地表水环境质量智慧监测系统测试方案.docx
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地表水环境质量智慧监测系统测试方案
地表水环境质量智慧监测系统测试方案
1、测试依据
（1）《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T91-2002）
（2）《地表水自动监测技术规范》（HT915-2017）
（3）《环境水质监测质量保证手册（第二版）》
（4）《国家地表水环境质量监测网监测任务作业指导书》（环办监测函〔2017〕249号）
（5）pH水质自动分析仪技术要求（HJ/T96-2003）
（6）电导率水质自动分析仪技术要求（HJ/T97-2003）
（7）浊度水质自动分析仪技术要求（HJ/T98-2003）
（8）溶解氧（DO）水质自动分析仪技术要求（HJ/T99-2003）
（9）高锰酸盐指数水质自动分析仪技术要求（HJ/T100-2003）
（11）氨氮水质自动分析仪技术要求（HJ/T101-2003）
（12）总氮水质自动分析仪技术要求（HJ/T102-2003）
（13）总磷水质自动分析仪技术要求（HJ/T103-2003）
（14）数值修约规则与极限数值的表示和判定（GB/T8170-2008）
2、测试内容与要求
（1）测试水站类型及内容
本方案适用于微型水质自动监测系统的测试。
监测项目为常规五参数（水温、pH、溶解氧、电导率、浊度）、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮、叶绿素a共10项。
高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮、叶绿素a监测频次为每2小时测定1次；常规五参数在每周一10:
15～10:
50期间监测频次为每分钟测定1次，其余时间监测频次为每2小时测定1次。
表1水质自动监测仪器分析方法
序号
项目
方法
1
水温
热电阻或热电偶
2
pH
玻璃电极法
3
溶解氧
电化学法、荧光法
4
电导率
电极法
5
浊度
光散射法
6
高锰酸盐指数
高锰酸钾氧化法
7
氨氮
纳氏试剂光度法
水杨酸光度法
氨气敏电极法
8
总磷
过硫酸钾消解-钼酸铵分光光度法
9
总氮
过硫酸钾消解-紫外分光光度法
10
叶绿素a
荧光法
（2）场地及水质
微型水质自动监测系统测试场地位于御临河黄印和梁滩河童善桥。
系统测试水样由重庆市生态环境监测中心统一提供，各监测项目浓度范围见表2。
表2黄印测试场地水质状况
序号
监测项目
浓度范围
序号
监测项目
浓度范围
1
水温（℃）
15.0~30.0
6
高锰酸盐指数
（mg/L）
2.0~8.0
2
pH（无量纲）
6.00-9.00
7
氨氮（mg/L）
0.02~2.00
3
溶解氧（mg/L）
6.00~13.00
8
总磷（mg/L）
0.020~0.200
4
浊度（NTU）
10.0~100.0
9
总氮（mg/L）
0.10~10.00
5
电导率（μS/cm）
300.0~800.0
童善桥测试场地水质状况
序号
监测项目
浓度范围
序号
监测项目
浓度范围
1
水温（℃）
15.0~30.0
6
高锰酸盐指数
（mg/L）
2.0~8.0
2
pH（无量纲）
6.00-9.00
7
氨氮（mg/L）
0.05~2.00
3
溶解氧（mg/L）
6.00~13.00
8
总磷（mg/L）
0.10~0.50
4
浊度（NTU）
10.0~100.0
9
总氮（mg/L）
0.50~10.00
5
电导率（μS/cm）
300.0~800.0
（3）时间安排
本次系统测试时间为2周14天。
黄印与童善桥同步开展测试工作。
测试具体时间另行通知。
（4）测试内容与方式
（1）系统功能
时间：
根据组织方统一安排
频率：
1次
考核方式：
统计平台采集系统功能数据及专家组现场检查
（2）实际水样比对
时间：
比对测试期间（14天内）
频率：
3次/周
指标：
指标为高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮、叶绿素a；
考核方式：
微型站自动监测结果与手工监测数据结果比较，相对误差考核标准见下表。
监测指标
高锰酸盐指数
氨氮
总磷
总氮
叶绿素a（参考项目）
微型水站考核标准
HT915-2017表A.2
HT915-2017表A.2
HT915-2017表A.2
HT915-2017表A.2
±20%
HT915-2017表A.2：
当仪器测定浓度劣于Ⅳ类水质时，相对误差在20%以内；
