《无人水面艇近岸水质采样作业规范（征求意见稿）》编制说明

1、 - 16 -珠海市地方标准无人水面艇近岸水质采样作业规范（征求意见稿）编制说明任务来源 2021年8月，依据珠海市市场监督管理局关于征集2022年度珠海市地方标准制修订计划项目的通知，珠海云洲智能科技股份有限公司联合珠海市东部生态环境监测中心向珠海市市场监督管理局递交了无人艇近岸水质采样作业技术规范地方标准制定申请材料。经过材料预审、立项评审和立项计划公示等环节，2021年12月，珠海市市场监督管理局印发了关于批准下达2022年珠海市地方标准制修订计划项目的通知，正式批准了珠海市地方标准制定计划项目无人水面艇近岸水质采样作业规范。该项目由珠海云洲智能科技股份有限公司作为标准主导单位，珠海市生

2、态环境局作为归口部门。标准制定的必要性和意义珠海市属于沿海城市，市内水域丰富，尤其是具有狭长广阔的海岸线，已成为珠海独特的风景线。近岸海水和地表水的水质采样监测和质量监管工作直接影响珠海市的城市形象，且监管工作任务繁重。尤其是对于涵洞、浅河渠以及存在复杂情况的危险水域，传统人工采样方式面临较大挑战。水质采样工作需要根据技术发展采用更为智能更高效率的方式和手段。无人艇已经在国内整个环保行业开展了大量的试点运用，在珠海市环境监测系统中也已经得到了实践应用。行业内水质采样无人艇其适应性和可靠性已经得到反复验证。无人艇体积小、吃水浅、可远程遥控或自主航行，采样数据可实时传输，具有作业效率高、作业范围广

3、、工作风险低、作业灵活等诸多优点。由于采样工作人员操控技能、不同无人艇功能性能等差异原因，目前无人艇采样作业过程中也存在许多不规范不科学不严谨的地方，影响无人艇采样过程和采样结果。目前并无无人船近岸水质采样作业技术规范的国家标准、行业标准以及广东省、珠海市地方标准。为更好地利用无人艇提高水质采样工作效率和工作质量，有必要对无人艇采样作业过程进行标准化和规范化。主要起草过程召开项目启动会2022年3月，项目主导单位珠海云洲智能科技股份有限公司联合珠海市东部生态环境监测中心，在情侣北路香山海洋科技港，组织召开了该标准启动会。启动会上确立了标准工作组成员，以及标准制定工作计划和时间安排，讨论形成无人

4、水面艇近岸水质采样作业规范（草案）。开展行业法规和标准整理为确保该标准内容与环保行业已经发布的法规、标准保持协调，不出现违反已有强制性标准情况，同时广泛吸收国内已有标准的成果经验，2022年4月-5月，标准起草小组成员根据标准工作计划，针对行业内已经发布的和正在编制的无人艇采样监测相关标准进行了文本查阅和全面梳理。在此基础上，对无人水面艇近岸水质采样作业规范（草案）进行了多次修改完善，形成无人水面艇近岸水质采样作业规范（工作组讨论稿）。已经发布实施的水质监测用无人艇相关的环保行业通用标准主要包括三个方面。一是水质监测项目的测定方法标准，具体如水质 浊度的测定 浊度计法（HJ 10752019）

5、水质 pH值的测定 电极法（HJ 11472020）等。二是水质在线自动监测仪产品标准，具体如水质自动采样器技术要求及检测方法（HJ/T 372-2007）等。三是水质采样和监测作业标准，具体如地表水自动监测技术规范（HJ 952017）近岸海域环境监测技术规范（HJ 4422020）污水监测技术规范（HJ 91.12019）突发环境事件应急监测技术规范（HJ 12252021）等。2020年7月生态环境部发布了关于征求国家环境保护标准意见的函。该环保行业标准主要规定了水质监测用无人艇技术性能和指标的要求及检验评估。中国质量检验协会和中国水利企业协会于2021年1月5日发布了两项团体标准无人船

