《無人水面艇近岸水質(zhì)采樣作業(yè)規(guī)范（征求意見稿）》編制說明

1、 - 16 -珠海市地方標準無人水面艇近岸水質(zhì)采樣作業(yè)規(guī)范（征求意見稿）編制說明任務來源 2021年8月，依據(jù)珠海市市場監(jiān)督管理局關于征集2022年度珠海市地方標準制修訂計劃項目的通知，珠海云洲智能科技股份有限公司聯(lián)合珠海市東部生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心向珠海市市場監(jiān)督管理局遞交了無人艇近岸水質(zhì)采樣作業(yè)技術規(guī)范地方標準制定申請材料。經(jīng)過材料預審、立項評審和立項計劃公示等環(huán)節(jié)，2021年12月，珠海市市場監(jiān)督管理局印發(fā)了關于批準下達2022年珠海市地方標準制修訂計劃項目的通知，正式批準了珠海市地方標準制定計劃項目無人水面艇近岸水質(zhì)采樣作業(yè)規(guī)范。該項目由珠海云洲智能科技股份有限公司作為標準主導單位，珠海市生

2、態(tài)環(huán)境局作為歸口部門。標準制定的必要性和意義珠海市屬于沿海城市，市內(nèi)水域豐富，尤其是具有狹長廣闊的海岸線，已成為珠海獨特的風景線。近岸海水和地表水的水質(zhì)采樣監(jiān)測和質(zhì)量監(jiān)管工作直接影響珠海市的城市形象，且監(jiān)管工作任務繁重。尤其是對于涵洞、淺河渠以及存在復雜情況的危險水域，傳統(tǒng)人工采樣方式面臨較大挑戰(zhàn)。水質(zhì)采樣工作需要根據(jù)技術發(fā)展采用更為智能更高效率的方式和手段。無人艇已經(jīng)在國內(nèi)整個環(huán)保行業(yè)開展了大量的試點運用，在珠海市環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中也已經(jīng)得到了實踐應用。行業(yè)內(nèi)水質(zhì)采樣無人艇其適應性和可靠性已經(jīng)得到反復驗證。無人艇體積小、吃水淺、可遠程遙控或自主航行，采樣數(shù)據(jù)可實時傳輸，具有作業(yè)效率高、作業(yè)范圍廣

3、、工作風險低、作業(yè)靈活等諸多優(yōu)點。由于采樣工作人員操控技能、不同無人艇功能性能等差異原因，目前無人艇采樣作業(yè)過程中也存在許多不規(guī)范不科學不嚴謹?shù)牡胤?，影響無人艇采樣過程和采樣結果。目前并無無人船近岸水質(zhì)采樣作業(yè)技術規(guī)范的國家標準、行業(yè)標準以及廣東省、珠海市地方標準。為更好地利用無人艇提高水質(zhì)采樣工作效率和工作質(zhì)量，有必要對無人艇采樣作業(yè)過程進行標準化和規(guī)范化。主要起草過程召開項目啟動會2022年3月，項目主導單位珠海云洲智能科技股份有限公司聯(lián)合珠海市東部生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，在情侶北路香山海洋科技港，組織召開了該標準啟動會。啟動會上確立了標準工作組成員，以及標準制定工作計劃和時間安排，討論形成無人

4、水面艇近岸水質(zhì)采樣作業(yè)規(guī)范（草案）。開展行業(yè)法規(guī)和標準整理為確保該標準內(nèi)容與環(huán)保行業(yè)已經(jīng)發(fā)布的法規(guī)、標準保持協(xié)調(diào)，不出現(xiàn)違反已有強制性標準情況，同時廣泛吸收國內(nèi)已有標準的成果經(jīng)驗，2022年4月-5月，標準起草小組成員根據(jù)標準工作計劃，針對行業(yè)內(nèi)已經(jīng)發(fā)布的和正在編制的無人艇采樣監(jiān)測相關標準進行了文本查閱和全面梳理。在此基礎上，對無人水面艇近岸水質(zhì)采樣作業(yè)規(guī)范（草案）進行了多次修改完善，形成無人水面艇近岸水質(zhì)采樣作業(yè)規(guī)范（工作組討論稿）。已經(jīng)發(fā)布實施的水質(zhì)監(jiān)測用無人艇相關的環(huán)保行業(yè)通用標準主要包括三個方面。一是水質(zhì)監(jiān)測項目的測定方法標準，具體如水質(zhì) 濁度的測定 濁度計法（HJ 10752019）

