(高清版)GBT 42632-2023 海洋生态环境水下有缆在线监测系统技术要求

海洋生态环境水下有缆在线监测系统技术要求2023-05-23发布国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会I前言 12规范性引用文件 13术语和定义 24通则 25系统组成、功能与技术要求 35.1系统组成 35.2系统功能 35.3系统技术要求 4 76.1布设准备 76.2系统布放 76.3系统回收 76.4系统运行 77数据质量控制 8参考文献 9Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《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。本文件由中华人民共和国自然资源部提出。本文件由全国海洋标准化技术委员会(SAC/TC283)归口。本文件起草单位：国家海洋技术中心、同济大学、浙江大学、上海亨通海洋装备有限公司、中天海洋系统有限公司、国家海洋环境监测中心、中船海洋探测技术研究院有限公司。1海洋生态环境水下有缆在线监测系统技术要求本文件规定了海洋生态环境水下有缆在线监测系统(以下简称“系统”)的组成、功能与技术要求、布设、运行和数据质量控制等要求。本文件适用于近海、极地海域的系统的设计、建设和运行。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。GB4793.1测量、控制和实验室用电气设备的安全要求第1部分：通用要求GB/T8566系统与软件工程软件生存周期过程GB/T12763(所有部分)海洋调查规范GB17378.2海洋监测规范第2部分：数据处理与分析质量控制GB17378.3海洋监测规范第3部分：样品采集、贮存与运输GB17378.4海洋监测规范第4部分：海水分析GB17378.7海洋监测规范第7部分：近海污染生态调查和生物监测GB/T17502海底电缆管道路由勘察规范GB/T17626.5电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验GB/T18480海底光缆规范GB18523水文仪器安全要求GB/T21431—2015建筑物防雷装置检测技术规范GB/T32065.2海洋仪器环境试验方法第2部分：低温试验GB/T32065.3海洋仪器环境试验方法第3部分：低温贮存试验GB/T32065.4海洋仪器环境试验方法第4部分：高温试验GB/T32065.5海洋仪器环境试验方法第5部分：高温贮存试验GB/T32065.7海洋仪器环境试验方法第7部分：交变湿热试验GB/T32065.8海洋仪器环境试验方法第8部分：温度变化试验GB/T32065.10海洋仪器环境试验方法第10部分：盐雾试验GB/T32065.14海洋仪器环境试验方法第14部分：振动试验GB/T32065.15海洋仪器环境试验方法第15部分：水压试验GB/T32065.19海洋仪器环境试验方法第19部分：浸渍试验GB/T51190海底电力电缆输电工程设计规范GB/T51191—2016海底电力电缆输电工程施工及验收规范CB/T4387—2013声纳用水密连接器23术语和定义下列术语和定义适用于本文件。离陆地较近的海域。注：中国近海通常指由渤海、黄海、东海、南海以及台湾东侧太平洋海区等所组成的海域。注：当系统包含多个海底基站时，部分海底基站(通常称为海底次基站或次接驳盒)的电压输入来自其他海底基站(通常称为海底主基站或主接驳盒)的电压转换。岸基站与海底主基站之间、各海底主基站之间的连接海缆。注：通常包括海底电缆和海底光电复合缆两种类型。海底主基站与海底次基站之间的连接海缆。注：通常包括海底电缆和海底光电复合缆两种类型。4通则4.2系统应能够连续、实时在线监测海洋生态环境，监测频次应能反映海洋生态环境变化。