海洋環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)建設指南

I海洋環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)建設指南范圍本標準規(guī)定了海洋環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的術語和定義、監(jiān)測項目、站點選址、系統(tǒng)性能、安裝與試運行、驗收、運行維護、質量保證與控制及文檔管理等技術要求。本標準適用于海洋環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設。規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。HJ731—2014?近岸海域水質自動監(jiān)測技術規(guī)范HY/T143—2011?小型海洋環(huán)境監(jiān)測浮標《入海排污口岸基在線監(jiān)測站建設技術指南》海環(huán)字﹝2016﹞20號《入海河流岸基在線監(jiān)測站建設技術指南》海環(huán)字﹝2016﹞21號術語與定義下列術語和定義適用于本文件。海洋環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)?marineenvironmentonlinemonitoringsystem由監(jiān)測設備、搭載平臺、供電設備、通訊設備、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理設備等組成，可對海洋氣象、水文、海水等要素進行實時數(shù)據(jù)采集、傳輸與數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)。原位測量系統(tǒng)?in-situmeasuringsystem在現(xiàn)場原有的既定位置上，將監(jiān)測儀器直接浸入水體中進行自動分析測量的在線監(jiān)測系統(tǒng)。取樣測量系統(tǒng)?samplingandmeasuringsystem將特定水層水樣輸送至監(jiān)測儀器進行自動測量分析的在線監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)控平臺?monitoringandmanagingplatform由軟件和硬件組成，能遠程監(jiān)視、控制海洋環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)工作狀態(tài)，并能對監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲、分析、處理的系統(tǒng)。監(jiān)測項目確定監(jiān)測項目原則根據(jù)監(jiān)測目的及儀器設備適用性確定監(jiān)測項目；宜在一個站點同時部署氣象、水文、水質等多種類型監(jiān)測項目。氣象項目氣象項目包括氣溫、氣壓、相對濕度、風速、風向、降水量、光照強度、紫外線劑量、紫外線輻射指數(shù)及能見度等。水文項目水文項目包括可選擇水深、表層海流、剖面海流、波高、波周期、波向等參數(shù)。水深≥10m時，宜監(jiān)測剖面海流。水質項目水質項目包括水溫、電導率、鹽度、pH、溶解氧、濁度、葉綠素、藍綠藻等常規(guī)監(jiān)測項目，以及氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、磷酸鹽、總氮、總磷、油類、重金屬、放射性元素等特殊監(jiān)測項目。選擇特殊監(jiān)測項目時需考慮監(jiān)測儀器及搭載平臺的適用性。需要時，可同時進行多個水層監(jiān)測。