1、 ICS 13.060.99 CCS Z 12 4404 珠海市地方标准 DB4404/T 472023 无人水面艇近岸水质采样作业规范 Specification for nearshore water quality sampling practice based on unmanned surface vehicles 2023-11-15 发布2023-12-15 实施珠海市市场监督管理局发 布 DB4404/T 472023 I 目次 前言.II 引言.III 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 无人艇技术要求.1 艇体平台.1 控制系统.1 动力系统.2
2、通信系统.2 感知系统.2 交互系统.2 采样单元.2 5 采样环境.2 6 采样人员.2 7 采样前准备.2 制定采样计划.2 准备采样用具.3 检查采样无人艇状态.3 规划航线任务.3 8 采样现场操作.3 单点采样.3 多点连续采样.3 分层采样.3 9 样品保存.4 10 采样质量控制.4 11 采样数据记录.4 12 现场作业安全.4 附录 A（资料性）无人艇地表水现场采样记录表.5 附录 B（资料性）无人艇近岸海水现场采样记录表.6 DB4404/T 472023 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本
3、文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由珠海云洲智能科技股份有限公司提出。本文件由珠海市生态环境局归口。本文件起草单位：珠海云洲智能科技股份有限公司、珠海市东部生态环境监测中心、广东省珠海生态环境监测站、广东中检源检测有限公司、江苏海洋大学。本文件主要起草人：杨忠国、吕继方、刘宏、谢栩、刘志超、何志东、赖锦鸿、刘腾、张泽彬、麦振江、张云飞、任志涛、黄成、张传超、张斯玮。DB4404/T 472023 III 引 言 无人水面艇已广泛试用于地表水及近岸海水的水质采样工作，在提高水质监测工作效率的同时，降低了人员作业风险。由于采样工作人员操控技能、不同无人艇功
4、能性能等差异因素，在无人水面艇采样作业过程中，存在不规范、不统一、不严谨的地方。本文件主要对基于无人水面艇进行地表水及近岸海水水质采样的范围、设备、环境、人员、采样准备及现场操作、质量控制、数据记录和作业安全等要求进行规定，以便进一步指导和规范基于无人水面艇进行近岸水质采样的作业过程，确保无人水面艇采样作业的规范性、可靠性和安全性。DB4404/T 472023 1 无人水面艇近岸水质采样作业规范 1 范围 本文件规定了无人水面艇近岸水质采样的无人艇技术要求、采样环境、采样人员、采样前准备、采样现场操作、样品保存、采样质量控制、采样数据记录和现场作业安全等要求。本文件适用于无人水面艇进行近岸海
5、水以及地表水的水质采样。本文件不适用于原位监测的采样，以及易吸附管壁、难以进行水样分装等特殊水质的采样。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。HJ 91.22022 地表水环境质量监测技术规范HJ 442.12020 近岸海域环境监测技术规范 第一部分 总则HJ 442.32020 近岸海域环境监测技术规范 第三部分 近岸海域水质监测HJ 4932009 水质采样 样品的保存和管理技术规定HJ 4942009 水质 采样技术指导3