4.3系统应根据需求配置各组成部分的设备(含各组成部分间的接口)和安装结构，应符合现场作业条件和环境保护的要求。4.4系统中应用的海洋仪器设备，应符合国家法定计量检定或校准要求，不满足条件时，应提供相应的检测证书或比对报告。4.5系统设计前应明确系统建设、运行与维护的环境条件及技术要求，包括但不限于以下内容：b)岸基站使用场地与电力供应、互联网接入条件；c)拟布放海域已有海缆情况；f)成果要求；3g)资料整理与验收要求；h)其他特殊要求。5系统组成、功能与技术要求5.1系统组成5.1.1系统由岸基站、海底主基站、海底次基站、主干缆、分支缆、监测仪器及连接组件组成，见图1,其中，海底主基站、海底次基站可根据系统应用需求增减。海底主海底主基站海底次海底次基站海底主基站分支缆图1系统组成示意图5.1.2岸基站由电源、通信设备、授时设备、存储设备、服务器、显控设备、管理软件和状态监控软件等组成，用于系统校时、海底基站供电、运行状态监控与监测数据接收、存储及管理分发。管理软件应包括但不限于数据接收、实时显示、设备配置等功能单元。状态监控软件应包括但不限于工作状态实时显示、统计分析等功能单元。5.1.3海底主基站将岸基站经主干缆传输的电能进行电压转换，分配给不同的监测仪器及海底次基站，并实现与岸基站、海底次基站之间的数据传输、解析与转发。5.1.4海底次基站将海底主基站经分支缆传输的电能进行电压转换，分配给不同的监测仪器，并实现与海底主基站、监测仪器之间的数据解析、转发。5.1.5岸基站与海底主基站之间、各海底主基站之间通过主干缆连接，实现电能与数据的传输。5.1.6海底主基站与海底次基站通过分支缆连接，实现电能与数据的传输。5.1.7监测仪器用于海洋生态环境要素监测。5.1.8连接组件由水密连接器和水密线缆组成。5.2系统功能5.2.1海洋生态环境监测系统应具备4.1中海洋生态环境监测要素的实时监测功能。系统宜具备根据应用需求，设置监测仪器数据采集频次的功能。海底基站和监测仪器上电后，应自动按预先设定频次，向岸基站传输环境数据和状态数据。系统应具备设备运行状态监控和故障报警等功能，包括但不限于以下功能：a)实时监测岸基站电源的电压、电流等数据，以及通信设备工作状态、数据管理软硬件的运行状态等；4b)实时监测海底基站输入和输出接口的电压、电流、运行环境、工作状态等数据，并可控制海底基站的输出供电开关；c)实时监测安装的监测仪器的运行状态，并可控制监测仪器的启动、停止与复位等；d)具备自诊断功能，发生异常时实时警报；e)具备自保护功能，非主要部件发生短路、漏水等故障时可实现故障隔离。系统数据包括环境监测数据、系统配置及运行状态数据，数据管理包括但不限于：a)按密级界定要求进行分类存储、转发和管理；b)建立海洋生态环境监测实时数据库，用于实时存储更新接收到的监测仪器测量数据；c)建立海洋生态环境监测历史数据库，用于长期存储所有接收到的监测仪器测量数据；d)建立设备配置及运行状态数据库，用于存储更新系统、仪器设备及组成单元的配置参数和运行状态数据；e)建立数据管理软件，用于查询、绘制、分析和导出环境监测数据和系统配置及运行状态数据；f)建立运行监控软件，用于系统仪器设备状态的在线监控监视及告警。系统内各组成部分的设备工作时间应具有同一时间基准。系统应支持以下一种或多种时间同步方式：a)串行通信传输时间同步数据包；b)网络时间同步协议(NTP)/简单网络时间同步协议(SNTP);c)精确时间同步协议(IEEE1588);d)秒脉冲同步信号(PPS)。5.3系统技术要求岸基站设备配置满足但不限于以下规定。a)岸基站电源的输出电压应按系统水下负载总功耗、海缆长度和供电导体规格等确定。b)岸基站电源宜具备电压调节和电压、电流显示功能，应具备输出过压、输出过流、输出过载、输出短路和过温等保护功能，应具备良好的防雷(极地海域除外)、防潮、防尘、防盐雾性能与接地保护。c)岸基站宜按GB51194的要求配备稳压装置和交流不间断电源(UPS)装置。