管路系統(tǒng)氣密性應≥-0.05MPa；采樣技術(shù)需滿足：HJ/T372和HJ/T91。B.監(jiān)測設(shè)備與監(jiān)測要求無人艇搭載設(shè)備儀器性能核查是獲得有效數(shù)據(jù)的基本保證和無人艇水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵，內(nèi)容包括但不限于定期的準確度、精密度、檢出限、標準曲線、加標回收率、零點漂移、量程漂移檢查及每次儀器維護前后的校準工作， 并針對各個內(nèi)容明確了規(guī)范的計算方法與頻次要求。本技術(shù)規(guī)范參考 2017年12月28日環(huán)保部發(fā)布《地表水自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（試行）（HJ915-2017），以及2014年12月23日發(fā)布、2015年1月1日實施的《近岸海域水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（ HJ731-2014）。同時編制組調(diào)研了目前國內(nèi)、外主流的在線監(jiān)測儀器，結(jié)合《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)驗收技術(shù)規(guī)范》（ HJ/T354-2007），規(guī)定了檢測設(shè)備與監(jiān)測要求，見表 3。表3水質(zhì)無人艇監(jiān)測系統(tǒng)儀器性能指標技術(shù)要求分析項目檢測方法測量范圍檢出限精密度準確度穩(wěn)定性實際水零點漂移量程漂移樣比對pH電極法0~14——±0.1—±0.2±0.116續(xù)表分析項目檢測方法測量范圍檢出限精密度準確度穩(wěn)定性實際水零點漂移量程漂移樣比對水溫（℃）電極法-5~50——±0.2—±0.2—溶解氧電極法0~50——±0.3—±0.3±0.3（mg/L）電導率電極法0~100—±1%±1%—±0.2±1%（μs/cm）氨氮（mg/L）電極法0~5≤0.1±5%±10%≤1%±10%±10%葉綠素a體內(nèi)熒光0~200≤0.3±15%±10%≤0.1%±10%±10%（μg/L）法其他可加載——①±10%±10%≤±1%±10%±10%的指標注：①須優(yōu)于GB3838規(guī)定的Ⅰ類標準濃度限值。監(jiān)測平臺配置a)配置不少于 5個光學或離子選擇傳感器接口，可選擇性的實現(xiàn) pH、水溫、溶解氧、電導率、氨氮、葉綠素 a等指標的原位監(jiān)測；具有接收遠程控制，定點監(jiān)測功能。監(jiān)測儀器要求具有時間設(shè)定、校準、數(shù)據(jù)存儲及數(shù)據(jù)輸出功能；具有手動校準功能；裝備電池或可充電電池等便攜式電源，電池滿電量情況下儀器連續(xù)工作時間應大于2h，儀器應有欠壓指示；d)儀器外接電源相、中線對地的絕緣電阻≥ 5MΩ；e)儀器電源相、中線對地，施加50Hz，1500V正弦交流電壓，歷時1min，不應出現(xiàn)擊穿和飛弧現(xiàn)象；監(jiān)測儀器具有自清洗功能。（8）維修性要求為了保障采樣、監(jiān)測任務的按時、及時實施，編制組從應用場景、企業(yè)調(diào)研和互換性等方面提出了水質(zhì)無人艇的維修性要求。6.6 檢驗要求 外觀根據(jù)船舶行業(yè)對船舶外觀的要求，規(guī)定了水質(zhì)無人艇表面涂層、產(chǎn)品標識、外露件的環(huán)境適應性和艇內(nèi)布線要求。