DB37∕T 4091—2020 海洋环境在线监测系统建设指南(山东省).pdf

TCS 07.060 o 56 DB37 山东省山巳ET且，万标准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目IJ1=1 本标准按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本标准白山东省海洋局提出并组织实施。本标准白山东省海洋标准化技术委员会归口。DB37/T 4091-2020 本标准起草单位:山东省海洋资源与环境研究院、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、可志强、宋鑫、赵文勇、刘爱英、马元庆。I DB37/T 4091-2020 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、站点边址、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宇(2016 ) 20号入海河流岸基在线监测站建设技术指南海环宇(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 onl ine 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 measuring syst em 在现场原有的既定位置上，将监测仪器直接浸人水体由进行白动分析测量的在线监测系统。3.3 取样测量系统sampl ing and measuring system 将特定水层水样输送至监测仪器进行白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 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。水深二三10m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、陆酸盐氮、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) 环境条件适直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 手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;宜采用聚服、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!T143-2011规定执行。6.2.5 岸基站站房建设参照海环宇(2016 ) 20号、海环宇(2016)21号文件执行。2 DB37/T 4091-2020 6. 2. 6 海洋浮动平台与海床基桩直采用钢结构，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 国家强制检走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。非强制检走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O6. 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Ao6. 3. 3 气象、水文及水质等监测参数技术指标参见附录Bo6.4 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。6.4.2 系统的数据采集频率:a) 水质传感器、测深仪数据至少可每15mi日采集1次:b) 气象传感器数据至少可每1min采集1次:c) 营养盐类数据至少可每1h采集1次:d) 波浪、海流、核辐射传感器数据至少可30min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1min、15min、30min、1h、2h、4h (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1min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15min、30min、1h, 2 h、4h (从零时起计算)之一;卫星通信系统最少达到每1h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1h、2h、4h (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;具备通讯异常萌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月Y也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二三5m2，警示灯可视距离二三4.5km;浮标体外舷侧需安装防碰护自去。6. 6. 2 浸入水下组件应达到IP68防护等级。3 DB37/T 4091-2020 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 暗件配置配置独立的通讯线路，数据传输速率二三10Mbps。供电电源为220V土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1ho 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。软件需具备实时采集与显示、报警判断与处理、系统日在、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Do7 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72h;因在线监测系统故障造成调试中断，在线监测灵统恢复正常后，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;试运行期间，系统民连续正常运行45cl以上。7. 2. 2 试运行期间进行于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1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4 DB37/T 4091-2020 海洋环境在线监测系统验收包括仪器设备及各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HJ731-2014附录C的规定执行。8.2 系统验收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6.16. 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180d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，有效工作时间二三99%。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。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，全面检奄各部分线路，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、重新技放。