DB37 T 4091-2020 海洋环境在线监测系统建设指南.pdf

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1、 ICS 07.060 O 56 DB37 山东省 地方标准 DB37/T 4091 2020 海洋环境在线监测系统建设指南 Guidelines for the construction of marine environment online monitoring system 2020 - 08 - 20 发布 2020 - 09 - 20 实施 山东省市场监督管理局 发布 DB37/T 4091 2020 I 前 言 本标准按照 GB/T 1.1 2009给出的规则起草。 本标准由山东省海洋局提出并组织实施。 本标准由山东省海洋标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：山东省海洋资源与环

2、境研究院、杭州应用声学研究所、山东深海海洋科技有限公 司。 本标准主要起草人：苏博、赵玉庭、由丽萍、王佳莹、齐延民、靳洋、何志强、宋鑫、赵文勇、刘 爱英、马元庆。 DB37/T 4091 2020 1 海洋环 境在线监测系统建设指南 1 范围 本标准规定了海洋环境在线监测系统的术语和定义、监测项目、站点选址、系统性能、安装与试运 行、验收、运行维护、质量保证与控制及文档管理等技术要求。 本标准适用于海洋环境在线监测系统的建设。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适

3、用于本文件。 HJ 731 2014 近岸海域水质自动监测技术规范 HY/T 143 2011 小型海洋环境监测浮标 入海排污口岸基 在线监测站建设技术指南 海环字 2016 20号 入海河流岸基在线监测站建设技术指南 海环字 2016 21号 3 术语与定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 海洋环境在线监测系统 marine environment online monitoring system 由监测设备、搭载平台、供电设备、通讯设备、数据采集、数据处理设备等组成，可对海洋气象、 水文、海水等要素进行实时数据采集、传输与数据处理的系统。 3.2 原位测量系统 in-situ mea

4、suring system 在现场原有的既定位置上，将监测 仪器直接浸入水体中进行自动分析测量的在线监测系统。 3.3 取样测量系统 sampling and measuring system 将特定水层水样输送至监测仪器进行自动测量分析的在线监测系统。 3.4 监控平台 monitoring and managing platform 由软件和硬件组成，能远程监视、控制海洋环境在线监测系统工作状态，并能对监测数据存储、分 析、处理的系统。 DB37/T 4091 2020 2 4 监测项目 4.1 确定监测项目原则 根据监测目的及仪器设备适用性确定监测项目；宜在一个站点同时部署气象、水文、水

5、质等多种类 型监测项目。 4.2 气象项目 气 象项目包括气温、气压、相对湿度、风速、风向、降水量、光照强度、紫外线剂量、紫外线辐射 指数及能见度等。 4.3 水文项目 水文项目包括可选择水深、表层海流、剖面海流、波高、波周期、波向等参数。水深 10 m时，宜 监测剖面海流。 4.4 水质项目 水质项目包括水温、电导率、盐度、 pH、溶解氧、浊度、叶绿素、蓝绿藻等常规监测项目，以及氨 氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、磷酸盐、总氮、总磷、油类、重金属、放射性元素等特殊监测项目。选择 特殊监测项目时需考虑监测仪器及搭载平台的适用性。需要时，可同时进行多个水层监测。 5 站点选址 在线监测站点选 址遵循以

6、下原则： a) 监测项目对目标区域内水体状况具有代表性； b) 环境条件适宜于在线监测站点运行； c) 具有在线监测站点运行所需的通讯、电力、安全、所有权等基础条件。 6 系统性能 6.1 系统组成与基本功能 6.1.1 在线监测系统由现场端的搭载平台、监测仪器、数据采集与传输系统、供电系统、安全防护系 统及后端的监控平台等部分组成。 6.1.2 需能收集、存储、判别、检查、查询监测数据和系统各单元的工作状态，需能对工作参数进行 设置，宜具有系统自检、远程检测、故障诊断隔离与自动报警功能。 6.2 在线监测仪器搭载平台 6.2.1 在线监测仪器搭载平台有浮标、岸基站房、海洋浮 动平台、海床基桩