產(chǎn)品表面涂層應平整光滑，色澤均勻，不應有明顯的流疤、劃痕、起泡、漏涂等缺陷。產(chǎn)品表面標識應清晰、明確、易識別。艇體外裝件應滿足防銹、防腐蝕、耐候等要求。17艇體內(nèi)艙應做到接線工整、美觀，儀器固定可靠。 水密性試驗編制組根據(jù) CCS《內(nèi)河船舶入級規(guī)則》（ 2016）“沖水實驗”，規(guī)定了水質(zhì)無人艇的水密性試驗方法。噴水試驗：使用噴嘴口徑為 14mm，出水口壓力≥ 98kPa的水槍，在向被測部位噴水時，噴口應距離檢測點 1m范圍內(nèi)，水柱移動速度應保持在 0.1m/s以內(nèi)，先噴淋 30s后檢查艇艙內(nèi)進水情況，如果艙內(nèi)無進水則再繼續(xù)噴水 3min，再檢查艙內(nèi)進水情況，無進水視為合格。 功能試驗根據(jù)標準 操控系統(tǒng)的指標要求，編制組制定了自動控制試驗和自動控制試驗方法。1）手動控制試驗將無人艇放置于水面，等遙控器連接成功后，推動搖桿，確認動力系統(tǒng)正常，確認無人艇的航行沒有偏向，姿態(tài)和重心正常。將無人艇切換為自動控制狀態(tài)，操縱遙控器搖桿，循環(huán)試驗 3次，無人艇應無響應。2）自動控制試驗在控制顯控基站中設(shè)置自動任務后，將遙控器切換至自動航行狀態(tài)，無人艇應根據(jù)預設(shè)任務自動航行。確認顯控基站軟件上能顯示無人艇的軌跡、實時坐標、航速、姿態(tài)、剩余能量、雷達避障距離、貼線精度等參數(shù)。 使用遙控器將無人艇切換為手動模式， 遙控器能正常操控無人艇；再切換為自動模式后，無人艇應恢復自動航行狀態(tài)，循環(huán)試驗 3次。 采樣及監(jiān)測試驗為了確保采樣及監(jiān)測功能正常，結(jié)合采樣及監(jiān)測的任務場景；編制組規(guī)定了遙控采樣 /監(jiān)測和自動采樣 /監(jiān)測的試驗方法。采樣器性能試驗主要參考《水質(zhì)自動采樣器技術(shù)要求及檢測方法》（ HJ/T372-2007）中關(guān)于采樣量誤差，溫度控制誤差以及管路系統(tǒng)氣密性的相關(guān)規(guī)定。監(jiān)測儀器設(shè)備性能試驗主要參考 《地表水自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》 （試行）（HJ915-2017），《近岸海域水質(zhì)自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（ HJ731-2014），以及《水污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)驗收技術(shù)規(guī)范》（HJ/T354-2007）中關(guān)于自動檢測儀器檢出限、精密度、準確度、漂移、實際水樣比對等規(guī)定。1）遙控采樣/監(jiān)測操作遙控器，選擇手動模式，進入采樣界面，選擇采樣瓶號，采樣深度，采樣容量，發(fā)送采樣命令。采樣完成后，采樣結(jié)果應與任務一致。操作遙控器，選擇手動模式，進入監(jiān)測界面，設(shè)置監(jiān)測點及監(jiān)測時長，發(fā)送監(jiān)測命令，監(jiān)測完成后，監(jiān)測結(jié)果應與任務一致。（2）自動采樣/監(jiān)測18使用顯控基站編輯至少 3個路徑作為采樣 /監(jiān)測點，并編輯不同的采樣容量。采樣完成后采樣瓶號對應無誤，基站軟件可自動生成采樣 /監(jiān)測報告。