当仪器测定浓度在Ⅱ类水质和Ⅳ类水质（含Ⅳ类水质）之间时,相对误差在30%以内;
当仪器测定浓度在4倍检出限和Ⅱ类水质（含Ⅱ类水质）之间时,相对误差在40%以内。
（3）五参数样品核查
时间：
比对测试期间（14天内）
频率：
1次/周，固定周一10:
00~11:
00期间完成
指标：
pH、溶解氧、电导率和浊度
考核方式：
与标准溶液比较，考核标准见下表（pH考核绝对误差，溶解氧、电导率、浊度考核相对误差）。
监测指标
pH
溶解氧
电导率
浊度
考核标准
≤±0.10pH
≤±10%
≤±5%
≤±10%
（4）数据有效率
针对九参数（常规五参数、高锰酸盐指数、氨氮、总磷和总氮）的测定数据进行数据有效率计算。
单个参数的数据有效率为该参数测试期间的有效数据与理论应测数据的比率；常规五参数的数据有效率为水温、溶解氧、pH、浊度和电导率5参数测试期间的有效数据之和与这5个参数理论应测数据之和的比率。
有效数据的判定依据包括：
零点校正液核查、量程校正液核查、24小时零点和量程漂移、常规五参数（不包括水温）样品核查。
1零点校正液核查
时间：
比对测试期间（14天内）
频率：
1次/天，固定每天0∶00进行
指标：
高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮
考核方式：
与零点校正液比较，绝对误差考核标准见下表，不满足考核标准，前24小时数据为无效数据。
监测指标
高锰酸盐指数
氨氮
总磷
总氮
考核标准
≤±1.0mg/L
≤±0.20mg/L
≤±0.020mg/L
≤±0.30mg/L
2量程校正液核查
时间：
比对测试期间（14天内）
频率：
1次/天，固定每天1∶00进行
指标：
高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮
考核方式：
与量程校正液比较，相对误差考核标准见下表，不满足考核标准，前24小时数据记无效数据。
监测指标
高锰酸盐指数
氨氮
总磷
总氮
考核标准
≤±10%
≤±10%
≤±10%
≤±10%
324小时零点和量程漂移
参考测试结果计算方法，针对每天高锰酸盐指数、氨氮、总磷和总氮的零点校正液核查和量程校正液核查结果进行仪器24小时零点和量程漂移计算，考核标准见下表，不满足判定标准，前24小时数据为无效数据。
监测指标
高锰酸盐指数
氨氮
总磷
总氮
24小时零点漂移考核标准
≤±5%
≤±5%
≤±5%
≤±5%
24小时量程漂移考核标准
≤±10%
≤±10%
≤±10%
≤±10%
4五参数样品核查
pH、溶解氧、电导率和浊度4参数样品核查结果与考核标准比较，考核标准见1.（3），不满足考核标准，前一周数据为无效数据。
本次测试项目及测试频次要求见表3。
表3测试内容及频次
序号
项目
测试频次
针对因子
1
系统功能检查
1次
系统功能
2
实际水样比对测试
3次/周
高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮、叶绿素a
3
五参数样品核查
1次/周
pH、溶解氧、电导率、浊度
4
数据有效率
14天
常规五参数、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮
三、测试要求
每个参与测试方在场地面积限制范围内，在黄印和童善桥各提供1套完整的微型水质自动监测系统和管理平台参与测试。
测试系统必须完整独立并具备表6中要求的功能，微型水站自动监测系统应由采水单元、配水及预处理单元、分析单元（水温、pH、溶解氧、浊度、电导率、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮）、控制单元和数据传输单元等组成。
参与测试的自动在线监测系统的安装、调试、运输及运维均在组织方统一安排下自行负责，所有数据均需按规定协议（附件1、附件2）上传至各自平台，并提供独立账号给组织方，以便组织方核查。
相关测试设备，待测试完成后，测试设备在规定的时间内，由其自行拆除和取回。
潜在测试方在报名后进行现场测试之前，须向组织方提交相关资料。
具体资料包括：
（1）产品说明书：
系统的各项物理指标，包括但不限于系统及各组成单元尺寸、重量、功耗等参数；系统配水管路示意图等；仪器的结构原理；仪器参数包括品牌、型号、量程范围、检出限、精密度、准确度、量程漂移、零点漂移、水样用量、废液量等参数；自动监测系统软件版本；
（2）系统内每台自动监测仪器对外通讯协议；
（3）系统的关键零部件清单、品牌及对应的证明材料，包括系统内每一台仪器的关键零部件清单型号、品牌及对应的证明材料，整机外观照片和主要零部件照片等；