7、等类型。 6.2.2 搭载平台的显著位置需标注在线站所属单位、编码、联系电话及警告标志等。 6.2.3 取样测量系统的取水点受涨落潮影响小，取水管线结构不影响数据准确性。 6.2.4 浮标体材质具有抗腐蚀、耐碰撞、重量轻、服役期长、不易被生物附着等特性；宜采用聚脲、 高强型玻璃纤维增强塑料、聚乙烯玻璃等非金属材料；浮标规格可根据搭载传感器数量、重量及监测水 域环境条件确定；浮标其他要求按照 HY/T 143 2011 规定执行。 6.2.5 岸基站站房建设参照海环字 2016 20 号、海环字 2016 21 号文件执行。 DB37/T 4091 2020 3 6.2.6 海洋浮动平台与海床基

8、桩宜采 用钢结构，需防腐、防污处理，在附录 A 所示的风速、波高、潮 流等条件下正常工作。 6.3 监测仪器 6.3.1 国家强制检定在线监测仪器与设备，应依法送检，并在检定合格有效期内使用。非强制检定仪 器与设备需按照相关规定自行校准或核查，或送有资质的计量检定机构进行校准，并在校准合格有效期 内使用。 6.3.2 在线监测仪器设备能在监测区域相应的环境条件下保证正常运行；环境条件见附录 A。 6.3.3 气象、水文及水质等监测参数技术指标参见附录 B。 6.4 数据采集与传输系统 6.4.1 可通过原位测量系统或者取样式测量系统对气象、水文、水质等多个参数开展实时、自动、连 续监测。 6.

9、4.2 系统 的数据采集频率： a) 水质传感器、测深仪数据至少可每 15 min 采集 1 次； b) 气象传感器数据至少可每 1 min 采集 1 次； c) 营养盐类数据至少可每 1 h 采集 1 次； d) 波浪、海流、核辐射传感器数据至少可 30 min 采集 1 次。 6.4.3 可根据需要对不同参数设定不同采集周期，设定的采集周期应为 1 min、 15 min、 30 min、 1 h、 2 h、 4 h(从零时起计算 )之一。 6.4.4 2G/3G/4G 数据远程通讯最少达到每 1 min 传输 1 次；并可根据用户需求设置传输周期，可设定 的传输周期应为 15 min、

10、30 min、 1 h、 2 h、 4 h(从零时起计算 )之一；卫星通信系统最少达到每 1 h 传 输 1 次，并可根据用户需求设置传输周期，设定的传输周期应为 1 h、 2 h、 4 h(从零时起计算 )之一。 6.4.5 数据监控中心和现场端数据的存储格式应为常用格式，如 TXT 文件、 CSV 文件或数据库等格式； 如果使用加密文件的专用格式，应提供其数据格式、读取数据方法和软件。 6.4.6 所有数据记录或存储应为原始值；监测数据的记录单位应符合附录 C 的要求。 6.4.7 具备数据本地存储功能，数据保留时效不得低于 6 个月。 6.4.8 可根据实际海域信号状况及传输距离选择卫星

11、通信系统 /GPRS/CDMA/微波 /有线 等各种远程通讯 的一种或几种；具备通讯异常或丢包等异常处理机制，具备断网重连续传和补偿机制，确保数据不丢失。 6.4.9 与各类型监测监控仪器仪表的通讯接口应为国际通用标准接口。 6.5 供电系统 6.5.1 浮标站、海洋浮动平台、海床基站宜采用太阳能电池和大容量免维护蓄电池的电源组合方式， 单一直流供电。 6.5.2 电池容量需满足预定在位工作的需要；在连续 15 d 的阴雨天气条件下，供电系统能支持在线监 测系统正常工作。 6.5.3 岸基站宜采用交流电源。 6.6 安全防护系统 6.6.1 浮标站及浮动平台需配置 GPS 或北斗定位系统，需配

12、备防雷装置、雷达反射装置、航标警示灯 及 AIS 系统 等；雷达反射装置反射面积 5 m2，警示灯可视距离 4.5 km；浮标体外舷侧需安装防碰护 舷。 6.6.2 浸入水下组件应达到 IP68 防护等级。 DB37/T 4091 2020 4 6.6.3 传感器应采取防海洋生物附着的措施，可选择的防附着技术有紫外灯、铜转刷、自动刷等。浮 标体表面应采用可防污、防腐蚀和防生物附着的特殊材料和涂料。 6.6.4 需配备自动报警系统，在浮标超出设定范围、仪器舱内进水、监测值超出预设值、电量不足等 状况下能自动报警；监测区域水温较低或水面有明显结冰时，系统应暂时关闭部分或全部功能。 6.6.5 现场