（3）采樣器性能試驗采樣量誤差采樣器采樣量設(shè)置為 V1，按照設(shè)定的采樣量執(zhí)行自動采樣，采樣結(jié)束后，取出采樣瓶，量取實際采樣量V2，重復測定3次，按照公式（1）計算采樣量誤差V，取3次采樣量誤差的算術(shù)平均值作為評判值。V2-V1100%（1）V=V1式中： V——采樣量誤差；V1——設(shè)定的采樣量，ml；V2——實際量取的采樣量， ml。管路系統(tǒng)氣密性在采樣器進水口外接一個量程為 （-0.1~0）MPa的負壓表，啟動水質(zhì)自動采樣器，在正常工作狀態(tài)下，堵塞進水口，讀取壓力表讀數(shù)，即為管路系統(tǒng)氣密性。表4水質(zhì)無人艇監(jiān)測系統(tǒng)儀器性能測試測試液穩(wěn)定性實際分析項目檢出限精密度準確度零點漂移量程漂移水樣比對pH酸性標準液—中性標準液水溫（℃）——實際水樣—實際水樣溶解氧—飽和溶解氧溶飽和溶解氧溶無氧水飽和溶解氧溶（mg/L）液液液電導率—0.01mol/LKCl0.01mol/LKCl純水0.03mol/LKCl（μs/cm）溶液溶液溶液3-5倍檢出50%測量范圍上50%測量范圍上檢出限濃80%測量范圍上實際氨氮（mg/L）限濃度的標限濃度的標準限濃度的標準度的標準限濃度的標準水樣準溶液溶液溶液溶液溶液葉綠素a3-5倍檢出50%測量范圍上50%測量范圍上檢出限濃80%測量范圍上限濃度的標限濃度的標準限濃度的標準度的標準限濃度的標準（μg/L）準溶液溶液溶液溶液溶液其他可加載3-5倍檢出50%測量范圍上50%測量范圍上檢出限濃80%測量范圍上限濃度的標限濃度的標準限濃度的標準度的標準限濃度的標準的指標準溶液溶液溶液溶液溶液（4）監(jiān)測儀器設(shè)備性能試驗檢出限按照說明書調(diào)整儀器，待儀器穩(wěn)定運行后，采用測試液（表 4），連續(xù)測定 8次，按照19公式（2）計算檢出限 DL。nDL=2.998 1 (xi-x)2 （2）n-1i=1式中：DL——檢出限；xi——第i次測定值；——標準溶液測量值的平均值；n——測量次數(shù)。精密度按照說明書調(diào)試儀器，待儀器穩(wěn)定運行后，采用測試液（表 4），連續(xù)測定該標準溶液 6次，按公式（3）計算6次測定值的相對標準偏差Sr，即為重復性。1n2(xi-x)n-1i=1（3）S=100%rx式中：Sr——相對標準偏差；x——6次測量值的算術(shù)平均值；n——測定次數(shù)，6；xi——第i次測量值。準確度準確度的檢測可以采用相對誤差或絕對誤差進行判定。采用相對誤差進行判定的儀器：按照說明書調(diào)試儀器，待儀器穩(wěn)定運行后，采用測試液（表4），連續(xù)測定該標準樣品 6次，按照公式（ 4）計算6次儀器測定值的算術(shù)平均值與標準樣品標準值的相對誤差 A，即為準確度。A=x-B×100%（4）B式中： A——相對誤差；B——標準樣品標準值；x——6次儀器測量值的算術(shù)平均值。采用絕對誤差進行判定的儀器： 按照說明書調(diào)試儀器， 待儀器穩(wěn)定運行后， 采用測試液（表4），連續(xù)測定該標準樣品（標準溶液） 6次，按照公式（ 5）計算6次儀器測定值的算術(shù)平均值與標準樣品（標準溶液）標準值的相對誤差 A，即為準確度。A=x-B（5）式中：A——誤差；B——標準溶液標準值；x——6次儀器測量值的算術(shù)平均值。漂移20按照說明書調(diào)試儀器，待儀器穩(wěn)定運行后，采用測試液（表 4），連續(xù)測定24h，每隔1h記錄一條數(shù)據(jù)，取前 3次測定值的算術(shù)平均值為初始測定值 x0，按照公式（ 6）、（7）計算后續(xù)測定值xi與初始測定值x0的最大變化幅度或最大變化幅度相對于量程上限值的百分比，即為漂移，用RD表示。