生态环境监测人工智能实验室技术需求

生态环境监测人工智能实验室技术需求一、项目概况（一）用途及功能要求系统应整合完全满足实验室分析要求的全自动分析仪器，实现常规水质监测项目的全自动无人智能分析，避免人为干扰、提高分析自动化水平和能力，实现地表水高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮、氟化物参数检测的全自动化、无人化分析，达到以期大幅度提升水质分析实验室的检测效率、并提高分析数据质量的目的；水质智能分析实验室主要建设目标如下：1）实现水质分析过程全自动化：包含样品信息输入、样品瓶扫码及分拣、样品自动分取、pH调节、氯离子检测、样品传输、样品自动预处理、样品分析、质量控制、管路自动清洗等全流程自动化，构建无人化、全自动水质智能分析实验室；2）构建高通量水质智能分析实验室：通过机器代替人工、复杂工序多位并行处理、24小时持续运行等方式，满足高峰时期的样品检测需求；3）本项目为交钥匙项目，应充分考虑招标文件中相关技术要求及实验室包括但不限于水、电、气等相关要求；所报总价默认包含本项目所有实施成本；（二）总体要求1）检测设备性能（最低检出限、测量范围、精密度、工作曲线线性等）须满足实验室分析方法要求，不接受取液量、试剂添加量、添加试剂种类、预处理方式、反应时间、分析过程、反应原理、分析检测设备不符合国家标准或者国家生态环境标准规定的实验室方法的情况；2）样品采样容器使用1000ml、500ml、250ml玻璃和硬质塑料标准样品瓶，为避免二次污染，样品瓶采样后应满足直接进入系统取液分析、无需二次更换样品瓶的需求；3）安装和使用场地：设备可安装场地尺寸8m*6m，自动化流程设计时应充分考虑检验员与自动化运输设备的分离，避免因人机通道交叉造成安全事故或系统拥堵、故障等；4）系统应具备状态自检、故障告警、故障隔离功能，单台设备的故障不应导致系统整体停止运行，应能满足检修过程中的生产、质量、安全管理需要；5）系统须设计有赋码和标签识别系统，配置标签生成设备，所使用的标签应同时满足人工识别和机器识别要求；6）针对整个水质智能分析实验室系统的布局应满足仪器操作要求，布局合理，满足现场所需的供水、供气、供电和排水要求；（三）配置要求本表仅列出了主要的设备要求，须对系统的完整性负责，所提供的系统应完全满足水质智能分析实验室的功能和技术要求；序号标的（设备）名称所属行业单位数量备注1全自动高锰酸盐指数分析仪工业套12气相分子光谱仪（配氨氮模块）工业套13全自动总磷总氮分析仪工业套14全流程滴定分析仪（氟离子、氯离子、pH）工业套15全自动分液单元工业套1核心产品6自动控制与管理单元工业套17辅助设施（配套纯水供应、供气等辅助设备、空气压缩机等）工业套1（四）主要设备及技术要求序号标的（设备）名称主要技术参数要求1全自动高锰酸盐指数分析仪1.用途要求：用于饮用水、水源水和地表水中高锰酸盐指数指标的实验室全自动化检测，可满足采购人的检测需求；2.原理要求：符合《水质高锰酸盐指数的测定》（GB11892）、《国家地表水环境质量监测网监测任务作业指导书》、《生活饮用水标准检验方法有机物综合指标》（GB/T5750.7）中规定的沸水浴消解-高锰酸钾滴定检测方法，完全符合实验室分析操作要求；酸性法：样品量：100.0mL，试剂量加入：硫酸5±0.5mL、高锰酸钾溶液10.00mL、草酸溶液10.00mL；碱性法：样品量：100.0mL，试剂量加入：氢氧化钠0.5mL、高锰酸钾溶液10.00mL、硫酸溶液10±0.5mL；3.