6、船载水质监测系统（T/CAQI 169-2021）和水质监测无人船巡查作业技术导则（T/CAQI 170-2021）。无人船船载水质监测系统（T/CAQI 1692021）主要规定了无人船船载水质监测系统的组成、功能、技术要求、检验方法、标志、包装、运输及贮存等要求。该标准主要从船载水质监测系统的工作环境、监测参数、各单元功能、舱内舱外结构、电磁兼容性、通信要求、传感器安装等方面进行了规定，并提出了部分检验方法。水质监测无人船巡查作业技术导则（T/CAQI 1702021）主要对水质监测无人船巡查系统的组成、功能、作业（人员、安全、环境、维护保养）、巡查前准备（人员准备、作业准备）、巡查模式及

7、内容、资料的整理及提交、异常情况处置等内容进行了规范，适用于采用小型水质监测无人船（船长5m以下）对地表水进行的巡查作业。山东省市场监督管理局在2020年12月发布了山东省地方标准无人船近岸海水采样技术规范（DB 37/T 43002020 ）。该标准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。该标准属于水质监测用无人艇作业标准，适用于近岸海域基于无人船的海水采样工作。表1 无人水面艇近岸水质采样作业规范相关的主要参阅标准序号标准名称标准号1近岸海域水质自动监测技术规范HJ731-20142近岸海域环境监测点位布设技术规范HJ730-20143近岸海域环境监测

8、技术规范第一部分总则HJ442.1-20204近岸海域环境监测技术规范第二部分数据处理与信息管理HJ442.3-20205近岸海域环境监测技术规范第三部分近岸海域水质监测HJ442.8-20206近岸海域环境监测技术规范第九部分近岸海域应急与专题监测HJ442.9-20207近岸海域环境监测技术规范第十部分评价及报告HJ442.10-20208污水监测技术规范HJ91.1-20199水质样品的保存和管理技术规定HJ493-200910水质采样技术指导HJ494-200911水质采样方案设计技术规定HJ495-200912突发环境事件应急监测技术规范HJ589-201013环境监测质量管理技术导

9、则HJ630201114地表水自动监测技术规范（试行）HJ915-201715水污染物排放总量监测技术规范HJ/T92-200216PM10采样器技术要求及检测方法HJ/T93-200317水质自动采样器技术要求及检测方法HJ/T372-200718水质河流采样技术指导HJ/T52-199919地表水环境质量监测技术规范HJ91.2-202220地表水自动监测技术规范（试行）HJ/T915-201721海洋监测规范第3部分：样品采集、贮存与运输GB 17378.3-200722海洋监测规范 第4部分：海水分析GB 17378.4-200723无人船近岸海水采样技术规范DB37/T4300-20

10、2024水质监测无人船巡查作业技术导则T/CAQI170-202125无人船船载水质监测系统T/CAQI 169-202126水质监测用无人艇技术要求（试行）/开展产品研发应用情况调研设备选型是作业规范的重要内容，为保证无人艇的技术要求符合行业现状，2022年5月-6月，标准起草小组针对行业内主要水质监测用无人艇企业及产品开展了摸底调研，了解主要产品的研发设计和应用情况。在此基础上，对无人水面艇近岸水质采样作业规范（工作组讨论稿）进行了多次修改完善，形成无人水面艇近岸水质采样作业规范（工作组讨论二稿）。水质监测用无人艇系统主要构成可分为艇体平台、动力系统、控制系统、感知系统、定位系统、通信系统

11、、采样和监测任务模块等。在艇体平台方面，目前国内水质监测用无人艇的主流船体采用的是双体船型，以纤维复合材料为主，艇体长度基本在800mm2600mm左右。小部分也会采用单体或者三体船型。由于船体整体较小，耐波性较差，抗风浪等级主要在3-4级风、2级浪，所以国内开发设计的水质监测用无人艇主要用于河道、湖泊、水库等地表水的采样监测工作，少数型号的无人艇产品可用于近岸海域的水质采样监测。在动力系统方面，水质监测用无人艇普遍采用的是锂电池作为供能模块。在推进形式上，水质监测用无人艇基本采用喷泵或涵道式桨叶推进方式，其中以涵道式居多。目前行业内设计的采样监测用无人艇空载时的最大航速基本在6m/s以下。在