站點選址在線監(jiān)測站點選址遵循以下原則：監(jiān)測項目對目標區(qū)域內(nèi)水體狀況具有代表性；環(huán)境條件適宜于在線監(jiān)測站點運行；具有在線監(jiān)測站點運行所需的通訊、電力、安全、所有權等基礎條件。系統(tǒng)性能系統(tǒng)組成與基本功能在線監(jiān)測系統(tǒng)由現(xiàn)場端的搭載平臺、監(jiān)測儀器、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)及后端的監(jiān)控平臺等部分組成。需能收集、存儲、判別、檢查、查詢監(jiān)測數(shù)據(jù)和系統(tǒng)各單元的工作狀態(tài)，需能對工作參數(shù)進行設置，宜具有系統(tǒng)自檢、遠程檢測、故障診斷隔離與自動報警功能。在線監(jiān)測儀器搭載平臺在線監(jiān)測儀器搭載平臺有浮標、岸基站房、海洋浮動平臺、海床基樁等類型。搭載平臺的顯著位置需標注在線站所屬單位、編碼、聯(lián)系電話及警告標志等。取樣測量系統(tǒng)的取水點受漲落潮影響小，取水管線結構不影響數(shù)據(jù)準確性。浮標體材質具有抗腐蝕、耐碰撞、重量輕、服役期長、不易被生物附著等特性；宜采用聚脲、高強型玻璃纖維增強塑料、聚乙烯玻璃等非金屬材料；浮標規(guī)格可根據(jù)搭載傳感器數(shù)量、重量及監(jiān)測水域環(huán)境條件確定；浮標其他要求按照HY/T143—2011規(guī)定執(zhí)行。岸基站站房建設參照海環(huán)字﹝2016﹞20號、海環(huán)字﹝2016﹞21號文件執(zhí)行。海洋浮動平臺與海床基樁宜采用鋼結構，需防腐、防污處理，在附錄A所示的風速、波高、潮流等條件下正常工作。監(jiān)測儀器國家強制檢定在線監(jiān)測儀器與設備，應依法送檢，并在檢定合格有效期內(nèi)使用。非強制檢定儀器與設備需按照相關規(guī)定自行校準或核查，或送有資質的計量檢定機構進行校準，并在校準合格有效期內(nèi)使用。在線監(jiān)測儀器設備能在監(jiān)測區(qū)域相應的環(huán)境條件下保證正常運行；環(huán)境條件見附錄A。氣象、水文及水質等監(jiān)測參數(shù)技術指標參見附錄B。數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)可通過原位測量系統(tǒng)或者取樣式測量系統(tǒng)對氣象、水文、水質等多個參數(shù)開展實時、自動、連續(xù)監(jiān)測。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集頻率：水質傳感器、測深儀數(shù)據(jù)至少可每15?min采集1次；氣象傳感器數(shù)據(jù)至少可每1?min采集1次；營養(yǎng)鹽類數(shù)據(jù)至少可每1?h采集1次；波浪、海流、核輻射傳感器數(shù)據(jù)至少可30?min采集1次。可根據(jù)需要對不同參數(shù)設定不同采集周期，設定的采集周期應為1?min、15?min、30?min、1?h、2?h、4?h（從零時起計算）之一。2G/3G/4G數(shù)據(jù)遠程通訊最少達到每1min傳輸1次；并可根據(jù)用戶需求設置傳輸周期，可設定的傳輸周期應為15?min、30?min、1?h、2?h、4?h（從零時起計算）之一；衛(wèi)星通信系統(tǒng)最少達到每1?h傳輸1次，并可根據(jù)用戶需求設置傳輸周期，設定的傳輸周期應為1?h、2?h、4?h（從零時起計算）之一。數(shù)據(jù)監(jiān)控中心和現(xiàn)場端數(shù)據(jù)的存儲格式應為常用格式，如TXT文件、CSV文件或數(shù)據(jù)庫等格式；如果使用加密文件的專用格式，應提供其數(shù)據(jù)格式、讀取數(shù)據(jù)方法和軟件。