DB37_T 4300-2020 无人船近岸海水采样技术规范 (1).pdf

ICS 07.060 CCS A 45 山东省地方标准 DB37/T 43002020 37 无人船近岸海水采样技术规范 Technical specification for coastal seawater sampling based on unmanned surface vehicle 2020-12-30 发布 2021-01-30 实施 山东省市场监督管理局 发 布 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专利的责任。本文件由山东省海洋局提出并组织实施。本文件由山东省海洋标准化技术委员会归口。本文件起草单位：自然资源部第一海洋研究所、山东省海洋资源与环境研究院、青岛博迈得海洋智能科技有限公司、山东省标准化研究院。本文件主要起草人：夏涛、宋秀凯、马元庆、秦华伟、何健龙、姜会超、苏博、侯恭差、侯梦溪、张世娟。无人船近岸海水采样技术规范 1 范围 本文件规定了无人船近岸海水采样的船只性能、采样航线、样品采集及无人船维护等技术要求。本文件适用于近岸海域基于无人船的海水采样工作。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。GB/T 12763.6 海洋调查规范 第6部分：海洋生物调查 GB 17378.3 海洋监测规范 第3部分：样品采集、贮存与运输 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 无人船 unmanned surface vehicle 利用无线电遥控和自动驾驶系统控制操作的非载人船只。3.2 续航里程 endurance mileage 无人船在最大的动力储备下可连续行驶的总里程。3.3 表层采样 surface sampling 使用无人船与表层采样器自动采集表层水样的过程。3.4 分层采样 stratified sampling 使用无人船与分层采样器自动采集多个指定水层水样的过程。3.5 定点采样 fixed point sampling 使用无人船与采样器，以某个坐标为参照点，使用动力系统使无人船保持在一定半径范围内进行表层或分层水样采集的过程。3.6 单点采样 single point sampling 使用无人船与采样器，以遥控或自动航行方式进行1个采样点水样采集的过程。3.7 多点连续采样 multipoint continuous sampling 使用无人船与采样器，按照规划的路径，以自动航行方式进行多个采样点连续水样采集的过程。3.8 手动操作模式 manual mode 使用遥控器操作无人船航行的模式。3.9 自动航行模式 auto mode 无人船按照事先规划的路线自动航行的模式。4 技术要求 4.1 无人船作业环境 无人船最大可作业海况不小于3级，最大可生存海况不小于4级。4.2 定位精度 平面定位误差不大于2.5 m。4.3 原位保持能力 无人船进行定点采样时偏离半径不大于10 m。4.4 通讯能力 无人船数传电台通讯距离不小于5 km，遥控器通讯距离不小于1 km。4.5 续航里程 无人船续航时间不小于3 h，续航里程不少于25 km。4.6 防护性能 无人船及各接口防护等级不小于IP67。4.7 自动返航 无人船通讯中断或电量过低或出现故障时，具有自动返航功能。4.8 动力及保护措施 无人船采用电动推进器，使用电池能源，单推进器功率不小于500 W，供电最高电压不超过60 V；推进器可实时反馈工作电压、电流和转速，具备堵转保护功能；无人船推进器配备防止水草或渔网缠绕装置。4.9 岸基控制系统 无人船需配备岸基地面控制基站，地面控制基站实时显示无人船姿态、航向、航速、电池电压、电流、经度、纬度等信息，并可进行航线规划、指令收发；可自动记录无人船航线轨迹、采样点坐标及采样时间。4.10 单波束测深仪 单波束测深仪水深测量误差不大于20 cm。4.11 采样器 采样器应符合如下要求：a)叶绿素浓度、初级生产力和新生产力，微生物，微微型、微型和小型浮游生物等调查项目的水样采样器和采样瓶应符合 GB/T 12763.6 技术要求；b)水质样品和溶解氧、生化需氧量、pH、浑浊度、悬浮物、重金属和营养盐等特殊样品的采样器和采样瓶应符合 GB 17378.3 技术要求；c)采样瓶具有进水和排气通道，具有较好的密闭特性，防止外部空气混入；d)溶解氧采样瓶进水口安装乳胶管，乳胶管长度不小于采样瓶内部高度；e)采用压力传感器测量分层采样器取水口所在深度，水深测量误差不大于 20 cm；f)采样器具有管路清洗功能；g)分层采样器最大可采样深度不小于 30 m。