RD=xi-x0（6）式中：RD——儀器的量程漂移；xi——第i（i≥3）次測定值，mg/L；x0——前3次測量值的算術(shù)平均值，mg/L；xi-x0×100%（7）RD=A式中：RD——儀器的量程漂移；xi——第i（i≥3）次測定值，mg/L；x0——前三次測量值的算術(shù)平均值，mg/L；A——工作量程上限值，mg/L。e)實際水樣比對按照說明書調(diào)試儀器，待儀器穩(wěn)定運行后，采用實際水樣，連續(xù)測定，每隔10min記錄一條數(shù)據(jù)，記錄10條數(shù)據(jù)，實際水樣按照國家環(huán)境監(jiān)測分析方法標準（表5）進行分析，按照公式（8）、公式（9）計算水樣相對誤差絕對值的平均值（A）和水樣誤差絕對值的平均值（a），取最大作為評價指標。nXi-B（8）A=i=1100%nBnXi-Ba=i=1（9）n式中：A——水樣相對誤差絕對值的平均值；a——水樣絕對誤差絕對值的平均值；Xi——儀器測定水樣第i次的測量L；B——手工方法測定水樣的平均值；n——每種水樣測試所得數(shù)據(jù)的總個數(shù)；i——比對試驗次數(shù)。表5實際水樣實驗室國家環(huán)境監(jiān)測分析方法標準項目推薦分析方法標準號pH玻璃電極法GB6920水溫溫度計法GB13195溶解氧電化學探頭法HJ506電導率電導儀法《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第四版）21續(xù)表項目推薦分析方法標準號氨氮納氏試劑分光光度法HJ535葉綠素a分光光度法HJ8976.6.5安全要求按照GB4943.1的規(guī)定進行。6.6.6無線電騷擾限值按照GB17799的規(guī)定進行。6.7檢驗規(guī)則根據(jù)《GB/T20000.1-2014標準化工作指南第1部分標準化和相關(guān)活動的通用術(shù)語》的定義，結(jié)合編制組對國內(nèi)無人艇企業(yè)的調(diào)研情況，標準中的檢驗分為出廠檢驗和型式檢驗2類，并分別規(guī)定了 2類檢驗的時機和檢驗項目以及合格判據(jù)。1）檢驗分類水質(zhì)監(jiān)測用無人艇產(chǎn)品檢驗分為出廠檢驗和型式檢驗。2）出廠檢驗每艘艇出廠前應經(jīng)廠家質(zhì)量檢驗部門按本規(guī)定及產(chǎn)品規(guī)范的要求完成相關(guān)檢驗項目，檢驗合格并簽發(fā)合格證明后方可出廠；出廠檢驗項目為外觀與結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品標識和功能；檢驗結(jié)果全部符合本規(guī)定要求，判該艇合格。檢驗結(jié)果如有不符合項目，允許修復后復驗，如復驗仍不合格，則判該艇不合格。（3）型式檢驗正常生產(chǎn)時，每年應進行一次型式檢驗。有下列情況之一時，亦應進行：產(chǎn)品試制完成后；正式生產(chǎn)后產(chǎn)品設(shè)計、原材料、零部件或工藝有較大改變，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量時；產(chǎn)品停產(chǎn)1年以上又恢復生產(chǎn)時；出廠檢驗結(jié)果和上次型式檢驗結(jié)果有較大差異時；國家質(zhì)量監(jiān)督部門提出進行型式檢驗要求時。型式檢驗項目為本規(guī)定要求的全部項目。型式檢驗應從出廠檢驗的合格品中抽取。檢驗結(jié)果全部符合本規(guī)定要求，判定該型式檢驗合格。檢驗結(jié)果如有不符合項目，允許修復后復驗，如復驗仍不合格，則判定該型式檢驗不合格。