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O9.2.4 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5 DB37/T 4091-2020 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HJ731-2014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/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。6 DB37/T 4091-2020 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i呆1m5100 气温/C-1555 水温/C-440 风速Im/sO40 波局1m。15潮差1m。S表层流速Im/s。6相对湿度1%Or100 7 B. 1 气象附录B(资料性附录)检测项目技术指标气象项目的技术指标见表B.1o表B.1 气象项目技术指标参数测量范围准确度风速o m/s60 m/s 士5%风向。o360 士10降水量。mm/h200mm/h 士5%气压600 hPa1100 hPa 士1hPa 庐9.丁J皿曰20 C60C 士0.5c 相对湿度。90%时，:1:3 %; 。100% 90 %100 %时，:1:5 %。光照度20 lux200 000 lux 士5%太阳辐射量。r1500 W/旷1% 紫外结剂量o MEDs199 MEDs :1:5%每日总量紫外线辐射指数。lndex16 lndex 士.5%满量程水平能见度10 m20 000 m 10 % (10 m10 000 m) B.2 波浪波浪项目的技术指标见表B.20表B.2 波浪项目技术指标参数测量范围精度波高士20m 优于1%波周期1. 6 s 户33s 优于1%波向。o3600 3。B.3 剖面海流DB37/T 4091-2020 分辨率o. 1 m/ s 1 0.01 mm/h 0.1 hPa 0.1 c 1% 1 lux 光谱响应400nmr 1 100 nm 19.9 MEDs及以下为0.1MEDs;19.9 MEDs以上为1MEDs O. 1 lndex 1 m 分辨率0.01 m O. 1 s 10 测量范围-10 m/s10 m/s; 准确度:测量值的1%:!:O. 5 cm/s;最大剖面范围30m40 m;分层厚度1m4 m;最小盲区0.5m。B.4 表层海流8 DB37/T 4091-2020 流速1m/s时信号噪声为土2mm/s;流速:测量范围为om/s6 m/s，测量精度为读数的土1%;流向:测量范围为03600，测量精度为流向土30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om100 m;准确度:1:0.1%FS;分辨率0.01% FSo B.6 *5呆测量范围2m100 m;准确度0.1 m士0.1% (量程);分辨率O.OlmoB. 7水中j由测量范围03751.1 g/L;灵敏度0.281.1 g/L;准确度1% FSo B.8 CDOM (有色溶解有机物)测量范围O.18g/L375g/L;灵敏度O.18g/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水质定量分析的基本要求，对GB3097-1997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OB.9. 1.2 测量范围GB 3097-1997中规定的监测项Fi，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.309 DB37/T 4091-2020 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/C-540 / :1:0.05 o. 01 / 溶解氧/mg/L020 / :1:0.2 o. 005 自动清洗溶解氧饱和度/%0200 / :1:2 o. 05 / 电导率/mS/cm。90/ 士o.003 0.0005 自动清洗、自动温度补偿盐度。40/ 士1%O. 01 / 浊度。1OOONTU / :1:0.1% FS 0.04% FS 自动清洗、自动温度补偿pH 。14/ 士O.1 O. 01 3点校准、自动温度补偿叶绿素宜采用荧光法，自动清洗、。25011 g/L O. 5口g/L:1:0.2% FS 0.04% FS 自动温度补偿氨氮01000g/L 5% FS (或311 g/L) 士10%FS O. 001 O. 45m过滤器、自动清洗硝酸盐氮。500011 g/L 2% FS (或5g/L):1: 10% FS O. 001 O. 45m过滤器、自动清洗亚硝酸盐氮。r500g/L2% FS (或311 g/L) 土10%FS O. 001 O. 45m过滤器、自动清洗磷酸盐。50011 g/L 2% FS (或3g/L):1: 10% FS O. 001 O. 45m过滤器、自动清洗10 监测数据记录单位见表C.1o项目风速风向气温气压相对湿度降水量光照度太阳辐射量紫外线剂量紫外线辐射指数水平能见度水深流速流向波高波周期波向方位水色附录c(规范性附录)监测数据记录单位表C.1 监测数据记录单位记录单位项目m/s 水温。浊度。C电导率hPa 盐度% pH nml/h 溶解氧lux 化学需氧量W/m 叶绿素MEDs 碳氢化合物lndex CDOM m 氢氮m 硝酸盐氨m/s 亚硝酸盐氮。活性磷酸盐m 硅酸盐S 总磷。总氮f、重金属。DB37/T 4091-2020 记录单位。CNTU ms/cm 无量纲无量纲mg/L mg/L g/L g/L g/L g/L g/L g/L g/L g/L g/L g/L g/L 11 O. 1 实时采集与显示附录D(资料性附录)监控平台功能要求OB37/T 4091-2020 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。0.2 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。0.3 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，记录日在、内容、发生的时间等;各类日在、信息能根据类型查询。0.4 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。0.5 查询功能可通过由线、表格的形式显示实时数据、任何时间段的小时数据1分类分时段查询报警数据1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。0.6 安全性能数据传输采用力口密处理，监控软件具有操作权限设置功能，并具有于动自动的确认功能，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。O. 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。12 DB37/T 4091-2020 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、溢泊预警、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。13