6、 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。无人水面艇 unmanned surface vehicle 一种通过自主航行或远程遥控以实现正常航行、操纵及作业的无人水面机动平台，简称无人艇。采样无人艇 sampling unmanned surface vehicle 搭载水质采样仪器或设备，用于执行水质采样任务的无人艇。自主航行 autonomous navigation 无人艇按照规划的路线和任务自动进行航行及作业的模式。4 无人艇技术要求 艇体平台 4.1.1 采样无人艇应能在 2 级海况条件下正常工作。4.1.2 采样无人艇艇体及各外部接口防护等级应满足 IP65 要求。控制系统 4.2
7、.1 采样无人艇宜同时支持远程遥控和自主航行两种控制模式。DB4404/T 472023 2 4.2.2 在航行作业过程中出现通信中断、电量低于预设阈值时，采样无人艇应能自主返航至预设地点。4.2.3 自主航行采样时，采样无人艇应具有自主避障功能。4.2.4 自主航行采样时，采样无人艇宜具有原位保持能力，原位保持半径范围小于等于 4 m。动力系统 4.3.1 空载状态下，采样无人艇静水航行时的最高航速应大于等于 3 m/s。4.3.2 采样无人艇推进器应采用防水草、防渔网缠绕设计。通信系统 4.4.1 采样无人艇宜支持窄带数传电台、无线宽带专网、公网等多模式通信，实现通信稳定。4.4.2 采样
8、无人艇远程遥控通信距离应大于等于 500 m，自主航行通信距离应大于等于 1.5 km。感知系统 4.5.1 采样无人艇应装备全球定位系统，单点平面定位精度应小于等于 2.5 m（CEP）。4.5.2 采样无人艇应支持采集和显示无人艇状态（如位置、航向、姿态等）和采样任务信息（如采样点位、采样深度、采样容量、采样时间等）。4.5.3 采样无人艇宜具有采样现场拍照（或视频记录）功能。交互系统 4.6.1 遥控器能实现对无人艇的控制，查看无人艇的工作状态，防护等级满足 IP64 要求。4.6.2 远程控制站应能设置采样任务参数，下发航行控制和采样任务指令，查看无人艇的工作状态，支持采样数据的实时存
9、储和查询，防护等级满足 IP64 要求。采样单元 4.7.1 采样器应符合 HJ 442.32020 中 4.1.4.1 要求。4.7.2 采样容器应符合 HJ 4942009 中 6.1 要求。5 采样环境 作业水域的水文、气象和水面环境，符合无人艇的吃水深度、安全航行等作业要求。在强电磁干扰、雷雨、台风、地震等极端天气，以及超出采样无人艇的工作海况等环境条件下，不宜进行无人艇采样作业。6 采样人员 采样现场应至少配备两名以上工作人员，无人艇操控人员应经过无人艇操控技能培训。7 采样前准备 制定采样计划 采样前，采样人员应按照 HJ 442.12020 中 4.4.1 或 HJ 91.220
10、22 中 4.2.3.2 要求制定采样计划。DB4404/T 472023 3 准备采样用具 根据采样目的和计划要求，准备无人艇、采样器、采样容器和样品瓶、保存剂等采样器材，以及安全防护用具等。检查采样无人艇状态 采样前，应检查无人艇的状态，确保其处于可正常工作状态：a)检查无人艇各功能单元设备，应安装完备和牢固可靠；b)连接天线设备和岸端控制设备，检查无人艇通信网络连接状态；c)检查采样容器，应按照 HJ 442.32020 中 4.1.2 或 HJ 4932009 中 2.2.2 要求清洗干净，并在无人艇舱内安装妥当待用。规划航线任务 无人艇自主航行采样前，应先在远程控制站设置采样任务参数
11、（如采样点位，采样深度，采样容量等），规划采样航线，并确认无人艇安全布放和回收地点。8 采样现场操作 单点采样 执行无人艇单点采样作业，按以下操作进行：a)布放采样无人艇，使用遥控器操控无人艇航行（或无人艇自主航行）到预设的采样点位；b)控制无人艇下放采样管在设定深度执行采样；c)观察采样进度，采样完成之后操控无人艇靠岸；d)安全取出采样容器，按要求保存或转移样品；e)需要再次采样时，清洁管路并更换预备的采样容器，重复上述步骤；f)回收无人艇并做好清洁维护。多点连续采样 执行无人艇多点连续采样作业，按以下操作进行：a)布放采样无人艇，使用遥控器操控无人艇航行（或无人艇自主航行）到预设的采样点位