12、自主功能方面，采样监测用无人艇大部分都具备远程遥控和自主航行两种控制模式，且具备自主避障功能。除了感知避障功能，电量低或失联情况下的自动返航，也已经基本成为目前水质监测用无人艇的标配功能。小部分型号无人艇还具有采样点原位保持能力（超出采样点一定半径距离后能自动返回）。采样管路自清洗功能，目前还没有成为采样监测用无人艇的标配功能。极小部分型号产品只具备手动遥控作业模式。采样和监测作业模块基本都是选用环保行业已有的标准化采样器或监测传感器，由于受制于现有水样的处理方式、水质监测传感器技术、环保技术标准和法规、水质监测用无人艇实践经验等因素影响，目前水质监测用无人艇，仅能支持部分测定项目的水质可靠采

13、样或在线监测。根据装载的作业模块功能不同，目前设计开发的水质监测用无人艇具体可划分为三种不同产品类型：采样无人艇、采样监测无人艇和在线监测无人艇。采样无人艇只具备采样功能，根据采样能力，又可划分为单点采样无人艇和多点连续采样无人艇。组织召开标准研讨会2022年7月，标准主导单位珠海云洲智能科技股份有限公司邀请了水质管理、水质检测、无人艇研发等方面机构专家，在香山海洋科技港组织召开了无人水面艇近岸水质采样作业规范地方标准研讨会。根据专家意见和建议，标准起草小组对无人水面艇近岸水质采样作业规范（工作组讨论二稿）进行了多次修改完善，最终形成无人水面艇近岸水质采样作业规范（征求意见稿）。四、制定标准的

14、原则和依据，与现行法律法规、标准的关系加强标准的协调性。 在本标准起草过程中，标准起草小组查阅了大量的环保行业已有的技术标准，考查了相关条款在本标准中的适用性，为了保持本标准与已有环保行业标准的不出现矛盾冲突，保持本标准与原有标准技术内容的协调衔接，本标准的相关条款在适用的地方都尽量引用已有相关标准。保证标准的适用性。 在本标准起草过程中，标准起草小组在总结云洲无人艇产品多年使用作业的经验基础上，对水质监测无人艇行业产品及应用情况进行了充分摸底调研，充分吸纳了珠海市水质采样监测技术机构、环保管理机构的专家及一线工作人员的意见和建议，力求本标准内容科学合理、可操作性强，真正指导基于无人艇的采样作

15、业。体现标准的先进性。 在本标准起草过程中，标准起草小组充分查阅了行业内已经发布的相近的团体标准和省外地方标准，积极借鉴其中优秀的成果和经验。同时在考查无人艇作业实际的基础上，本标准融合了近岸海水和地表水的采样作业内容，以此增强本标准的适用范围和场景，在安全设计、交互控制等技术指标内容上，充分体现了行业内采样监测无人艇的最新技术开发成果。遵守标准的规范性。 在本标准起草过程中，标准起草小组严格按照环保行业标准管理办法、珠海市地方标准管理办法和GB/T 1.1的规定要求进行开展标准研制工作，力求标准制定过程严谨，语言和格式严格符合标准规范。五、标准主要技术内容（一）适用范围本文件规定了无人水面艇

16、（以下简称无人艇）进行近岸水质采样的监测项目、设备选型、环境条件、人员能力、准备工作、现场操作、质量控制、数据记录和作业安全等要求。本文件适用于无人艇进行近岸海水以及地表水的采样。规范性引用文件在标准起草过程中，本标准主要对以下文件进行了规范性引用：HJ 91.22022 地表水环境质量监测技术规范HJ 442.1 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 样品的保存和管理技术规定HJ 4942009 水质 采样技术指导术语和定义 本标准主要对水面无人艇、采样无人艇、自主航行、远程遥控等新兴