6.8 包裝、運輸與貯存規(guī)定了產(chǎn)品在包裝、運輸、貯存方面的要求。（1）包裝22產(chǎn)品及配件的包裝應具有防潮措施，包裝箱中應附合格證明、使用說明書和裝箱清單等資料。包裝箱上須標明產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品型號、商標、廠名廠址、制造日期、外形尺寸等。包裝應符合GB/T13384的規(guī)定。2）運輸產(chǎn)品在運輸時應輕裝輕卸，不得倒放，防止重壓，避免劇烈振動、日曬、雨淋及機械損傷。3）貯存產(chǎn)品的存放場所應清潔、干燥，周圍無強烈的機械振動及強磁場作用。6.9 交付與培訓規(guī)定了產(chǎn)品交付和培訓的要求。（1）交付產(chǎn)品交付應在訂購方指定地點進行或按合同規(guī)定，產(chǎn)品應具有技術(shù)說明書和使用維護說明書。2）培訓培訓一般應分為理論培訓和實操培訓；產(chǎn)品廠家提供培訓教材，必要時提供培訓錄像；應具有培訓考核，通過考核人員可獲得上崗證，持有上崗證的人員可獲得獨立操作無人艇的資格。6.10 保養(yǎng)規(guī)定了產(chǎn)品每次任務結(jié)束后保養(yǎng)和定期保養(yǎng)的要求。（1）任務后保養(yǎng)無人艇執(zhí)行完任務后，及時用清水對艇體進行沖洗，將表面擦拭干凈；打開采樣箱，倒出剩余水樣，將采樣瓶洗凈備用；將監(jiān)測探頭內(nèi)剩余的水倒出，儀器的保養(yǎng)參考廠家的使用手冊中的操作及要求；檢查艇體是否有裂紋、破損，防護條是否老化脫落，槳葉是否完整、采水口是否堵塞；確認艇體、顯控基站、遙控器的電池電量，并充滿電備用；存儲前，將艇體內(nèi)電池接頭與電控斷開；檢查艙內(nèi)電控及設(shè)備載荷是否有異常，艙內(nèi)是否有進水；將艇置于艇架之上，用清水進行3~5次的采樣、監(jiān)測作業(yè)，清洗采樣系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)；2）定期保養(yǎng)每月檢查整艇，確認功能是否正常；每月對艇體電池、遙控器電池、顯控基站電池進行一次滿額充電；艙內(nèi)放置吸潮劑，防止電氣受潮。使用前將吸潮劑取出；無人艇零部件按儀器廠家要求定期進行保養(yǎng)。23與開題報告的差異說明（1） 根據(jù)專家意見，將題目改為“水質(zhì)監(jiān)測用無人艇技術(shù)要求（試行） ”根據(jù)征求意見技術(shù)審查會專家意見， 將標準原有題目 “地表水無人船水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范 ”改為“水質(zhì)監(jiān)測用無人艇技術(shù)要求（試行）”，進一步明確了標準的內(nèi)容和范圍等。（2）根據(jù)開題論證專家意見，進一步明確標準的適用范圍將適用范圍改為 “本規(guī)定適用于水質(zhì)監(jiān)測無人艇技術(shù)性能和指標的要求及檢驗評估 ”，并規(guī)定了“適用于排水量低于 200kg，動力系統(tǒng)采用清潔能源， 能對內(nèi)河、湖泊和近海水域進行自主采樣、監(jiān)測的無人艇”的適用范圍。超過 200kg的無人艇，在適應水域、布放與回收，運輸與保養(yǎng)等方面都有較大的局限性， 不適合開展江河湖庫等的水質(zhì)調(diào)查分析工作。 故本規(guī)范主要對 200kg以下，常用的水質(zhì)無人艇進行規(guī)定。對于采用柴油作為動力，具有海洋調(diào)查等大型復雜功能的大型無人艇，不在本規(guī)定范圍