一、概要

　　水質自動サンプラは、水サンプルの自動収集、保存、転送の計器設備は、環境モニタリングステーション、下水処理場、工業汚染排出口、水源地保護などの分野に広く応用され、水質モニタリングと汚染源追跡の重要なツールである。その核心機能は予め設定されたプログラム（例えば時間間隔、流量割合、イベントトリガなど）に基づいて代表的な水サンプルを自動的に収集し、冷蔵、保存剤添加などの方式で水サンプルの安定性を維持し、後続の実験室分析（例えば重金属、有機物、栄養塩などの指標検査）に信頼できるサンプルを提供する。

環境保護の監督管理要求の向上（例えば、中国の『水汚染防止法』『生態環境モニタリングネットワーク建設方案』）及びオンラインモニタリング技術の発展に伴い、水質自動サンプラーは満足しなければならない高精度、高信頼性、インテリジェント化、コンプライアンス要求する。本文は国内外の関連基準（例えばHJ/T 372-2007「水質自動サンプラ技術要求及び検査方法」、HJ 353-2019「水汚染源オンライン監視システム設置技術規範」など）に基づいて、システムはその技術要求と検査方法を詳しく述べた。

二、技術要求

水質自動サンプラの技術的要件のカバー基本機能、性能指標、環境適合性、安全と信頼性4つの次元、具体的には次のとおりです。

指標カテゴリ	具体的な要求（HJ/T 372-2007及び業界実践を参考）
​サンプリング精度​	単一サンプリング量誤差≦±5%（又は絶対誤差≦±2 mL、より厳しい値を取る）、等比例サンプリング時の流量測定誤差≦±2%（付属流量計と整合）
​時間精度​	タイミングサンプリング時間誤差≦±1%（または絶対誤差≦±1分/日）
​おんどせいぎょ​	冷蔵モードでの水サンプル温度は2 ~ 5℃（波動≦±2℃）、-20℃モデルの波動≦±3℃に維持
​パイプラインシステム​	不活性材料（例えばPTFE、シリカゲル、ステンレス鋼）を用いて、pH 1 ~ 14の酸アルカリ溶液及び有機溶媒に耐える、管路内径≦2 mm（残留と吸着の低減）
​くりかえしせい​	連続複数回（≧5回）等量サンプリング時、単回サンプリング量の相対標準偏差≦2%
​レスポンス時間​	イベントトリガサンプリング信号入力からサンプリング開始までの遅延≦10秒（緊急時には高速）

（一）基本機能要求

​サンプリングモードの多様性​

​タイミングサンプリング：予め設定した時間間隔（例えば毎時、毎日）で固定体積水サンプルを採取する（一回のサンプリング量は通常5 ~ 500 mLで、調節可能）、

​流量スケールサンプリング：流量計信号（例えば電磁流量計、超音波流量計）に基づいて比例によって水サンプル（例えば流量が10 m³増加するごとに、10 mLを採取する）を採取し、汚染排出口の動態モニタリングに適用する、

​等時混合サンプリング：設定時間内（例えば24時間）に複数の水サンプルを採取し、混合する（例えば1時間ごとに1部採取し、最終的に1部24時間総合サンプルに混合する）、

​イベントトリガサンプリング：外部信号（例えば基準超過警報、水質突然変異センサ信号）に応答して直ちに水サンプルを採取し、汚染事故の緊急監視測定に用いる、

​遠隔制御サンプリング：ワイヤレス通信（4 G/5 G、NB-IoTなど）または有線ネットワークを介したリモートコマンド（環境保護部門プラットフォームによるサンプリングコマンドの発行など）の受信をサポートする。

​サンプル保存と前処理​

​冷蔵機能：圧縮機或いは半導体冷凍モジュールを内蔵し、水サンプルの保存温度を2 ~ 5℃（一部の型番は-20℃）に制御し、微生物の活動と化学反応を遅らせる、

​保存剤の添加：自動添加固定剤（例えば塩酸、硝酸、水酸化ナトリウムなど、pHまたは安定重金属/有機物を調節するために使用する）を支持し、保存剤の種類と用量はプログラム可能な設定；

​汚染防止設計：サンプリングボトル（通常はポリエチレン、ガラスまたはステンレス鋼の材質）は密封蓋または不活性材料を用いて密封し、外部不純物の混入を避ける、一部のモデルには自動洗浄機能（サンプリング前後に純水で管路を洗浄）が搭載されている。

​インテリジェントな制御とデータ管理​

​プログラム化設定：タッチスクリーン或いは上位機ソフトウェアによりサンプリングパラメータ（時間、体積、モードなど）を設定し、複数組のプリセットプログラムの切り替えをサポートする、

​データストアと転送：サンプリング時間、体積、モード、故障情報などのログ（記憶容量≧1万本）を記録し、RS-232/485、イーサネット或いは無線通信を通じて監視プラットフォームにアップロードすることができる、

​こしょうけいほう：水不足、管路閉塞、冷房故障、電源異常などが発生した場合、音響光学警報または遠隔メッセージで提示する。

（二）性能指標要求

（三）環境適応性要求

​おんどはんい：作業環境温度-10 ~ 40℃（一部のアウトドアタイプは-20 ~ 50℃）、

​しつどはんい：相対湿度≦90%（結露なし）、

​ガードレベル：屋外設置機種はIP 65以上（防塵防水、雨水、ほこり侵入防止）を達成する必要がある、

​ぼうがいていこう：50 Hz/100 V/mの電界干渉、10 V/mの磁界干渉及び機械振動に耐えられる（GB/T 17626シリーズ電磁互換基準に適合）。

（四）安全と信頼性の要求

​電気安全：接地抵抗≦4Ω、絶縁抵抗≧100 MΩ（漏電リスク防止）、

​​材料安全性​：水サンプルと接触する部品（例えば管路、サンプリングボトル）は食品級または分析級基準（有毒物質汚染水サンプルの放出を避ける）に適合しなければならない、