5、水質(zhì) pH值的測定 電極法（HJ 11472020）等。二是水質(zhì)在線自動監(jiān)測儀產(chǎn)品標準，具體如水質(zhì)自動采樣器技術要求及檢測方法（HJ/T 372-2007）等。三是水質(zhì)采樣和監(jiān)測作業(yè)標準，具體如地表水自動監(jiān)測技術規(guī)范（HJ 952017）近岸海域環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范（HJ 4422020）污水監(jiān)測技術規(guī)范（HJ 91.12019）突發(fā)環(huán)境事件應急監(jiān)測技術規(guī)范（HJ 12252021）等。2020年7月生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了關于征求國家環(huán)境保護標準意見的函。該環(huán)保行業(yè)標準主要規(guī)定了水質(zhì)監(jiān)測用無人艇技術性能和指標的要求及檢驗評估。中國質(zhì)量檢驗協(xié)會和中國水利企業(yè)協(xié)會于2021年1月5日發(fā)布了兩項團體標準無人船

6、船載水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)（T/CAQI 169-2021）和水質(zhì)監(jiān)測無人船巡查作業(yè)技術導則（T/CAQI 170-2021）。無人船船載水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)（T/CAQI 1692021）主要規(guī)定了無人船船載水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的組成、功能、技術要求、檢驗方法、標志、包裝、運輸及貯存等要求。該標準主要從船載水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的工作環(huán)境、監(jiān)測參數(shù)、各單元功能、艙內(nèi)艙外結構、電磁兼容性、通信要求、傳感器安裝等方面進行了規(guī)定，并提出了部分檢驗方法。水質(zhì)監(jiān)測無人船巡查作業(yè)技術導則（T/CAQI 1702021）主要對水質(zhì)監(jiān)測無人船巡查系統(tǒng)的組成、功能、作業(yè)（人員、安全、環(huán)境、維護保養(yǎng)）、巡查前準備（人員準備、作業(yè)準備）、巡查模式及

7、內(nèi)容、資料的整理及提交、異常情況處置等內(nèi)容進行了規(guī)范，適用于采用小型水質(zhì)監(jiān)測無人船（船長5m以下）對地表水進行的巡查作業(yè)。山東省市場監(jiān)督管理局在2020年12月發(fā)布了山東省地方標準無人船近岸海水采樣技術規(guī)范（DB 37/T 43002020 ）。該標準規(guī)定了無人船近岸海水采樣的船只性能、采樣航線、樣品采集及無人船維護等技術要求。該標準屬于水質(zhì)監(jiān)測用無人艇作業(yè)標準，適用于近岸海域基于無人船的海水采樣工作。表1 無人水面艇近岸水質(zhì)采樣作業(yè)規(guī)范相關的主要參閱標準序號標準名稱標準號1近岸海域水質(zhì)自動監(jiān)測技術規(guī)范HJ731-20142近岸海域環(huán)境監(jiān)測點位布設技術規(guī)范HJ730-20143近岸海域環(huán)境監(jiān)測

8、技術規(guī)范第一部分總則HJ442.1-20204近岸海域環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范第二部分數(shù)據(jù)處理與信息管理HJ442.3-20205近岸海域環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范第三部分近岸海域水質(zhì)監(jiān)測HJ442.8-20206近岸海域環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范第九部分近岸海域應急與專題監(jiān)測HJ442.9-20207近岸海域環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范第十部分評價及報告HJ442.10-20208污水監(jiān)測技術規(guī)范HJ91.1-20199水質(zhì)樣品的保存和管理技術規(guī)定HJ493-200910水質(zhì)采樣技術指導HJ494-200911水質(zhì)采樣方案設計技術規(guī)定HJ495-200912突發(fā)環(huán)境事件應急監(jiān)測技術規(guī)范HJ589-201013環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理技術導

9、則HJ630201114地表水自動監(jiān)測技術規(guī)范（試行）HJ915-201715水污染物排放總量監(jiān)測技術規(guī)范HJ/T92-200216PM10采樣器技術要求及檢測方法HJ/T93-200317水質(zhì)自動采樣器技術要求及檢測方法HJ/T372-200718水質(zhì)河流采樣技術指導HJ/T52-199919地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測技術規(guī)范HJ91.2-202220地表水自動監(jiān)測技術規(guī)范（試行）HJ/T915-201721海洋監(jiān)測規(guī)范第3部分：樣品采集、貯存與運輸GB 17378.3-200722海洋監(jiān)測規(guī)范 第4部分：海水分析GB 17378.4-200723無人船近岸海水采樣技術規(guī)范DB37/T4300-20