13、端仪器设备不得向周围环境排放污染物，所产生的废液，应在现场端收集 、定期回收并按 照相关规定妥善处理。 6.7 监控平台 6.7.1 硬件配置 配置独立的通讯线路，数据传输速率 10 Mbps。 供电电源为 220 V 10 %；配置电源过载保护、漏电保护、接地和防雷保护等设施；配置 UPS电源， 供监控中心整体运转时间不少于 1 h。 配置网络安全设施。 至少配置 2台服务器，互为备份， 2台服务器宜异地配置。 6.7.2 软件要求 数字化监控平台配备专用软件，软件采用标准语言编程，界面友好，操作简便，具良好可维护性和 可扩充性；数据库具有良好的开放性，工作安全可靠，数据接口应对用户开放。软

14、件需具备实时采集与 显示、报 警判断与处理、系统日志信息、远程控制、查询、保密、数据管理与分析等功能，满足数据管 理与应用、系统运行状态与环境状况的自动监控与预警、信息产品管理与发布等服务要求。监控平台功 能要求参见附录 D。 7 安装与试运行 7.1 安装调试 7.1.1 安装之前，应对监测仪器的检出限、准确度、精密度等进行审核。 7.1.2 在线监测系统完成安装、初试后，对监测仪器进行调试，调试连续运行时间不少于 72 h；因在 线监测系统故障造成调试中断，在线监测系统恢复正常后，重新开始调试，调试连续运行时间不少于 72 h。 7.2 试运行 7.2.1 调试运行结束后进入试运行阶段；试

15、运行期间， 系统应连续正常运行 45 d 以上。 7.2.2 试运行期间进行手工监测数据与在线监测数据的比对。 7.2.3 在出现数据漂移时，应对自动监测仪进行校准。 7.2.4 试运行期结束时，在校准前对自动监测仪进行零点漂移和量程漂移检验。不满足要求时，应查 找原因，解决问题后，重新进行检验；解决问题当日为运行期重新计算首日，直到满足要求视为试运行 期结束。 8 验收 8.1 总体要求 DB37/T 4091 2020 5 海洋环境在线监测系统验收包括仪器设备及备件的数量与外观验收、单机验收、系统验收。除系统 验收外，验收方法按照 HJ 731 2014附录 C的规定执行。 8.2 系统验

16、收 8.2.1 系统验收前，应通过设备与备件 的外观与数量验收、单机验收，完成在线监测系统联机调试及 试运行。 8.2.2 按照本标准 6.1 6.7 条或合同要求，对搭载平台、监测仪器、数据采集及传输系统、供电系统、 安全防护系统、监控平台及技术档案等进行验收。 9 运行维护 9.1 运行维护目标 在线监测系统运行稳定，无故障连续运行时间达到 180 d以上，数据获取率 100 %（正常校准和运行 维护时间除外）；监控平台软件系统稳定，有效工作时间 99 %。 9.2 运行维护内容 9.2.1 日维护 通过监控平台每天定点两次查看设备工作状态，判断仪器运行情况，检验设备是否正常，并应对处 置

17、。 9.2.2 常规维护 维护 频率可根据传感器类型及系统运行状况确定，浮标站每月进行一次，岸基站每半月进行一次常 规维护， 6月至 9月视情况提高维护频次。 常规维护内容为传感器校准、清洗传感器与进样管路附着物、检查更换仪器设备与配件、更换耗材 与试剂等。 9.2.3 年度检修 每年进行一次全系统检修，全面检查各部分线路，连接器、采水配水管路等部件，更换受损件；必 要时回收浮标、整修、重新投放。年度检修可于冬季结冰、系统关闭之前与回收浮标同时进行，或根据 投放区域实际情况确定年度检修时间。 9.2.4 应急维护 受到台风、船只碰撞或者其它因素影响，导致系统通讯故障、传感器 损坏、浮标移位、数

18、据异常、 数据中断或其他异常情况时，应进行应急处理。 9.2.5 监控平台维护 定期开展监控平台基础设施、网络及网络设备、服务器、存储、数据库、中间件、数据、应用软件 等维护。 10 质量保证与控制 DB37/T 4091 2020 6 系统运行期间，应制定运行维护管理制度及操作技术规程并实施。质量控制措施有监测仪器校准、 稳定性检验、仪器性能审核、在线系统与实验室之间的比对监测等。质量保证与控制方法及要求按照 HJ 731 2014规定执行。 11 文档管理 11.1 必要文档 项目建设、验收、运行期间，应收集保存必要的文档。相关文档包括并不限于：站点勘验选址报告、 仪器设备说明书、仪器检定