性能要求3.1完全符合国家标准方法：仪器支持酸性法、碱性法同批次检测；3.2水浴消解锅：（1）温度、水位、消解时间可控，支持自动加水、补水，自带水位监测、异常告警功能；（2）消解孔自带水蒸气防溢门，当有样品杯消解时防溢门自动打开，当样品杯消解结束后防溢门自动关闭，减少能量消耗，减少水蒸气外溢对实验室其它仪器的影响；（3）水浴锅自带内嵌式除水位，可去除水浴消解后样品杯外壁残留的水珠，有效避免水滴干扰检测；（4）消解位不少于8位，满足多个样品同时循环消解处理；3.3机械臂模块：（1）要求为水平多关节四轴机械臂，可在仪器操作范围内上下、前后、左右移动，可360度旋转抓取、移动样品杯；（2）须配备三色指示灯，直观显示系统运行状态；3.4样品盘模块：（1）样品盘自带至少2个提手，提手采用坚固耐用金属材质，可支持多个样品盘组合；（2）样品位数≥25位，可实现当批次样品不间断连续分析；3.5滴定模块：至少含独立的2个滴定位和2个加液位，含独立的滴定臂和加液臂；3.6不同功能模块之间采用一体式快插设计，即插即用，可满足后续拓展样品位、滴定位和水浴锅需求；3.7急样添加：运行中支持紧急样品添加及优先检测，无需停机或暂停；3.8设备须用于水质智能分析实验室系统有实施成功案例，能够满足接入水质智能分析实验室需求；4.技术参数要求4.1测定范围：(0.5~4.5)mg/L（不稀释，取样量100mL时）；4.2精密度：RSD<3.0%（2mg/L）；4.3检出限：<0.05mg/L，按照HJ168（A.1.3）规定的检出限公式计算，并提供自验证报告；4.4滴定位数：2位；4.5样品位数：≥25位；4.6消解位数：≥8位；5.配置要求：机械臂1套、水浴消解锅1套、滴定模块1套、样品盘及样品杯1套、安装调试用检测试剂包1套、纯水与废液桶1套、电源线与通讯线1套、安装工具1套、用户手册1套、数据处理与输出系统1套、控制软件1套；2气相分子光谱仪（配氨氮模块）1用途要求：主要用于地表水样品中的氨氮项目的检测；2原理要求：符合《水质氨氮的测定气相分子吸收光谱法》（HJ195）的要求；3技术要求3.1自动进样系统（1）配备一体式取样/均质吹扫系统，具备边进样边吹扫的功能，用户可以自主设置进样针进入样品管抽取样品前的均质吹扫时间，进样系统与均质系统采用一体化设计，并无缝对接大流量吹扫前处理装置；（2）程序控制流动洗针池：可根据进样针污染情况软件设置洗针出水流量；（3）配备一体化试剂瓶安置架，用于测定过程的试剂可靠安放；3.2光学系统（2）具备自动波长调控系统，根据系统设定开机自动校准波长，保障每次运行的波长可靠性与准确性；（3）采用连续光源，光源寿命：≥2000小时；（4）具备光源寿命统计监测功能，当光源进入低能量状态时能够及时提醒用户更换光源；3.3加热系统（1）配备自动在线加热模块，超过设定温度自动停止；（2）环境自适应加热系统：开机自动检测环境温度，无需手动开启辅助加热；3.4主机系统（1）半导体恒温除湿系统：除湿系统温度实时显示，分析全过程中完全不使用任何干燥剂；（2）载气：兼容氮气或空气；（3）气液反应分离器：使用高效的连续萃取气液分离技术；（4）压力流量双重监测告警系统：软件界面实时显示气流量值，当气源异常时停机、告警并软件提示；3.5软件系统（1）软件具有自检功能，测定前自动检测通讯口、波长、泵转速等；（2）具备实时的数据图谱显示功能，便于用户观察分析样品测定各状态的图谱信息，同一样品的平行测定峰型具备对比查看功能，便于用户进行数据有效性分析；（3）具备紧急添加样品功能，在样品测量过程中可随时添加紧急样品并优先检测；（4）噪声：0.0002Abs，具备测量全程基线实时显示功能；4指标要求4.1精密度要求：RSD≤5％；（0.2mg/L，测定6次）；4.2正确度：有证标准样品测定结果应在其给出的不确定度范围内；4.3检出限要求：≤0.02mg/L；4.4线性要求：r≥0.999；5配置要求全自动氨氮分析仪（全自动气相分子分析仪）1套、自动进样器(含自动进样器控制模块及接口)1套、气相分子吸收光谱仪软件系统1套、耗材配件（含进样软管、尾气吸收装置、备用吸光管、进样针等）1套；工作站软硬件1套；3全自动总磷总氮分析仪1.用途要求：用于地表水和水源水中总磷、总氮指标的实验室全自动化检测；2.