10、2024水質(zhì)監(jiān)測無人船巡查作業(yè)技術導則T/CAQI170-202125無人船船載水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)T/CAQI 169-202126水質(zhì)監(jiān)測用無人艇技術要求（試行）/開展產(chǎn)品研發(fā)應用情況調(diào)研設備選型是作業(yè)規(guī)范的重要內(nèi)容，為保證無人艇的技術要求符合行業(yè)現(xiàn)狀，2022年5月-6月，標準起草小組針對行業(yè)內(nèi)主要水質(zhì)監(jiān)測用無人艇企業(yè)及產(chǎn)品開展了摸底調(diào)研，了解主要產(chǎn)品的研發(fā)設計和應用情況。在此基礎上，對無人水面艇近岸水質(zhì)采樣作業(yè)規(guī)范（工作組討論稿）進行了多次修改完善，形成無人水面艇近岸水質(zhì)采樣作業(yè)規(guī)范（工作組討論二稿）。水質(zhì)監(jiān)測用無人艇系統(tǒng)主要構成可分為艇體平臺、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、通信系統(tǒng)

11、、采樣和監(jiān)測任務模塊等。在艇體平臺方面，目前國內(nèi)水質(zhì)監(jiān)測用無人艇的主流船體采用的是雙體船型，以纖維復合材料為主，艇體長度基本在800mm2600mm左右。小部分也會采用單體或者三體船型。由于船體整體較小，耐波性較差，抗風浪等級主要在3-4級風、2級浪，所以國內(nèi)開發(fā)設計的水質(zhì)監(jiān)測用無人艇主要用于河道、湖泊、水庫等地表水的采樣監(jiān)測工作，少數(shù)型號的無人艇產(chǎn)品可用于近岸海域的水質(zhì)采樣監(jiān)測。在動力系統(tǒng)方面，水質(zhì)監(jiān)測用無人艇普遍采用的是鋰電池作為供能模塊。在推進形式上，水質(zhì)監(jiān)測用無人艇基本采用噴泵或涵道式槳葉推進方式，其中以涵道式居多。目前行業(yè)內(nèi)設計的采樣監(jiān)測用無人艇空載時的最大航速基本在6m/s以下。在

12、自主功能方面，采樣監(jiān)測用無人艇大部分都具備遠程遙控和自主航行兩種控制模式，且具備自主避障功能。除了感知避障功能，電量低或失聯(lián)情況下的自動返航，也已經(jīng)基本成為目前水質(zhì)監(jiān)測用無人艇的標配功能。小部分型號無人艇還具有采樣點原位保持能力（超出采樣點一定半徑距離后能自動返回）。采樣管路自清洗功能，目前還沒有成為采樣監(jiān)測用無人艇的標配功能。極小部分型號產(chǎn)品只具備手動遙控作業(yè)模式。采樣和監(jiān)測作業(yè)模塊基本都是選用環(huán)保行業(yè)已有的標準化采樣器或監(jiān)測傳感器，由于受制于現(xiàn)有水樣的處理方式、水質(zhì)監(jiān)測傳感器技術、環(huán)保技術標準和法規(guī)、水質(zhì)監(jiān)測用無人艇實踐經(jīng)驗等因素影響，目前水質(zhì)監(jiān)測用無人艇，僅能支持部分測定項目的水質(zhì)可靠采

13、樣或在線監(jiān)測。根據(jù)裝載的作業(yè)模塊功能不同，目前設計開發(fā)的水質(zhì)監(jiān)測用無人艇具體可劃分為三種不同產(chǎn)品類型：采樣無人艇、采樣監(jiān)測無人艇和在線監(jiān)測無人艇。采樣無人艇只具備采樣功能，根據(jù)采樣能力，又可劃分為單點采樣無人艇和多點連續(xù)采樣無人艇。組織召開標準研討會2022年7月，標準主導單位珠海云洲智能科技股份有限公司邀請了水質(zhì)管理、水質(zhì)檢測、無人艇研發(fā)等方面機構專家，在香山海洋科技港組織召開了無人水面艇近岸水質(zhì)采樣作業(yè)規(guī)范地方標準研討會。根據(jù)專家意見和建議，標準起草小組對無人水面艇近岸水質(zhì)采樣作業(yè)規(guī)范（工作組討論二稿）進行了多次修改完善，最終形成無人水面艇近岸水質(zhì)采樣作業(yè)規(guī)范（征求意見稿）。四、制定標準的