（4）系统安装调试计划，每次运维的内容、计划安排以及预计用时等；
（5）所用试剂名称、品牌及纯度与生产商。
四、手工标准分析方法检测
组织方将委托2家具有CMA资质认定的机构进行手工标准分析方法检测。
以2家检测机构有效检测结果的算术平均值作为比对依据。
2家检测机构各监测项目的相对偏差应在合理范围内，否则数据无效。
监测指标
高锰酸盐指数
氨氮
总磷
总氮
实验室间考核标准
≤±25%
≤±20%
≤±10%
≤±10%
五、测试规则
（一）安装调试
各公司的场地位置抽签决定，确定后不得更换。
参与测试的自动监测系统应在规定时间内完成安装调试，并与管理平台联网。
如因测试方自身原因导致数据不能上传，后果自负。
场地内仅允许安装微型水质自动监测系统及辅助设施。
微型站占地面积为2-3平方米。
（二）系统运行要求
进入测试的自动监测系统，高锰酸盐指数、氨氮、总磷和总氮每天固定0点进行零点校正液核查，1点进行量程校正液核查，自0点起，0:
00、2:
00、4:
00、6:
00、……22:
00，每隔2小时采集一次水样分析，每天12个数据；常规五参数在0:
00、2:
00、4:
00、6:
00、……22:
00，每隔2小时采集一次水样分析；数据按整点格式上传至管理平台。
常规五参数在每周一10:
15～10:
50期间监测频次为每分钟测定1次，数据按整分钟格式上传至管理平台。
监测数据允许补发，补发数据范围为：
每周一20:
00～每周四14:
00时间段内的数据需在周四14:
00前补发完成；每周四17:
00～下周一8:
00时间段内的数据需在下周一8:
00前补发完成。
系统运行期间严禁进行本测试方案要求外任何形式的核查与校准。
（三）系统维护要求
进入测试的自动监测系统，每周一9:
00～17:
00、每周四14:
00～17:
00期间由各测试方自行维护，运维期间场地内各公司的运维人员不得超过2人。
运维期间数据不纳入后续统计评价。
各公司的运维人员需持公司授权委托书，并佩戴组织方发放的胸牌入场，严禁串岗，在系统维护完毕后立即离开测试场地，不得逗留。
其余时间组织方将封闭测试场地，测试方人员不得进入。
（四）五参数样品核查测试
五参数样品核查由测试方自行测试，核查样品由组织方每周一早上9:
00～10:
00统一发放。
每周一10:
00～11:
00对五参数仪器中浊度、pH、电导率和溶解氧进行样品核查测试。
浊度核查数据以10:
15～10:
20期间平台读取数据为准，pH核查数据以10:
25～10:
30期间平台读取数据为准，电导率核查数据以10:
35～10:
40期间平台读取数据为准，溶解氧核查数据以10:
45～10:
50期间平台读取数据为准。
如遇系统故障则认定为缺测一次，不得在系统维修后补测。
（5）零点校正液和量程校正液核查测试
每天0:
00定时测定零点校正液，每天1:
00定时测定量程校正液，得到零点校正液和量程校正液核查数据。
每周一，组织方会给各测试方发放零点校正液和量程校正液，供系统进行零点校正液和量程校正液核查测试。
零点校正液核查时不允许屏蔽负值。
（6）测试样品的采样和测试
每周3次，由专业人员严格按照《地表水和污水监测技术规范》采样，分析方法和质控措施遵守《国家地表水环境质量监测网监测任务作业指导书》的要求。
（7）系统功能检查
组织方将组织专家按照表6内容对微型水质自动监测系统功能进行检查。
（八）其他
测试过程严格禁止任何形式的弄虚作假行为，组织方有权开展不定期的质量控制工作。
六、测试结果
（一）计算方法
（1）实际水样比对相对误差计算方法
系统与标准分析方法数据之间的误差计算如下：
相对误差
式中：
—系统测定值，mg/L；
—标准分析方法测定值，mg/L。
（2）样品核查相对误差计算方法
系统分析数据与样品值之间的误差计算如下：
绝对误差
相对误差
式中：
—系统测定样品的测量数值，mg/L或NTU或μS/cm；
—样品标准值，mg/L或NTU或μS/cm。
（3）24小时零点漂移计算方法
式中：
ZD—24小时零点漂移；
—第i天零点校正液测量值，mg/L；
—第i-1天零点校正液测量值，mg/L；
S—规定量程值，mg/L。
微型自动监测系统测地表水中：
高锰酸盐指数为10.0mg/L，氨氮为5.00mg/L，总磷为1.000mg/L，总氮为10.00mg/L。
（4）24小时量程漂移计算方法
式中：
—24小时量程漂移；
—第i天量程校正液测量值，mg/L；
—第i-1天量程校正液测量值，mg/L；
S—规定量程值，mg/L。
微型自动监测系统测地表水中：
高锰酸盐指数为10.0mg/L，氨氮为5.00mg/L，总磷为1.000mg/L，总氮为10.00mg/L。