所有數(shù)據(jù)記錄或存儲應為原始值；監(jiān)測數(shù)據(jù)的記錄單位應符合附錄C的要求。具備數(shù)據(jù)本地存儲功能，數(shù)據(jù)保留時效不得低于6個月?？筛鶕?jù)實際海域信號狀況及傳輸距離選擇衛(wèi)星通信系統(tǒng)/GPRS/CDMA/微波/有線等各種遠程通訊的一種或幾種；具備通訊異?；騺G包等異常處理機制，具備斷網(wǎng)重連續(xù)傳和補償機制，確保數(shù)據(jù)不丟失。與各類型監(jiān)測監(jiān)控儀器儀表的通訊接口應為國際通用標準接口。供電系統(tǒng)浮標站、海洋浮動平臺、海床基站宜采用太陽能電池和大容量免維護蓄電池的電源組合方式，單一直流供電。電池容量需滿足預定在位工作的需要；在連續(xù)15?d的陰雨天氣條件下，供電系統(tǒng)能支持在線監(jiān)測系統(tǒng)正常工作。岸基站宜采用交流電源。安全防護系統(tǒng)浮標站及浮動平臺需配置GPS或北斗定位系統(tǒng)，需配備防雷裝置、雷達反射裝置、航標警示燈及AIS系統(tǒng)等；雷達反射裝置反射面積≥5?m2，警示燈可視距離≥4.5?km；浮標體外舷側需安裝防碰護舷。浸入水下組件應達到IP68防護等級。傳感器應采取防海洋生物附著的措施，可選擇的防附著技術有紫外燈、銅轉刷、自動刷等。浮標體表面應采用可防污、防腐蝕和防生物附著的特殊材料和涂料。需配備自動報警系統(tǒng)，在浮標超出設定范圍、儀器艙內(nèi)進水、監(jiān)測值超出預設值、電量不足等狀況下能自動報警；監(jiān)測區(qū)域水溫較低或水面有明顯結冰時，系統(tǒng)應暫時關閉部分或全部功能?，F(xiàn)場端儀器設備不得向周圍環(huán)境排放污染物，所產(chǎn)生的廢液，應在現(xiàn)場端收集、定期回收并按照相關規(guī)定妥善處理。監(jiān)控平臺硬件配置配置獨立的通訊線路，數(shù)據(jù)傳輸速率≥10?Mbps。供電電源為220?V±10?%；配置電源過載保護、漏電保護、接地和防雷保護等設施；配置UPS電源，供監(jiān)控中心整體運轉時間不少于1?h。配置網(wǎng)絡安全設施。至少配置2臺服務器，互為備份，2臺服務器宜異地配置。軟件要求數(shù)字化監(jiān)控平臺配備專用軟件，軟件采用標準語言編程，界面友好，操作簡便，具良好可維護性和可擴充性；數(shù)據(jù)庫具有良好的開放性，工作安全可靠，數(shù)據(jù)接口應對用戶開放。軟件需具備實時采集與顯示、報警判斷與處理、系統(tǒng)日志信息、遠程控制、查詢、保密、數(shù)據(jù)管理與分析等功能，滿足數(shù)據(jù)管理與應用、系統(tǒng)運行狀態(tài)與環(huán)境狀況的自動監(jiān)控與預警、信息產(chǎn)品管理與發(fā)布等服務要求。監(jiān)控平臺功能要求參見附錄D。安裝與試運行安裝調(diào)試安裝之前，應對監(jiān)測儀器的檢出限、準確度、精密度等進行審核。在線監(jiān)測系統(tǒng)完XX裝、初試后，對監(jiān)測儀器進行調(diào)試，調(diào)試連續(xù)運行時間不少于72?h；因在線監(jiān)測系統(tǒng)故障造成調(diào)試中斷，在線監(jiān)測系統(tǒng)恢復正常后，重新開始調(diào)試，調(diào)試連續(xù)運行時間不少于72?h。試運行調(diào)試運行結束后進入試運行階段；試運行期間，系統(tǒng)應連續(xù)正常運行45?d以上。試運行期間進行手工監(jiān)測數(shù)據(jù)與在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的比對。