d)岸基站存储设备应具备环境数据、工作状态数据不少于90d的存储能力。e)岸基站通信设备应具备互联网或业务专网接入功能，具备与海底基站信息交换功能；选型时宜选取具有快速以太网接口的设备，当采用海底光电复合缆时，应选取带有光纤接口的设备，当系统与外网交换信息时，宜按GB/T22239的要求配备防火墙、入侵检测系统等安全防护设备。f)防雷设计应符合GB/T21431—2015的要求，电涌保护应符合GB/T21431—2015中的要求。5g)岸基站软件应满足5.1.2、5.2.2和5.2.3的要求，软件界面应友好、易操作，开发过程应符合GB/T8566中的规定。海缆配置满足但不限于以下规定：a)技术设计和检验检测应符合GB/T18480和GB/T51190的规定；b)应按系统载流、耐压、导体电阻、绝缘和通信带宽的需求，选择相应规格的海缆；d)陆上段需考虑防鼠咬、蚁噬等；e)需考虑防磨措施，布放在极地等寒冷海域时，还需考虑海冰影响，采取耐切割、耐磨等保护措施。海底基站设备满足但不限于以下要求：a)整体结构应易于布放与回收，当布放在近岸浅海区域时，应采取防拖网措施；b)当海底主干缆采用海底光电复合缆时，海底基站应具备海缆入舱密封结构，实现通信光纤与供电导体分离，应具备不低于1000Mbps的通信光口，输出接口与监测仪器可采用纯电湿插拔或干插拔连接器；c)海底基站输入电压应具备宽电压输入范围适应性和较强的浪涌抑制性能，防浪涌性能设计应符合GB/T17626.5的要求；d)海底基站输出电压应稳定，每一路输出均应具备输出电压、电流检测，输出过流、短路保护功能；e)海底基站应按需提供EIARS232/RS422/RS485、以太网等通信接口和12V/24V/48V或高压等直流供电接口，且留有扩展接口；f)海底基站应具备适用于应用环境的水密、抗压、防腐、防生物附着性能和良好的散热性能。监测仪器满足但不限于以下规定：a)应满足GB18523的规定；b)宜选取适用于海洋水下长期工作的监测仪器；c)宜选取满足e)接口形式的监测仪器；d)剖面测量时，标准层深设置可参照GB/T12460—2006中附录A的规定；e)海水温度、盐度等传感器水下连续工作时长宜不小于6个月，酸碱度、溶解氧、浊度、叶绿素a等传感器水下连续工作时长宜不小于1个月。水密连接器应符合CB/T4387—2013中第4章的规定。环境监测数据的元数据模式宜按HY/T136的规定执行。环境监测数据的存储记录宜按HY/T0301的规定执行。当监测数据内容在HY/T0301中6系统设备应在布放实施前根据实际需求和条件完成但不限于以下环境试验：a)低温试验：按GB/T32065.2的规定执行，低温选取宜不高于拟布放海域的历史最低水温；b)低温贮存试验：按GB/T32065.3的规定执行，低温选取宜不高于拟布放海域的历史最低气温；c)高温试验：按GB/T32065.4的规定执行；d)高温贮存试验：按GB/T32065.5的规定执行；e)交变湿热试验：按GB/T32065.7的规定执行，低温选取宜不高于拟布放区域历史最低气温，高温选取宜不低于拟布放区域历史最高气温；f)温度变化试验：按GB/T32065.8的规定执行：h)振动试验：按GB/T32065.14的规定执行；i)水压试验：按GB/T32065.15的规定执行；j)浸渍试验：按GB/T32065.19的规定执行；k)腐蚀试验：可按GB/T6384的规定执行。系统重要组成设备或部件宜根据系统实际应用需求考虑冗余配置和故障隔离措施，包括但不限于电源、存储设备和监测仪器，且单个监测仪器发生故障时，不应影响系统其他部分运行。监测仪器可参照GB/T13972的规定执行。系统的水下组成部件应具备良好水密性能，且应根据系统布放海域的最大水深，满足GB/T32065.15的水压测试要求。系统软件宜按GB/T15532—2008中第8章的规定或用户要求进行软件测试。系统应提供故障诊断工具，易于工作人员快速找到故障位置和原因。