（二）测试结果计算的修约标准
在测试计算中，所有计算过程的修约方法遵守《数值修约规则与极限数值的表示和判定》要求，具体监测项目的小数位数见表4。
表4具体指标修约小数位数
指标
保留小数位数
相对误差（%）
0
水温（℃）
1
pH（无量纲）
2
溶解氧（mg/L）
2
电导率（μS/cm）
1
浊度（NTU）
0
高锰酸盐指数（mg/L）
1
氨氮（mg/L）
2
总磷（mg/L）
3
总氮（mg/L）
2
叶绿素（mg/m3）
3
（三）测试结果的汇总
测试结束后，根据14天参测系统的运行情况，用平台数据生成表7～表10。
项目组织方会同专家组按照表7～表10要求对测试结果进行汇总。
2套系统分别评分，最后取平均值，评出前三名（评分细则见表5）。
表5微型水质自动监测系统测试评分
微型水质自动监测系统测试评分（100分）
微型水质自动监测系统测试
实际水样比对
50
考核氨氮、高锰酸盐指数、总氮和总磷4个监测项目的自动监测与实际水样监测的比对结果的合格率，相对误差在规定范围内内视为合格。
氨氮：
85%≤实际水样比对结果合格率≤100%，得12.5分；
75%≤实际水样比对结果合格率＜85%，得9.5分；
60%≤实际水样比对结果合格率＜75%，得6.5分；
实际水样比对结果合格率＜60%，得0分；
高锰酸盐指数：
85%≤实际水样比对结果合格率≤100%，得12.5分；
75%≤实际水样比对结果合格率＜85%，得9.5分；
60%≤实际水样比对结果合格率＜75%，得6.5分；
实际水样比对结果合格率＜60%，得0分；
总氮：
85%≤实际水样比对结果合格率≤100%，得12.5分；
75%≤实际水样比对结果合格率＜85%，得9.5分；
60%≤实际水样比对结果合格率＜75%，得6.5分；
实际水样比对结果合格率＜60%，得0分；；
总磷：
85%≤实际水样比对结果合格率≤100%，得12.5分；
75%≤实际水样比对结果合格率＜85%，得9.5分；
60%≤实际水样比对结果合格率＜75%，得6.5分；
实际水样比对结果合格率＜60%，得0分；
数据有效率
45
考核常规五参数（水温、pH、溶解氧、浊度、电导率）、氨氮、高锰酸盐指数、总氮和总磷9个监测项目的数据有效率。
五参数：
90%≤数据有效率≤100%，得9分；
85%≤数据有效率＜90%，得6分；
数据有效率＜85%，得0分；
氨氮：
90%≤数据有效率≤100%，得9分；
85%≤数据有效率＜90%，得6分；
数据有效率＜85%，得0分；
高锰酸盐指数：
90%≤数据有效率≤100%，得9分；
85%≤数据有效率＜90%，得6分；
数据有效率＜85%，得0分；
总氮：
90%≤数据有效率≤100%，得9分；
85%≤数据有效率＜90%，得6分；
数据有效率＜85%，得0分；
总磷：
90%≤数据有效率≤100%，得9分；
85%≤数据有效率＜90%，得6分；
数据有效率＜85%，得0分。
注：
常规五参数（水温、pH、溶解氧、浊度、电导率）每个参数的数据有效率均须达到85%及以上，方可计算五参数的数据有效率；任意1个参数的数据有效率低于85%，五参数数据有效率不得分。
功能要求
5
详见微型水质自动监测系统功能评分表
微型水质自动监测系统功能评分表（满分5分）
1、实质响应性功能要求
该表为组织方实质性响应功能要求，必须满足。
序号
功能要求
备注
1
系统具备高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮自动标样核查功能。
2
系统具备高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮自动加标回收率测试功能。
3
高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮水质分析仪具有进行24小时零点漂移和24小时量程漂移自动核查、零点校准、标样校准功能；
4
具有分析仪器【高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮水质分析仪】及系统过程日志记录和环境参数记录功能，并能够上传至中心平台；
5
高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮水质分析仪能接受远程控制指令，具备对自动分析仪器的启停、校时、校准、质控测试等控制功能。
6
微型水质自动监测系统通信协议必须满足最新的《国家地表水自动监测系统通信协议技术要求》、《国家地表水自动监测仪器通信协议技术要求》通信协议要求
提供承诺函或相关证明文件