5 采样航线 收集分析采样海域资料，制作无人船作业底图，规划采样航线。需搜集资料如下：a)采样点坐标位置；b)海域使用现状相关资料；c)采样海域水深、水文相关资料。6 样品采集 6.1 采样前准备 采样前应对船体、动力系统、电源系统、通讯系统、传感器和自动采样器进行检查、校正，保持其处于正常工作状态，并保证检验合格。6.2 采样方式 6.2.1 无人船单点采样 无人船单点采样技术要求如下：a)采样人员使用手持遥控器或无人船控制软件，操控无人船航行至采样点；b)通过无人船控制软件开启表层或分层采样器开始水样采集，如果是分层采样分层方案按 GB 17378.3 规定执行；c)无人船以采样开始时坐标为原始参照点，进入定点采样模式；d)水样采集结束后无人船发送提示信息至无人船控制软件，同时无人船退出原位保持模式进入手动操作模式。6.2.2 无人船多点连续采样 无人船多点连续采样技术要求如下：a)在无人船控制软件上规划无人船航行路径，在航行路径上设置水样采集点，设定表层采样或分层采样命令，如果是分层采样分层方案按 GB 17378.3 规定执行；b)通过无人船控制软件或遥控器操作无人船进入自动工作模式；c)无人船航行至采样点，以采样点坐标为原始参照点，进入定点采样模式；d)水样采集结束后，无人船发送提示信息至无人船控制软件，同时无人船退出原位保持模式，继续航行至下一个水样采集点；e)无人船自动航行直至完成规划任务，完成所有水样采集后，无人船进入手动操作模式。6.3 水样采集 6.3.1 采样总体要求 无人船使用表层或分层采样器进行水样采集，采样过程应满足以下要求：a)无人船通过遥控或自动航行方式到达监测点，执行水样自动采集；b)在水样采集全过程，无人船位置与监测点的偏离不大于 10 m；c)表层采样器采样管为亚克力、PC、碳纤维等材质，长度不大于 1 m；d)分层采样器采样管为柔性橡胶管，内置 4 芯屏蔽线，单芯线径截面积不小于 0.25 mm2。其中 2芯用于压力传感器供电，2 芯用于压力传感器信号传输。采用 RS485 或 CAN 协议传输数据，有效传输距离不小于 100 m；e)使用蠕动泵或隔膜泵进行水样采集；f)采样流量不小于 1 L/min。6.3.2 表层采样 无人船进行表层采样任务，执行以下操作：a)下放采样管为垂直状态；b)进行管路清洗，通过采样泵抽取监测点海水进行管路清洗，过水量不小于采样管路体积的 2倍；c)进行水样采集，采样瓶装满后水泵停止工作；d)采样结束，收起采样管至水平状态；e)采样过程中同步记录采样日期、时间、经度、纬度、深度、采样瓶号；f)数据存储格式应满足附录 A 表 A.1 要求。6.3.3 分层采样 无人船进行分层采样任务，执行以下操作：a)根据当前水深及采样分层方案，确定分层采样的每层水深；b)将采样器进水口下放至第一个采样水层；c)进行管路清洗，通过采样泵抽取采样点当前水层海水进行管路清洗，过水量不小于采样管路体积的 2 倍；d)进行水样采集，采样瓶装满后水泵停止工作；e)重复 b)、c)、d)步骤，直至全部水层水样采集完毕；f)采样结束，收起采样管至初始状态；g)采样过程中同步记录每个采样层的采样日期、时间、经度、纬度、水深、采样瓶号等信息；h)数据存储格式应满足附录 A 表 A.1 要求。7 无人船维护 返航后应对无人船开展如下维护：a)使用淡水对无人船船体各部位进行冲洗；b)通过自动清理程序，使用淡水依次清洗管路，过水量不少于采样管路体积的 2 倍；c)无人船及采样器自然风干，阴凉处存放；d)如果无人船长期存放，定期对电池进行充电，以增加电池使用寿命。A A 附录A （规范性）采样数据记录表 采样数据记录格式见表A.1。表A.1 采样数据记录格式 序号 字段 单位 格式 1 日期 YYYYMMDD 2 时间 HHMMSS 3 经度 XXX.XXXXXXX 4 纬度 XX.XXXXXXX 5 水深 m XX.XX 6 采样深度 m XX.XX 7 采样瓶号 XX 8 采样操作人员 9 无人船船号 表层采样数据记录格式：$CYBC,日期,时间,经度,纬度,水深,采样深度,采样瓶号,采样操作人员,无人船船号 分层采样数据记录格式：$CYFC,日期,时间,经度,纬度,水深,采样深度,采样瓶号,采样操作人员,无人船船号