19、 /校准证书、仪器性能审核报告、单机测试报告、设备外观与数量验收报告、 单机验收报告、安装调试数据记录、监控平台软件及使用说明、运行与维护记录、质量控制记录、监测 数据、数据应用报告等。 11.2 文档保密 相关方应签订数据保密协议，数据应传输至用户指定服务器，不得擅自将数据泄漏给第三方；数据 传输应进行加密。 DB37/T 4091 2020 7 A A 附 录 A （资料性附录） 在线监测仪器设备工作环境条件 海洋环境在线监测系统的现场端仪器设备应能在表 A.1环境条件下正常运行。 表 A.1 现场设备工作环境条件 项目 工作环境条件 水深 /m 5 100 气温 / 15 55 水温 /

20、 4 40 风速 /m/s 0 40 波高 /m 0 15 潮差 /m 0 8 表层流速 /m/s 0 6 相对湿度 /% 0 100 DB37/T 4091 2020 8 B B 附 录 B （资料性附录） 检测项目技术指标 B.1 气象 气象项目的技术指标见表 B.1。 表 B.1 气象项目技术指标 参数 测量范围 准确度 分辨率 风速 0 m/s 60 m/s 5 % 0.1 m/s 风向 0 360 10 1 降 水 量 0 mm/h 200 mm/h 5 % 0.01 mm/h 气压 600 hPa 1 100 hPa 1 hPa 0.1 hPa 气温 20 60 0.5 0.1 相

21、对湿度 0 100 % 0 90 %时， 3 %； 90 % 100 %时， 5 %。 1 % 光照度 20 lux 200 000 lux 5 % 1 lux 太阳辐射量 0 1 500 W/m2 1 % 光谱响应 400 nm 1 100 nm 紫外线剂量 0 MEDs 199 MEDs 5 %每日总量 19.9 MEDs 及以下为 0.1 MEDs； 19.9 MEDs 以上为 1 MEDs 紫外线辐 射指数 0 Index 16 Index 5 %满量程 0.1 Index 水平能见度 10 m 20 000 m 10 %（ 10 m 10 000 m） 1 m B.2 波浪 波浪项目

22、的技术指标见表 B.2。 表 B.2 波浪项目技术指标 参数 测量范围 精度 分辨率 波高 20 m 优于 1 % 0.01 m 波周期 1.6 s 33 s 优于 1 % 0.1 s 波向 0 360 3 1 B.3 剖面海流 测量范围： 10 m/s 10 m/s；准确度：测量值的 1 % 0.5 cm/s；最大剖面范围： 30 m 40 m；分层 厚度： 1 m 4 m；最小盲区： 0.5 m。 B.4 表层海流 DB37/T 4091 2020 9 流速： 1 m/s时信号噪声为 2 mm/s；流速：测量范围为 0 m/s 6 m/s，测量精度为读数的 1 %；流 向：测量范围为 0

23、360，测量精度为流向 3；自动罗盘修正。 B.5 传感器高度（传感器到海水表面的垂直距离） 测量范围： 0 m 100 m；准确度： 0.1 % FS；分辨率： 0.01 % FS。 B.6 水深 测量范围： 2 m 100 m；准确度： 0.1 m 0.1 %(量程 )；分辨率： 0.01 m。 B.7 水中油 测量范围： 0 375 g/L；灵敏度： 0.28 g/L；准确度： 1 % FS。 B.8 CDOM（有色溶解有机物） 测量范围： 0.18 g/L 375 g/L；灵敏度： 0.18 g/L。 B.9 水质项目 B.9.1 一般要求 B.9.1.1 检出限 水质参数检出限应符合

24、水质定量分析的基本要求，对 GB 3097 1997中规定的项目的检出限应低于 一类标准值的十分之一，或监测水域近 5年监测最低值的十分之一。 B.9.1.2 测量范围 GB 3097 1997中规定的监测项目，测量范围应至少覆盖第四类海水水质标准值，并且应覆盖该监 测水域的历史极小值与极大值。 B.9.2 水质项目技术指标 水质项目 的技术指标参见表 B.3。 DB37/T 4091 2020 10 表 B.3 水质项目技术指标 项目 测量范围 检出限 准确度 分辨率 其他要求 水温 / 5 40 / 0.05 0.01 / 溶解氧 /mg/L 0 20 / 0.2 0.005 自动清洗 溶