在出現(xiàn)數(shù)據(jù)漂移時，應對自動監(jiān)測儀進行校準。試運行期結束時，在校準前對自動監(jiān)測儀進行零點漂移和量程漂移檢驗。不滿足要求時，應查找原因，解決問題后，重新進行檢驗；解決問題當日為運行期重新計算首日，直到滿足要求視為試運行期結束。驗收總體要求海洋環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)驗收包括儀器設備及備件的數(shù)量與外觀驗收、單機驗收、系統(tǒng)驗收。除系統(tǒng)驗收外，驗收方法按照HJ731—2014附錄C的規(guī)定執(zhí)行。系統(tǒng)驗收系統(tǒng)驗收前，應通過設備與備件的外觀與數(shù)量驗收、單機驗收，完成在線監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試及試運行。按照本標準6.1～6.7條或合同要求，對搭載平臺、監(jiān)測儀器、數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)、監(jiān)控平臺及技術檔案等進行驗收。運行維護運行維護目標在線監(jiān)測系統(tǒng)運行穩(wěn)定，無故障連續(xù)運行時間達到180?d以上，數(shù)據(jù)獲取率100?%（正常校準和運行維護時間除外）；監(jiān)控平臺軟件系統(tǒng)穩(wěn)定，有效工作時間≥99?%。運行維護內(nèi)容日維護通過監(jiān)控平臺每天定點兩次查看設備工作狀態(tài)，判斷儀器運行情況，檢驗設備是否正常，并應對處置。常規(guī)維護維護頻率可根據(jù)傳感器類型及系統(tǒng)運行狀況確定，浮標站每月進行一次，岸基站每半月進行一次常規(guī)維護，6月至9月視情況提高維護頻次。常規(guī)維護內(nèi)容為傳感器校準、清洗傳感器與進樣管路附著物、檢查更換儀器設備與配件、更換耗材與試劑等。年度檢修每年進行一次全系統(tǒng)檢修，全面檢查各部分線路，連接器、采水配水管路等部件，更換受損件；必要時回收浮標、整修、重新投放。年度檢修可于冬季結冰、系統(tǒng)關閉之前與回收浮標同時進行，或根據(jù)投放區(qū)域實際情況確定年度檢修時間。應急維護受到臺風、船只碰撞或者其它因素影響，導致系統(tǒng)通訊故障、傳感器損壞、浮標移位、數(shù)據(jù)異常、數(shù)據(jù)中斷或其他異常情況時，應進行應急處理。監(jiān)控平臺維護定期開展監(jiān)控平臺基礎設施、網(wǎng)絡及網(wǎng)絡設備、服務器、存儲、數(shù)據(jù)庫、中間件、數(shù)據(jù)、應用軟件等維護。質量保證與控制系統(tǒng)運行期間，應制定運行維護管理制度及操作技術規(guī)程并實施。質量控制措施有監(jiān)測儀器校準、穩(wěn)定性檢驗、儀器性能審核、在線系統(tǒng)與實驗室之間的比對監(jiān)測等。質量保證與控制方法及要求按照HJ731—2014規(guī)定執(zhí)行。文檔管理必要文檔項目建設、驗收、運行期間，應收集保存必要的文檔。相關文檔包括并不限于：站點勘驗選址報告、儀器設備說明書、儀器檢定/校準證書、儀器性能審核報告、單機測試報告、設備外觀與數(shù)量驗收報告、單機驗收報告、安裝調(diào)試數(shù)據(jù)記錄、監(jiān)控平臺軟件及使用說明、運行與維護記錄、質量控制記錄、監(jiān)測數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)應用報告等。文檔保密相關方應簽訂數(shù)據(jù)保密協(xié)議，數(shù)據(jù)應傳輸至用戶指定服務器，不得擅自將數(shù)據(jù)泄漏給第三方；數(shù)據(jù)傳輸應進行加密。