​しようじゅみょう：重要部品（例えばポンプ、バルブ、冷凍モジュール）の設計寿命≧3年、機械全体の平均時間（MTBF）≧5000時間、

​電源オフ保護：UPS無停電電源或いは内蔵電池（冷蔵とデータ保存を維持≧72時間）をサポートし、停電後に現在のパラメータとサンプリング記録を自動的に保存する。

三、検査方法

水質自動サンプラの検査は標準環境条件（温度20±2℃、相対湿度45%~ 55%）で行い、検査項目のカバー機能検証、性能指標試験、環境適合性審査及び安全信頼性評価、具体的な方法は以下の通り：

（一）基本機能検出

​サンプリングモードの検証​

​タイミングサンプリング：固定時間間隔（例えば30分ごと）を設定し、サンプラを起動し、実際のサンプリング時点とプリセット値の偏差を記録する（高精度ストップウォッチで計時する）、

​流量スケールサンプリング：標準流量計（精度≦±0.5%）を接続し、異なる流量（例えば5 m³/h、20 m³/h）をシミュレーションし、サンプリング体積と流量の比例関係が設定値に符合するかどうかを検証する、

​イベントトリガサンプリング：外部信号発生器（リレーアナログ基準超過信号など）によりサンプリングをトリガし、信号入力からサンプリング開始までの遅延時間を検出する（オシロスコープまたはデータ収集器で記録する）。

​水サンプル保存機能検出​

​れいとうこうか：サンプラーを常温環境に置き、冷房を開始した後、10分ごとに水サンプル温度（精密温度計を用いて）を測定し、温度が2 ~ 5℃に安定するまで（波動≦±2℃が合格）、

​保存剤添加：秤量法または滴定法により添加量を検証する（例えば5 mL塩酸添加を設定し、実際に添加体積誤差≦±2%を測定する）。

（二）性能指標の検査

​サンプリング精度試験​

標準メスシリンダー（精度±0.1 mL）または電子天秤（精度±0.01 g、水の密度1 g/mL）を用いて直接単回サンプリング体積を測定し、連続サンプリング10回、平均値と単回誤差（誤差=｜単回値-平均値｜/平均値×100%）を計算し、要求≤±5%

等比例サンプリング時、流量計信号とサンプリング体積を同時に記録し、流量−サンプリング量線形相関係数（R²≧0.999）及び比例誤差（≦±2%）を計算する。

​時間精度テスト​

タイミングサンプリングプログラム（毎時定時サンプリング）を設定し、24時間連続運転し、実際のサンプリング時間と理論時間の偏差（誤差=｜実際時間-理論時間｜/理論時間×100%）を記録し、≦±1%を要求する。

​温度制御試験​

冷蔵モードでは、温度センサー（精度±0.1℃）をサンプリングボトルの近くに置き、5分ごとに水温を記録し、2時間連続監視し、温度変動範囲（最大値-最小値）を計算し、≦±2℃を要求する。

​反復性テスト​

等量サンプリングを10回連続して行い（例えば毎回50 mL）、精密天秤で毎回サンプリング水サンプルの品質を測定し、相対標準偏差（RSD＝標準偏差／平均値×100%）を計算し、要求は≦2%である。

（三）環境適合性検査（オプション、特殊シーン用）

​高温/低温試験：サンプリング器を高低温試験箱（例えば-10℃或いは40℃）に置き、2時間安定した後、基本機能（例えばサンプリング、冷凍、データ伝送）が正常かどうかを試験する、

​湿度テスト：湿度95%±3%の環境で48時間放置し、管路が結露しているか、回路が短絡しているかを検査する、

​しんどうしけん：輸送振動（周波数10 ~ 50 Hz、加速度1 ~ 5 g）をシミュレーションし、サンプラーの構造完全性とパラメータ安定性を測定する。

（四）安全と信頼性検査

​電気安全：絶縁抵抗テスターを用いて電源線とハウジング間の絶縁抵抗を測定し（≧100 MΩ）、接地抵抗テスターを用いて接地抵抗を測定する（≦4Ω）、

​電源オフ保護：主電源を人為的に遮断し、冷蔵モジュールが運転を維持しているか（≧72時間）及びサンプリング記録が失われているか（記憶データによる検証）を観察する、

​​材料安全性​：サンプリングボトルを純水に24時間浸漬し、浸漬液の重金属（例えば鉛、カドミウム）と有機物（例えばVOCs）の含有量を測定する（GB/T 14848-2017『地下水品質基準』の制限値を下回るべき）。

四、総括と展望

水質自動サンプラは水質モニタリングシステムの核心設備であり、その技術要求は「正確なサンプリング、信頼性の高い保存、インテリジェントな制御、環境適応」展開して、検査方法は厳格に基準に基づいて、設備が実際の応用の中でコンプライアンスと科学的な需要を満たすことを確保しなければならない。

将来的には、オンラインモニタリング技術の発展に伴い、水質自動サンプラは「多機能集積（多パラメータオンライン分析連動など）、マイクロ化（携帯緊急サンプリング）、インテリジェント化（AI適応サンプリング戦略）」方向は進化し、同時に材料の汚染防止性能（水サンプルの残留と吸着干渉を減らす）と低消費電力設計（遠隔地の電力供給制限に適応する）をさらに最適化し、水環境の正確な管理により強力な技術サポートを提供する必要がある。

​注：実際に検査と検収する時、具体的な標準バージョン（最新版HJ/T 372或いは地方環境保護部門の要求など）と設備説明書パラメータを結合して展開する必要がある。