17、术语进行了界定。监测项目无人艇采样作业有一定的监测参数范围限制，明确无人艇采样作业的前提条件，是最基本的作业要求。因此本标准首先规定了适用于无人艇采样作业的监测项目要求：采样前应明确采样的目的和监测项目，对于宜进行原位监测、待测物易被采样管路或容器吸附以及不可进行水样分装的监测项目，不宜使用采样无人艇进行水质采样。采样无人艇设备选型选择合适的设备，是开展作业的首要工作。水质采样无人艇系统主要构成可分为艇体平台、动力系统、控制系统、感知系统、定位系统、通信系统、采样任务模块等。本条款基于作业场景、设备安全、先进技术成果等方面考虑，从水质采样无人艇系统的各个模块对采样无人艇应满足的基本技术指标提出

18、了要求：艇体方面，采样无人艇工作海况应至少达到3级风、0.5m浪要求。控制方面，采样无人艇宜同时支持手动遥控和自主航行两种控制模式。自主航行模式进行定点采样时具有原位保持能力，原位保持半径范围不超过4m。动力方面，空载状态下采样无人艇平静水域航行时的最高航速应不小于4m/s。通信能力方面，采样无人艇宜采用窄带数传电台、无线宽带专网、公网等多模式通信，实现通信稳定。采样无人艇手动遥控时通信距离应不小于500m，自主航行时的无线宽带专网通信距离应不小于2km，支持记录无人艇状态信息（位置、航向、姿态）和采样数据（采样位置、深度、时间）。定位功能方面，采样无人艇应装备有全球定位系统，平面定位精度应不

19、大于2.5m。感知功能方面，采样无人艇宜具有采样现场拍照和视频记录功能以及自主避障功能。采样模块方面，采样无人艇的采样单元应符合如下要求：采样器应符合HJ 442.32020中4.1.4.1要求；采样容器应符合HJ 4942009中6.1要求；水下最大采样深度不小于0.5m。交互系统方面，手持遥控器能至少实现对无人艇的控制，显示无人艇的工作状态，防尘防水等级满足IP46要求。岸基控制站应能设置采样参数，下发航行和采样指令，查看无人艇的工作状态，采样数据的实时存储和查询，防尘防水等级满足IP46要求。安全设计方面，采样无人艇宜采用喷泵或涵道式桨叶推进设计，具有防水草、防渔网缠绕功能。采样无人艇应

20、具备在航行作业过程中出现通讯中断、电量低于预设阈值时，自主返航至预设地点的功能。环境条件无人艇使用时虽然具有诸多优点，但并不是无所不能。本条款主要基于对无人艇设备安全和作业人员安全考虑，提出无人艇采样作业的环境条件要求：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。在强电磁干扰环境、雷雨、闪电、台风、4级以上海况等复杂环境条件下，不应进行无人艇采样作业。采样人员采样人员是作业过程中的关键因素，影响作业效率和质量。本条款结合水质采样监测标准中的人员已有要求和无人艇操控要求，提出以下内容：采样现场应至少配备两名以上工作人员，采样监测人员应具有水质采样监测工作资质，无人艇

21、操纵人员应经过无人艇操控技能培训。采样前准备本条款主要在于理顺无人艇采样作业的先后顺序和条理，明确无人艇采样作业的准备工作，主要内容包括：制定采样计划。采样前，采样负责人应按照HJ442.12020中4.4.1（海水采样）或HJ 91.22022中4.2.3.2（地表水采样）要求制定采样计划。准备采样用具。根据采样目的和计划要求，提前准备好无人艇、采样器、采样容器、样品瓶、水样保存剂和其他所需辅助设备等采样器材，以及个人防护用具等。检查无人艇状态。采样作业前，应检查采样无人艇的状态：检查无人艇各功能单元设备，应安装完备和牢固可靠；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；检查采样

22、容器，确认已按照HJ 442.32020中4.1.2（海水采样）或HJ 4932009中2.2.2（地表水采样）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。在岸端控制设备上设置采样任务参数（如采样点位，采样容量，采样深度等），规划采样航线，并确认无人艇安全布放和回收地点。采样现场操作针对无人艇采样作业时面临的两种常见场景，单点采样和多点连续采样，明确了大致的操作步骤，具体详见标准文本。样品保存水样采集回来的首要工作，就是对样品进行保存预处理。这在已有相关标准中有明确要求：将水样转移至样品瓶后，应按照HJ 442.3-2020中4.3.2（海水采样）或HJ 91.22022中4.2.4.6（地表水采样）要求进行样品的