系统组成部件应有防差错及识别标志，保证维修的安全，防止维修差错。系统应具备完整的说明书、使用手册和维修维护手册。岸基设备安全性应符合GB4793.1的有关规定，水下设备安全性应符合GB18523的有关规定。近海海域系统宜按GB/T21714.1—2015中第7章的规定，具备岸上雷电防护措施。极地海域宜根据实际情况采取适宜的防护措施。海底基站应按规定采取必要的防雷电干扰和安全保护措施，在远区雷电环境条件下应能正常工作，在本地雷电环境条件下不应损坏。海底基站的防雷等级宜满足GB/T3482的相关规定。系统需考虑应对海底地质灾害、水动力环境、渔船拖网、航行抛锚等情况的安全防护措施。结冰海域应具备应对海冰变化的安全防护措施。系统应按监测数据定密等级的不同，设置相应的安全保护措施，数据传输可采用VLAN实现网络规划，数据管理软件的安全体系框架宜按HY/T240的规定执行。系统软件应具备对人工误操作、恶意破坏等行为的防护措施。76.1布设准备系统布放前应完成施工许可、路由勘察、施工方案、现场保障条件等准备工作，施工方案宜包括系统布放前应根据使用监测仪器的不同特性和环境条件，做好生物附着防护措施。海缆路由勘察应按GB/T17502执行。应了解布放海域海上活动和海底设施情况，协调好与相关利益方的关系。海底基站布放位置宜避开地质灾害区，选取粗粒砂底质、地形坡度不大于20°的区域，当布放区域底质为淤泥时，基站结构应具有防沉降、防泥覆设计。海缆登陆处宜选择地形平缓开阔，便于人工敷设和光缆登陆作业的区域，海岸附近潮流较应发布施工公告，宜设置标识等警示牌，避免作业时受到其他作业行为的干扰或破坏。系统布放、回收选用的船舶应适应当地海区、易于作业，并满足系统水下部分总重量和体积等要求，船舶设备宜符合GB/T51191—2016中3.3的规定。极地海域作业时，宜根据现场条件选择作业船舶设备。6.2.1应按施工方案实施系统布放作业。6.2.2海缆的铺设和保护应符合GB/T51191—2016中第5章的规定。6.2.3当布放海底基站和监测仪器时，宜实时观测海流状态，优先选取平流期实施，布放在极地等寒冷海域时，还应观察海冰情况，宜优先选取无冰期实施。6.2.4布放完成后，应先进行系统联调测试，测试正常后作业船舶再撤离。6.3.1应按施工方案实施系统回收作业。6.3.2系统回收前应搜集、要求的内容，以确定作业窗口期，同时避免作业时受到其他作业船舶的干扰。6.3.3船舶应适应当地海区、易于回收，船舶设备宜符合的规定。6.3.4回收作业时满足但不限于以下要求：a)系统应处于断电状态；b)作业船舶锚定应避开系统水下设施；c)应确定水下设施姿态并记录后再进行回收。6.4.1系统布放完成后，宜进行不少于1个月的试运行。86.4.2试运行期间应同时满足但不限于以下要求：a)系统稳定运行时间累计不小于试运行时长的90%;b)系统各项功能现场运行正常；c)环境监测数据比对结果在有效范围内且趋势变化一致。6.4.3应定期巡视检查系统设备运行状态。6.4.4应定期对系统工作状态数据进行统计分析。6.4.5故障响应时间不宜超过12h,故障处理宜根据天气和海况确定。6.4.6系统宜根据传感器、海底基站、海缆等运行状况和现场作业条件，综合判定回收保养、修理或更换工作。6.4.7运行期间应按7.2的要求定期进行数据比对。7数据质量控制7.1系统数据接收率宜不低于95%。7.2应进行数据比对，比对方法可采取同时刻、近似站位的取样分析比对方法，也可采取原位比对方法。采用取样分析比对方法，应按GB17378.2、GB17378.3、GB17378.4和GB17378.7中的规定执行。数据比对结果原则上误差范围在被测仪器的准确度指标范围内的均为合格。当比对数据类型在现有标准中没有相关规定时，可采取用原位比对方法。采用原位比对方法，用于比对的监测仪器的技术指标应不低于被比对的监测仪器，数据比对结果符合6.4.2c)的可视为合格。7.3观测