14、原則和依據(jù)，與現(xiàn)行法律法規(guī)、標準的關系加強標準的協(xié)調(diào)性。 在本標準起草過程中，標準起草小組查閱了大量的環(huán)保行業(yè)已有的技術標準，考查了相關條款在本標準中的適用性，為了保持本標準與已有環(huán)保行業(yè)標準的不出現(xiàn)矛盾沖突，保持本標準與原有標準技術內(nèi)容的協(xié)調(diào)銜接，本標準的相關條款在適用的地方都盡量引用已有相關標準。保證標準的適用性。 在本標準起草過程中，標準起草小組在總結云洲無人艇產(chǎn)品多年使用作業(yè)的經(jīng)驗基礎上，對水質(zhì)監(jiān)測無人艇行業(yè)產(chǎn)品及應用情況進行了充分摸底調(diào)研，充分吸納了珠海市水質(zhì)采樣監(jiān)測技術機構、環(huán)保管理機構的專家及一線工作人員的意見和建議，力求本標準內(nèi)容科學合理、可操作性強，真正指導基于無人艇的采樣作

15、業(yè)。體現(xiàn)標準的先進性。 在本標準起草過程中，標準起草小組充分查閱了行業(yè)內(nèi)已經(jīng)發(fā)布的相近的團體標準和省外地方標準，積極借鑒其中優(yōu)秀的成果和經(jīng)驗。同時在考查無人艇作業(yè)實際的基礎上，本標準融合了近岸海水和地表水的采樣作業(yè)內(nèi)容，以此增強本標準的適用范圍和場景，在安全設計、交互控制等技術指標內(nèi)容上，充分體現(xiàn)了行業(yè)內(nèi)采樣監(jiān)測無人艇的最新技術開發(fā)成果。遵守標準的規(guī)范性。 在本標準起草過程中，標準起草小組嚴格按照環(huán)保行業(yè)標準管理辦法、珠海市地方標準管理辦法和GB/T 1.1的規(guī)定要求進行開展標準研制工作，力求標準制定過程嚴謹，語言和格式嚴格符合標準規(guī)范。五、標準主要技術內(nèi)容（一）適用范圍本文件規(guī)定了無人水面艇

16、（以下簡稱無人艇）進行近岸水質(zhì)采樣的監(jiān)測項目、設備選型、環(huán)境條件、人員能力、準備工作、現(xiàn)場操作、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)記錄和作業(yè)安全等要求。本文件適用于無人艇進行近岸海水以及地表水的采樣。規(guī)范性引用文件在標準起草過程中，本標準主要對以下文件進行了規(guī)范性引用：HJ 91.22022 地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測技術規(guī)范HJ 442.1 近岸海域環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范 第一部分 總則HJ 442.32020 近岸海域環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范 第三部分 近岸海域水質(zhì)監(jiān)測HJ 4932009 水質(zhì) 樣品的保存和管理技術規(guī)定HJ 4942009 水質(zhì) 采樣技術指導術語和定義 本標準主要對水面無人艇、采樣無人艇、自主航行、遠程遙控等新興

17、術語進行了界定。監(jiān)測項目無人艇采樣作業(yè)有一定的監(jiān)測參數(shù)范圍限制，明確無人艇采樣作業(yè)的前提條件，是最基本的作業(yè)要求。因此本標準首先規(guī)定了適用于無人艇采樣作業(yè)的監(jiān)測項目要求：采樣前應明確采樣的目的和監(jiān)測項目，對于宜進行原位監(jiān)測、待測物易被采樣管路或容器吸附以及不可進行水樣分裝的監(jiān)測項目，不宜使用采樣無人艇進行水質(zhì)采樣。采樣無人艇設備選型選擇合適的設備，是開展作業(yè)的首要工作。水質(zhì)采樣無人艇系統(tǒng)主要構成可分為艇體平臺、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、采樣任務模塊等。本條款基于作業(yè)場景、設備安全、先進技術成果等方面考慮，從水質(zhì)采樣無人艇系統(tǒng)的各個模塊對采樣無人艇應滿足的基本技術指標提出