（資料性附錄）

在線監(jiān)測儀器設備工作環(huán)境條件海洋環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場端儀器設備應能在表A.1環(huán)境條件下正常運行?，F(xiàn)場設備工作環(huán)境條件項目工作環(huán)境條件水深/m5～100氣溫/℃﹣15～55水溫/℃﹣4～40風速/m/s0～40波高/m0～15潮差/m0～8表層流速/m/s0～6相對濕度/%0～100

（資料性附錄）

檢測項目技術指標氣象氣象項目的技術指標見表B.1。氣象項目技術指標參數(shù)測量范圍準確度分辨率風速0?m/s～60?m/s±5?%0.1?m/s風向0°～360°±10°1°降水量0?mm/h～200?mm/h±5?%0.01?mm/h氣壓600?hPa～1?100?hPa±1?hPa0.1?hPa氣溫﹣20?℃～60?℃±0.5?℃0.1?℃相對濕度0～100?%0～90?%時，±3?%；90?%～100?%時，±5?%。1?%光照度20?lux～200?000?lux±5?%1?lux太陽輻射量0～1?500?W/m21?%光譜響應400?nm～1?100?nm紫外線劑量0?MEDs～199?MEDs±5?%每日總量19.9?MEDs及以下為0.1?MEDs；19.9?MEDs以上為1?MEDs紫外線輻射指數(shù)0?Index～16?Index±5?%滿量程0.1?Index水平能見度10?m～20?000?m10?%（10?m～10?000?m）1?m波浪波浪項目的技術指標見表B.2。波浪項目技術指標參數(shù)測量范圍精度分辨率波高±20?m優(yōu)于1?%0.01?m波周期1.6?s～33?s優(yōu)于1?%0.1?s波向0°～360°3°1°剖面海流測量范圍：﹣10?m/s～10?m/s；準確度：測量值的1?%±0.5?cm/s；最大剖面范圍：30?m～40?m；分層厚度：1?m～4?m；最小盲區(qū)：0.5?m。表層海流流速：1?m/s時信號噪聲為±2?mm/s；流速：測量范圍為0?m/s～6?m/s，測量精度為讀數(shù)的±1?%；流向：測量范圍為0～360°，測量精度為流向±3°；自動羅盤修正。傳感器高度（傳感器到海水表面的垂直距離）測量范圍：0?m～100?m；準確度：±0.1?%FS；分辨率：0.01?%FS。水深測量范圍：2?m～100?m；準確度：0.1?m±0.1?%（量程）；分辨率：0.01?m。水中油測量范圍：0～375?μg/L；靈敏度：0.28?μg/L；準確度：1?%FS。CDOM（有色溶解有機物）測量范圍：0.18?μg/L～375?μg/L；靈敏度：0.18?μg/L。水質項目一般要求檢出限水質參數(shù)檢出限應符XX質定量分析的基本要求，對GB3097—1997中規(guī)定的項目的檢出限應低于一類標準值的十分之一，或監(jiān)測水域近5年監(jiān)測最低值的十分之一。測量范圍GB3097—1997中規(guī)定的監(jiān)測項目，測量范圍應至少覆蓋第四類海水水質標準值，并且應覆蓋該監(jiān)測水域的歷史極小值與極大值。水質項目技術指標水質項目的技術指標參見表B.3。

水質項目技術指標項目測量范圍檢出限準確度分辨率其他要求水溫/℃﹣5～40/±0.050.01/溶解氧/mg/L0～20/±0.20.005自動清洗溶解氧飽和度/%0～200/±20.05/電導率/mS/cm0～90/±0.0030.000?5自動清洗、自動溫度補償鹽度0～40/±1%0.01/濁度0～1?000?NTU/±0.1%FS0.04?%FS自動清洗、自動溫度補償pH0～14/±0.10.013點校準、自動溫度補償葉綠素0～250?μg/L0.5?μg/L±0.2?%FS0.04?%FS宜采用熒光法，自動清洗、自動溫度補償氨氮0～1?000?μg/L＜5?%FS（或3?μg/L）±10?%FS0.0010.45?μm過濾器、自動清洗硝酸鹽氮0～5?000?μg/L＜2?%FS（或5?μg/L）±10?%FS0.0010.45?μm過濾器、自動清洗亞硝酸鹽氮0～500?μg/L＜2?%FS（或3?μg/L）±10?%FS0.0010.45?μm過濾器、自動清洗磷酸鹽0～500?μg/L＜2?%FS（或3?μg/L）±10?%FS0.0010.45?μm過濾器、自動清洗

（規(guī)范性附錄）

監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄單位監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄單位見表C.1。監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄單位項目記錄單位項目記錄單位風速m/s水溫℃風向°濁度NTU氣溫℃電導率ms/cm氣壓hPa鹽度無量綱相對濕度%pH無量綱降水量mm/h溶解氧mg/L光照度lux化學需氧量mg/L太陽輻射量W/m2葉綠素μg/L紫外線劑量MEDs碳氫化合物μg/L紫外線輻射指數(shù)IndexCDOMμg/L水平能見度m氨-氮μg/L水深m硝酸鹽-氮μg/L流速m/s亞硝酸鹽-氮μg/L流向°活性磷酸鹽μg/L波高m硅酸鹽μg/L波周期s總磷μg/L波向°總氮μg/L方位°重金屬μg/L水色°

（資料性附錄）

監(jiān)控平臺功能要求實時采集與顯示可以根據(jù)設定的數(shù)據(jù)的采集與刷新周期實時接收現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)