12、；b)控制无人艇下放采样管在设定深度执行采样；c)观察采样进度，完成后使用遥控器操控无人艇航行（或无人艇自主航行）至下一个采样点位，润洗采样管路；d)重复上述 b)、c）步骤，直至全部水样采集完毕；e)操控无人艇靠岸，安全取出采样容器，按要求保存或转移样品；f)回收无人艇并做好清洁维护。分层采样 执行无人艇分层采样作业，按以下操作进行：a)布放采样无人艇，使用遥控器操控无人艇航行（或无人艇自主航行）到预设的采样点位；b)控制无人艇下放采样管在设定深度执行采样；c)观察采样进度，完成后控制无人艇下放采样管至下一个设定深度水层；d)润洗采样管路，控制无人艇开始采样；DB4404/T 472023
13、4 e)重复上述 c)、d)步骤，直至全部水层水样采集完毕；f)操控无人艇靠岸，安全取出采样容器，按要求保存或转移样品；g)回收无人艇并做好清洁维护。9 样品保存 水样采集后，应按照HJ 442.32020中4.3.2或HJ 91.22022中4.2.4.6要求进行样品的预处理和保存。10 采样质量控制 无人艇采样作业过程中，应按照 HJ 442.32020 中 6.2 或 HJ 91.22022 中 7.2 要求进行水质样品采集的质量控制。11 采样数据记录 采样过程中宜使用艇端拍照/视频拍摄设备，记录采样水域现场状况。采集水样后，应参照 HJ 442.1 或 HJ 91.2 要求进行水质采
14、样数据记录。无人艇地表水采样和近岸海水采样数据记录表分别参见附录 A 和附录 B。12 现场作业安全 无人艇采样作业过程中，应采取以下措施确保采样人员和无人艇安全：a)采样人员应全过程穿戴救生衣等安全防护用具；b)无人艇保持在视距范围内作业；c)关注作业区域天气情况，若作业区域天气突变，应及时控制无人艇返航或就近靠岸。DB4404/T 472023 5 A A 附录A （资料性）无人艇地表水现场采样记录表 无人艇近岸地表水现场采样记录表填写要求如表A.1所示。表A.1 无人艇地表水采样数据记录表 水体名称 断面名称 经度 断面周边环境描述 断面水质表观 纬度 采样日期 年 月 日 天气状况 水
15、面宽度（m）采样无人艇型号 深度（m）采样位置 采样时间 样品编号 监测项目 样品储存容器状态 采样体积（m L）前处理方式 样品状态感官描述 保存剂名称 保存方式 垂线 深度 材质 颜色 容量 时 分 时 分 时 分 采样人 复核人 审核人 注 1：断面周边环境：有无排污口、是否死水/回水区、有无居民区/工业区/农业区等。注 2：天气状况：晴、雨、雪、阴天等。注 3：断面水质表观：水体颜色、气味（嗅）、有无悬浮物或泥沙、水面有无油膜、水体有无藻类等。注 4：前处理方式：静置 30 min；静置 60 min；离心 2000 r/min，1 min；离心 2000 r/min，2 min；63
16、m 筛网过滤；0.45m 滤膜过滤。注 5：样品状态感官描述：样品颜色、有无沉淀等。注 6：保存剂名称：浓硫酸；浓硝酸；浓盐酸；乙酸锌-乙酸钠溶液+氢氧化钠（40 g/L）；氢氧化钠（4 g/L）；浓磷酸+固体硫酸铜；1%碳酸镁悬浊液；固体氢氧化钠；其他保存剂直接注明。注 7：保存方式：冷藏；避光；标签完好，采取有效减震措施；其他保存方式直接注明。DB4404/T 472023 6 B B 附录B （资料性）无人艇近岸海水现场采样记录表 无人艇近岸海水现场采样记录表填写要求如表B.1所示。表B.1 无人艇近岸海水采样数据记录表 海区：采样无人艇型号：采样日期：年 月 日 序号 采样点位 水深（m）层次（m）采样时间（时、分）监测项目 经度 纬度 项目1 项目2 项目3 备注 采样器型号：表层 底层 加保存剂 采样人 复核人 审核人