18、了要求：艇體方面，采樣無人艇工作海況應至少達到3級風、0.5m浪要求?？刂品矫妫蓸訜o人艇宜同時支持手動遙控和自主航行兩種控制模式。自主航行模式進行定點采樣時具有原位保持能力，原位保持半徑范圍不超過4m。動力方面，空載狀態(tài)下采樣無人艇平靜水域航行時的最高航速應不小于4m/s。通信能力方面，采樣無人艇宜采用窄帶數(shù)傳電臺、無線寬帶專網(wǎng)、公網(wǎng)等多模式通信，實現(xiàn)通信穩(wěn)定。采樣無人艇手動遙控時通信距離應不小于500m，自主航行時的無線寬帶專網(wǎng)通信距離應不小于2km，支持記錄無人艇狀態(tài)信息（位置、航向、姿態(tài)）和采樣數(shù)據(jù)（采樣位置、深度、時間）。定位功能方面，采樣無人艇應裝備有全球定位系統(tǒng)，平面定位精度應不

19、大于2.5m。感知功能方面，采樣無人艇宜具有采樣現(xiàn)場拍照和視頻記錄功能以及自主避障功能。采樣模塊方面，采樣無人艇的采樣單元應符合如下要求：采樣器應符合HJ 442.32020中4.1.4.1要求；采樣容器應符合HJ 4942009中6.1要求；水下最大采樣深度不小于0.5m。交互系統(tǒng)方面，手持遙控器能至少實現(xiàn)對無人艇的控制，顯示無人艇的工作狀態(tài)，防塵防水等級滿足IP46要求。岸基控制站應能設置采樣參數(shù)，下發(fā)航行和采樣指令，查看無人艇的工作狀態(tài)，采樣數(shù)據(jù)的實時存儲和查詢，防塵防水等級滿足IP46要求。安全設計方面，采樣無人艇宜采用噴泵或涵道式槳葉推進設計，具有防水草、防漁網(wǎng)纏繞功能。采樣無人艇應

20、具備在航行作業(yè)過程中出現(xiàn)通訊中斷、電量低于預設閾值時，自主返航至預設地點的功能。環(huán)境條件無人艇使用時雖然具有諸多優(yōu)點，但并不是無所不能。本條款主要基于對無人艇設備安全和作業(yè)人員安全考慮，提出無人艇采樣作業(yè)的環(huán)境條件要求：作業(yè)水域的水文、氣象和水面環(huán)境，符合無人艇的吃水深度、安全航行等作業(yè)要求。在強電磁干擾環(huán)境、雷雨、閃電、臺風、4級以上海況等復雜環(huán)境條件下，不應進行無人艇采樣作業(yè)。采樣人員采樣人員是作業(yè)過程中的關鍵因素，影響作業(yè)效率和質(zhì)量。本條款結合水質(zhì)采樣監(jiān)測標準中的人員已有要求和無人艇操控要求，提出以下內(nèi)容：采樣現(xiàn)場應至少配備兩名以上工作人員，采樣監(jiān)測人員應具有水質(zhì)采樣監(jiān)測工作資質(zhì)，無人艇

21、操縱人員應經(jīng)過無人艇操控技能培訓。采樣前準備本條款主要在于理順無人艇采樣作業(yè)的先后順序和條理，明確無人艇采樣作業(yè)的準備工作，主要內(nèi)容包括：制定采樣計劃。采樣前，采樣負責人應按照HJ442.12020中4.4.1（海水采樣）或HJ 91.22022中4.2.3.2（地表水采樣）要求制定采樣計劃。準備采樣用具。根據(jù)采樣目的和計劃要求，提前準備好無人艇、采樣器、采樣容器、樣品瓶、水樣保存劑和其他所需輔助設備等采樣器材，以及個人防護用具等。檢查無人艇狀態(tài)。采樣作業(yè)前，應檢查采樣無人艇的狀態(tài)：檢查無人艇各功能單元設備，應安裝完備和牢固可靠；連接天線設備和岸端控制設備，檢查無人艇通信網(wǎng)絡連接狀態(tài)；檢查采樣

22、容器，確認已按照HJ 442.32020中4.1.2（海水采樣）或HJ 4932009中2.2.2（地表水采樣）要求清洗干凈，并在無人艇艙內(nèi)安裝妥當待用。規(guī)劃航線任務。在岸端控制設備上設置采樣任務參數(shù)（如采樣點位，采樣容量，采樣深度等），規(guī)劃采樣航線，并確認無人艇安全布放和回收地點。采樣現(xiàn)場操作針對無人艇采樣作業(yè)時面臨的兩種常見場景，單點采樣和多點連續(xù)采樣，明確了大致的操作步驟，具體詳見標準文本。樣品保存水樣采集回來的首要工作，就是對樣品進行保存預處理。這在已有相關標準中有明確要求：將水樣轉移至樣品瓶后，應按照HJ 442.3-2020中4.3.2（海水采樣）或HJ 91.22022中4.2.4.6（地表水采樣）要求進行樣品的