原理要求：完全遵循标准《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》（GB11893）、《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》（HJ636）、《国家地表水环境质量监测网监测任务作业指导书》规定方法标准设计，包括取液量、试剂添加量、添加试剂种类、预处理方式、反应时间、分析过程、反应原理、分析检测设备完全参照上述标准要求；总磷：样品量：25mL，试剂量加入：过硫酸钾溶液4mL、抗坏血酸溶液1mL、钼酸盐溶液2mL；总氮：样品量：10.00mL，试剂量加入：碱性过硫酸钾溶液5.00mL、盐酸溶液1.0mL；3.性能要求3.1实验步骤由仪器全自动完成，分析方法完全符合国家标准方法；3.2仪器由高压锅、样品盘、光度检测模块和主机一体化集成；3.3样品流转：样品盘支持整盘转移样品杯；采用三维机械臂，可全自动加入化学试剂；3.4全自动高压蒸汽消解：（1）高压蒸汽消解样品，保证受力均匀和安全的高压使用环境；支持高压锅自动开盖、关盖、加水、排水，无需人工介入；（2）样品消解管非固定在高压锅中，并带有刻度；（3）可同时消解的样品数量≥45个；（4）消解系统的消解温度控制在120-124℃，消解压力控制在1.1-1.4kg/cm²，设备出厂前带温度和压力的校准报告，在要求的温度和压力下消解保持30min；（5）支持总磷、总氮同批次消解、检测；3.5检测系统：（1）不同试剂有独立的管路、泵、阀，避免试剂间的交叉污染；（2）具有碱性过硫酸钾、盐酸、过硫酸钾、抗坏血酸、钼酸盐、色度浊度补偿液的试剂余量实时监控功能，确保实验有效进行；（3）含有浊度或色度的总磷水样，可进行浊度色度补偿，扣除干扰；（4）具有样品稀释功能；（5）可升级配置离心处理的功能：浑浊水样，可在检测过程中进行全自动离心处理，机械臂自动转移样品；3.6具备自动全流程质控，保证样品检测结果可信、可溯源；3.7设备应用于水质智能分析实验室系统有实施成功案例，能够满足接入水质智能分析实验室需求；4.技术参数要求4.1测定范围：总磷：（0.01~1.2）mg/L（不稀释，取样量25mL时）；总氮：（0.20~7.00）mg/L（不稀释，取样量10mL时）；4.2精密度：总磷<3.0%（0.6mg/L）；总氮<3.0%（3.5mg/L）；4.3检出限：总磷≤0.01mg/L；总氮≤0.05mg/L；按照HJ168（A.1.1）规定的检出限公式计算，并提供自验证报告；4.4高压锅容量：≥45位样品可同时消解；4.5线性系数：R>0.999；5.配置要求：全自动总磷总氮分析仪1套、可移动样品盘1套、样品杯1套、安装调试用检测试剂包1套、纯水与废液桶1套、电源线与通讯线1套、安装工具1套、用户手册1套、数据输出与处理系统1套、控制软件1套；4全流程滴定分析仪（氟离子、氯离子、pH）1.用途要求：用于水源水和地表水中氟化物指标的实验室全自动化检测，可满足采购人的检测需求；并能配合全自动分液单元实现pH调节功能和氯离子的预检测功能；2.原理要求：遵循标准《水质氟化物的测定离子选择电极法》（GB7484）、《水质pH值的测定电极法》（HJ1147）规定方法设计；氯化物采用电极法；3.性能要求3.1仪器应至少由用于pH调节的全自动滴定主机，用于电极检测和滴定操作的全流程自动升降滴定搅拌台，可在仪器操作范围内上下、前后、左右移动并抓取品杯的四轴机械臂，样品盘等四部分组成；3.2仪器可配置多个样品盘，单个样品盘样品位≥25位，满足直径50mm-60mm样品杯使用；可自动上下移动电极，和自动清洗电极并进行气吹干燥；3.3可进行动态滴定、等量滴定、设定滴定、手工滴定（手动调节旋塞开关来控制滴定剂的添加量）；3.4既可以进行标准滴定法，又可以直接测量pH/氟化物浓度值，具备自动温度补偿校正功能；3.5具有控制单元，实时监控滴定分析过程；可编辑保存无限制方法数及对应的功能参数，支持数据总览、数据筛选、数据追溯；3.6滴定：使用注射泵，加液精度：≤10μL（25mL），且无死体积，注射器可便携更换，可支持5mL、10mL、25mL规格的注射器；注射泵置于主机内部，加液时活塞由下往上运动，加液管滴定头采用防扩散单向阀设计，保证液体单向流动；3.7用于pH调节的全自动滴定模式可采用酸碱双向中和滴定调节模式，也可采用高低浓度搭配调节模式，确保pH调节后满足检测需求；4.