7
微型站占地面积小于3平方米（不含采水单元），且采用一体化户外恒温机柜
8
仪器分析方法为国家标准方法，如表1水质自动监测仪器分析方法
2、其他重点功能评分
该表满分5分
序号
功能要求
分数
备注
1
具有异常信息记录、上传功能，如零部件故障、超量程报警、超标报警、缺试剂报警等信息；
0.2
2
具有仪器状态（如测量、空闲、故障等）显示；
0.2
3
具有RS-232或RS-485标准通讯接口；
0.2
4
具备1小时1次的监测能力
0.2
5
监测仪器采用模块化设计；根据水质实际情况，在不增加任何硬件和费用的基础上，可切换监测参数，达到水站扩项监测的功能。
0.5
6
具有仪器及系统运行周期（连续或间歇）设置功能，至少具备常规、应急、质控等多种运行模式；
0.5
7
具有仪器关键参数上传、远程设置功能；
0.2
8
确保仪器、系统运行的监测数据和状态信息等稳定传输；
0.2
9
具备断电再度通电后自动排空水样和试剂、自动清洗管路、自动复位到待机状态的功能；
0.3
10
存储不少于1年的原始数据和运行日志；
0.2
11
水质自动分析仪器（常规五参数外）及控制单元须具有三级管理权限；
0.3
12
能接受远程控制指令，具备对自动分析仪器的启停、校时、校准、质控测试等控制功能。
0.5
13
配备相应废液处理装置；
0.5
14
保证分析仪器运行时所用的化学试剂处于4±2℃低温保存；
0.3
15
配备UPS、稳压电源、防雷单元；
0.2
16
配水单元具备自动反清（吹）洗功能，防止菌类和藻类等微生物对样品污染或对系统工作造成不良影响。
0.5
表6水质自动监测系统功能检查表（号系统）
功能考查项目
是否符合要求（在是否下面打√）
查验方式
是
否
一、水质自动分析仪功能考查项目
高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮水质分析仪具有进行24小时零点漂移和24小时量程漂移自动核查、零点校准、标样校准等功能；
通过平台及现场查验
具有异常信息记录、上传功能，如零部件故障、超量程报警、超标报警、缺试剂报警等信息；
通过平台及现场查验
具有仪器状态（如测量、空闲、故障等）显示；
通过平台及现场查验
具有RS-232或RS-485标准通讯接口；
通过现场查验
具备1小时1次的监测能力
现场查看，通过平台进行查看相关数据。
监测仪器采用模块化设计；根据水质实际情况，在不增加任何硬件和费用的基础上，可切换监测参数，达到水站扩项监测的功能。
查验是否具备相关功能，并进行测试。
二、系统集成功能要求
系统具备高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮自动标样核查功能。
通过平台及现场查验
系统具备高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮自动加标回收率测试功能。
通过平台及现场查验
具有仪器及系统运行周期（连续或间歇）设置功能，至少具备常规、应急、质控等多种运行模式；
查验是否具备相关功能，并进行测试，通过平台及现场查验
具有仪器关键参数实时上传、远程设置功能；
查验是否具备相关功能，并进行测试。
通过平台及现场查验
确保仪器、系统运行的监测数据和状态信息等稳定传输；
通过平台及现场查验比较
具备断电再度通电后自动排空水样和试剂、自动清洗管路、自动复位到待机状态的功能；
模拟断电测试
具有分析仪器及系统过程日志记录和环境参数记录功能，并能够上传至中心平台；
通过平台及现场查验
存储不少于1年的原始数据和运行日志；
查阅说明书
水质自动分析仪器（常规五参数外）及控制单元须具有三级管理权限；
提供三级管理权限，并进行登录测试。
能接受远程控制指令，具备对自动分析仪器的启停、校时、校准、质控测试等控制功能。
使用控制系统给仪器发送相关指令。
三、系统辅助设施
配备相应废液处理装置；
通过现场查验
保证分析仪器运行时所用的化学试剂处于4±2℃低温保存；
通过现场查验
配备UPS、稳压电源、防雷单元；
通过现场查验
配水单元具备自动反清（吹）洗功能，防止菌类和藻类等微生物对样品污染或对系统工作造成不良影响。
测试自动反清（吹）洗功能
注：
微型水质自动监测系统需满足表6功能；
表7-1高锰酸盐指数实际水样比对测试结果表
序号
日期
采样时间
测定结果（mg/L）
相对误差
相对误差范围
系统
标准分析
1
X月X日
0:
00
HJ915-2017A.2
2
X月X日
2:
00
…
…
…
表7-2氨氮
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