25、解氧饱和度 /% 0 200 / 2 0.05 / 电导率 /mS/cm 0 90 / 0.003 0.000 5 自动清洗、自动温度补偿 盐度 0 40 / 1% 0.01 / 浊度 0 1 000 NTU / 0.1% FS 0.04 % FS 自动清洗、自动温度补偿 pH 0 14 / 0.1 0.01 3 点校准、自动温度补偿 叶绿素 0 250 g/L 0.5 g/L 0.2 % FS 0.04 % FS 宜采用荧光法，自动清洗、 自动温度补偿 氨氮 0 1 000 g/L 5 % FS (或 3 g/L) 10 % FS 0.001 0.45 m 过滤器 、 自动清洗 硝酸盐氮 0

26、 5 000 g/L 2 % FS (或 5 g/L) 10 % FS 0.001 0.45 m 过滤器 、 自动清洗 亚硝酸盐氮 0 500 g/L 2 % FS (或 3 g/L) 10 % FS 0.001 0.45 m 过滤器 、 自动清洗 磷酸盐 0 500 g/L 2 % FS (或 3 g/L) 10 % FS 0.001 0.45 m 过滤器 、 自动清洗 DB37/T 4091 2020 11 C 附 录 C （规范性附录） 监测数据记录单位 监测数据记录单位见表 C.1。 表 C.1 监测数据记录单位 项目 记录单位 项目 记录单位 风速 m/s 水温 风向 浊度 NTU

27、气温 电导率 ms/cm 气压 hPa 盐度 无量纲 相对湿度 % pH 无量纲 降 水 量 mm/h 溶解氧 mg/L 光照度 lux 化学需氧量 mg/L 太阳辐射量 W/m2 叶绿素 g/L 紫外线剂量 MEDs 碳氢化合物 g/L 紫外线辐射指数 Index CDOM g/L 水平能见度 m 氨 -氮 g/L 水深 m 硝酸盐 -氮 g/L 流速 m/s 亚硝酸盐 -氮 g/L 流向 活性磷酸盐 g/L 波高 m 硅酸盐 g/L 波周期 s 总磷 g/L 波向 总氮 g/L 方位 重金属 g/L 水色 DB37/T 4091 2020 12 C D 附 录 D （资料性附录） 监控平台

28、功能要求 D.1 实 时采集与显示 可以根据设定的数据的采集与刷新周期实时接收现场监测数据，能显示仪器性能和状态包括供电系 统状态和传感器诊断指标；同时可以对浮标上的可控设备、部件进行远程控制和参数的设定等。 D.2 报警判断与处理 实时检测浮标方位是否超出设定范围或舱进水、电池电压是否太低、各监测参数是否超过预警值并 进行相应处理，记录报警时刻的参数、报警发生时间、报警结束时间和报警期间的最大值。保存到报警 数据库中，并向有关人员发送参数报警信息。 D.3 系统日志信息 系统能记录运行过程中进行的各种操作和发生的各类事件。如远程通讯、远程访问、本 地操作、 GSM 发送、接口通信等日志，记录

29、日志内容、发生的时间等；各类日志信息能根据类型查询。 D.4 控制功能 通过控制功能模块，可以人工设置相关部件参数，可以人工控制传感器工作启动或停止，并能控制 传感器采样周期。 D.5 查询功能 可通过曲线、表格的形式显示实时数据、任何时间段的小时数据；分类分时段查询报警数据；分类 分时段查询系统日志信息；查询设置的系统参数和仪器参数等。 D.6 安全性能 数据传输采用加密处理，监控软件具有操作权限设置功能，并具有手动自动的确认功能，可以有效 地避免误操作。数据应至少使用两台独立的服务器进行存储， 互为备份，且在每次现场端数据采集完成 后备份时间不超过 5分钟。 D.7 报表功能 可以标准格式生成日报、周报、月报、季报和年报等报表；报表可以 Word、 Excel两种形式保存和 打印。 DB37/T 4091 2020 13 D.8 数据管理及分析功能 配置数据库，具有数据接收、存储、备份、分析、统计、校验、交换等功能。根据用户需要，可配 置赤潮预警、溢油预警、海洋放射性风险预警、大风大浪预警、海洋环境评价、滨海旅游区评价、海水 浴场评价、海洋保护区评价、增养殖区评价、陆源入海口评价、入海河口评价、海洋工程评价、数据校 验、数据比测、传感器校准、质量控制等各类型模型。 _