技术参数要求4.1pH：0-14pH，分辨率≤0.001pH，准确度±0.01pH；4.2氟化物：最低检测限为0.05mg/L及以下，按照HJ168（A.1.1）规定的检出限公式计算，并提供自验证报告；测定上限为1900mg/L及以上；4.3氯化物：最低检出限2mg/L，按照HJ168（A.1.1）规定的检出限公式计算，并提供自验证报告；测定上限为3500mg/L，响应时间：≤2min；4.4滴定管分辨率：≤1/48000（25mL体积）；5.配置要求：全自动滴定分析系统主机2台，全流程自动升降滴定搅拌台1套，机械臂1套，样品盘2套，氯离子电极1套，氟离子电极1套；5全自动分液单元1.用途要求：可实现样品瓶的自动扫码、自动分拣、自动开盖、定量取样、自动关盖、系统管理清洗等，并将分液的样品杯转移至流转单元；2.工作条件2.1供电电源：（220±22）VAC，（50±0.5）Hz，＜1600W；2.2环境温度：(10～30)℃；2.3环境湿度：(20～80)%RH；3.技术要求3.1水样智能分液：待测参数按顺序智能扫码识别、样品瓶自动开盖关盖、水样自动混匀、取样管路自动润洗、水样从样品瓶自动定量移取到样品杯、水样自动定量稀释和中和、管路自动清洗、样品瓶自动归位和样品杯自动转移到样品杯缓存台；3.2分液通量（效率）：至少具有两个样品瓶分液位；样品每小时可分≥60个样品杯水样；3.3分液精度：≤±1%；3.4润洗排空功能：分液完成后可自动进行润洗、排空；取样头、取样管路等接触样品的部件应具备自动清洗功能或采用一次性耗材；使用自动清洗功能重复使用的，清洗后样品和试剂残留水平应符合分析方法规定的空白要求或低于方法检出限；3.5智能机械臂组件：智能机械臂组件采用不低于6个自由度的机械臂及地轨方式，实现宽覆盖样品瓶的开盖、关盖、抓取、放置的动作和样品杯的抓取、放置的动作；3.6机械臂参数要求：（1）自由度：≥6；（2）有效负载：≥7kg；（3）工作半径：≥700mm；（4）重复定位精度：≤±0.02mm；（5）工作温度覆盖：（0-40）℃；3.7智能夹爪：应采用至少4爪结构；保证杯、瓶竖直；以模拟人手的抓杯方式控制夹爪，确保不同样品杯和样品瓶的抓取稳定可靠；夹爪具有掉电保持功能；3.8抓取功能：可同时兼容250mL、500mL、1000mL玻璃、塑料样品瓶及20mm-70mm范围内至少三种直径样品杯的抓取；3.9开关盖功能：可同时兼容250mL、500mL、1000mL玻璃、塑料样品瓶开关盖功能；3.10取样功能：支持10-100ml样品全量程定量取样；3.11定容和稀释功能：软件支持定量校准功能，保证各体积定容状态下的线性准确度；可设置需要的稀释比例，设备根据选择的比例自动完成稀释；3.12样品杯种类兼容性：支持20mm-70mm范围内至少3种不同规格的样品杯的分液，最大可支持直径70mm的样品杯；3.13智能上下样：设置可移动样品瓶盘和可移动样品杯盘，方便上下样品瓶和样品杯，运行中可自动、手动更换已分液完成的样品瓶托盘、样品杯托盘；运行中可连续上下托盘保持流程连续不间断运行；3.14样品盘模块：支持抽拉移出功能；其中，样品瓶盘≥6个，样品杯盘≥6个，可支持的样品杯规格(20mm-70mm范围内至少3种)；3.15同时支持样品的智能扫码、智能分液、智能运转功能；3.16分液软件人机交互友好：分液工作站有全中文操作软件，可视化界面，支持手工编辑、下发样品瓶盘及样品杯盘；3.17清洗润洗功能：分液前可自动进行样品的润洗，分液完成后会流程中自动进行清洗、排空；软件界面也可手动点击下发清洗、排空指令；3.18智能规避部分人为因素导致的异常：可识别样品瓶内部水样量不足的情况并做作废处理；二维码未按规定粘贴的情况下能智能处理作废，不影响后续流程进行；3.19试剂、纯水、废液量告警功能：仪器检测到试剂少于安全容量时，发出告警信息，提示补充试剂；仪器检测到纯水少于安全容量时，发出告警信息，提示补充纯水；仪器检测到废水多于安全容量时，发出告警信息，提示更换废水桶；4.配置要求序号配置名称参数数量1工作站含系统所有功能部件安装结构和系统所需电路、气路、液路系统及数据输出系统1套2智能机械臂组件满足全自动分液单元系统功能需求1套3扫码模块满足全自动分液单元系统功能需求1套4开关盖模块满足全自动分液单元系统功能需求2套5抽液模块满足全自动分液单元系统功能需求2套6分液模块满足全自动分液单元系统功能需求2套7清洗模块满足全自动分液单元系统功能需求2套8混匀模块满足全自动分液单元系统功能需求2套9样品瓶盘可至少满足1000mL样品位50个1套10样品杯盘可同时兼容20mm-70mm范围内至少3种样品杯，总计不少于500个1套11自动化控制软件满足全自动分液单元系统功能需求1套12电源线及通讯线/1套6自动控制与管理单元1.功能要求1.1中央控制系统：可实现实验室全流程集中控制功能；智能识别并自动指派分析方法、分析仪器，自动、实时采集样品瓶流转过程中样品信息、仪器设备状态、监测数据等信息，可实现水质智能分析实验室统一集中控制及展示、实验室信息全流程管理等功能；1.2系统应是成熟稳定的系统，在水质监测实验室领域有实施成功过的案例，能够根据实验室实际的业务需求快速定制完成系统的开发；1.3系统应有效配套实验室的物理布局，满足业务实际需求，具备操作简便、运行快捷等条件；同时应提供可扩展体系结构，适应对系统可能扩大等新需求；1.4系统间的数据接口采用标准化的统一接口模式，便于实现系统间的信息共享；1.5系统设计要保证网络、使用操作方面均达到要求，关键数据采用冗余技术和故障处理技术，保障数据传输的高可靠性和系统运行安全；1.6系统应业务流程可重组；1.7系统涉及到的数据，严格按照权限级别进行控制，防止数据在传输、储存过程中泄露，保证数据安全；1.8功能需求1.8.1用户权限管理：可同时注册多个管理员账号；管理员账号可以分配不一样的使用权限；实现用户的分级管理功能；1.8.2系统配置管理：需包含有数据字典、因子类别、测量因子、仪表类型、仪表配置、通讯配置、告警模块、日志模块等可配置功能；1.8.3任务分析管理：需包含接样信息、样品杯管理、任务设置、实验室分析管理系统、结果审核功能；1.8.4质控管理：可录入空白样、质控样、加标回收样、标样、校准点核查样五种类型质控手段，保障实验室数据准确性，并能审核后上报给信息化平台进行质控展示；1.8.5信息查询：包括样品流转的实时状态信息、各设备/系统运行状态信息、样品流转载信息、检测结果信息等信息都是在中央控制系统集中存储，方便用户查看和审核；1.8.6实验室系统状态信息实时监测：包括实验室内部所有设备的运行状态、仪器运行状态、样品数量情况等相关信息的实时监测；1.9水样信息录入：系统应支持LIMS系统信息导入、文件信息导入和手工直接在系统内录入水样信息、质控样信息，支持二维码打印；1.10全过程信息管理：全过程基于唯一样品识别码对流转过程中样品信息进行智能识别、数据采集、过程集中监测、信息显示、数据存储等功能；1.11信息处理效率：信息处理速度应达到毫秒级且各个分析仪器信息由各自独立线程处理，可扩展支持几十甚至上百个站点同时运行，满足水质智能分析实验室的信息处理需求；1.12检测结果审核：支持汇总各站点上报的检测结果，同时支持自动审核和人工审核；审核过程中的异常数