T/AHEPI 0018-2026 浮游植物显微荧光成像智能分析仪技术要求

　　ICS 13.060.01 CCS Z10

　　AHEPI

　　安 徽 省 环 境 保 护 产 业 协 会 团 体 标 准

　　T/AHEPI 0018—2026

　　浮游植物显微荧光成像智能分析仪技术要

　　求

　　Technical specifications for phytoplankton microscopic fluorescence imaging

　　intelligent analyzer

　　2026 - 01 - 16 发布 2026 - 02 - 16 实施

　　安徽省环境保护产业协会 发 布

　　T/AHEPI 0018—2026

　　目 次

　　前言 II

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 仪器原理 1

　　5 技术要求 2

　　5. 1 仪器组成 2

　　5. 2 性能要求 3

　　6 性能指标及检测方法 3

　　6. 1 性能指标 3

　　6. 2 检测条件 4

　　6. 3 试剂 4

　　6.4 实验样品 4

　　6.5 样品定值 4

　　6.6 检测方法 5

　　7 输出信息 6

　　8 检测规则 6

　　8. 1 出厂检测 6

　　8. 2 检测项目 6

　　9 包装、运输和储存 6

　　9. 1 标志 6

　　9. 2 操作说明书 6

　　9. 3 包装 7

　　9.4 随机文件 7

　　9.5 运输 7

　　9.6 储存 7

　　附录 A(资料性) 浮游植物显微荧光成像智能分析仪性能测试原始记录表 8

　　I

　　T/AHEPI 0018—2026

　　前 言

　　本文件按照GB/T 1.1—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有可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由合肥综合性科学中心环境研究院提出。

　　本文件由安徽省环境保护产业协会归口。

　　本文件起草单位：合肥综合性科学中心环境研究院、中国科学院合肥物质科学研究院、安徽省生态环境监测中心、安徽省巢湖管理局湖泊生态环境研究院、安徽省巢湖管理局生态环境监测中心、安徽省合肥生态环境监测中心、安徽省立医院、安徽省铜陵生态环境监测中心、安徽大学，合肥师范学院、皖江新兴产业技术发展中心、安徽蓝盾光电子股份有限公司、安徽环光科技有限公司、合肥中科环境监测技术国家工程实验室有限公司。

　　本文件主要起草人：殷高方、赵南京、张敏、唐晓先、刘刚、何前锋、姚晓波、翟志勇、王界、胡丽、戴庞达、徐学哲、胡翔、刘洋、张付海、张劲松、唐晓菲、朱超、陈曜、干健、贾仁庆、黄朋、董鸣、张靖泽、袁昌彪、陶佳敏、梁天泓、韩小斌。

　　II

　　T/AHEPI 0018—2026

　　浮游植物显微荧光成像智能分析仪技术要求

　　1 范围

　　本文件规定了浮游植物显微荧光成像智能分析仪术语和定义、仪器原理、技术要求、性能指标及检测方法、输出信息、检验规则、包装、运输和储存等要求。

　　本文件适用于浮游植物显微荧光成像智能分析的设计、生产、使用和性能检测。

　　本文件是对现行标准的补充，文件中涉及的具体技术要求不具有限制性内容，适用于同类型智能分析设备。

　　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。

　　GB/T 191 包装储运图示标志

　　GB 9969.1 工业产品使用说明书 总则

　　HJ 1216 水质 浮游植物的测定 0.1mL计数框 显微镜镜计数法

　　HJ 168 环境监测分析方法标准制定技术导则

　　JJF 1001 通用计量术语及定义

　　JJF 1094 测量仪器特性评定

　　SC/T 9402 淡水浮游生物调查技术规范

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3. 1

　　浮游植物尺寸 phytoplankton size

　　浮游植物尺寸是指浮游植物个体或群体的粒径大小，通常以微米(μm)为单位进行量化，在显微图像识别领域使用浮游植物显微图像外接矩形框对角线的物理尺寸进行描述。

　　3. 2

　　浮游植物识别准确率 recognition accuracy

　　浮游植物识别准确率是指在特定技术手段下，对浮游植物样本进行物种分类或功能类群鉴定时，正确识别结果占总识别样本的比例，通常以百分比表示，在显微图像识别领域使用识别正确浮游植物数量占识别浮游植物数量的百分比进行描述。

　　3. 3

　　浮游植物优势种属 dominant phytoplankton genera and species

　　浮游植物优势种属是指在特定时空范围内的浮游植物群落中， 占据生态主导地位的物种或属级分类单元，在显微图像识别领域使用优势度(群落内各种属处于优势或劣势状态的测定度，即目标浮游植物数占浮游植物总数的比例)达到0.02以上的浮游植物种属进行描述。

　　4 仪器原理

　　浮游植物显微荧光智能分析仪集成光学显微与自动化扫描技术，采用明场照明与荧光激发双光路设计。明场照明获取浮游植物形态结构，465nm 、620nm荧光光源激发叶绿素和藻蓝蛋白荧光，分离特征信号获取色素信息。搭配高精度电动载物台与智能自动对焦模块，动态调整焦距实现全玻片清晰成像，科学级CMOS相机同步采集双通道图像。内置AI图像分析引擎，可自动分割重叠细胞、识别种类、统计

　　1

　　T/AHEPI 0018—2026

　　数量，还能基于历史数据建立群落动态变化模型，满足形态观测、种类鉴别及定量分析需求。仪器基本结构组成和工作原理如图1所示。

　　控制电路系统

　　明场光源

　　筒镜

　　明场相机

　　荧光相机

　　显微物镜

　　计算单元

　　HDMI接口

　　HDMI接口

　　4K显示屏

　　三维位移扫描台

　　载物台

　　荧光光源

　　图1 仪器的基本组成单元

　　5 技术要求

　　5.1 仪器组成

　　浮游植物显微荧光成像智能分析仪主要由光源系统、显微荧光双光路同步成像系统、三维扫描平台系统、控制电路系统、显微图像识别系统、通信系统、数据存储系统和外观组成。

　　5.1.1 光源系统

　　光源系统主要由明场白光灯源、太阳花散热器、阿贝聚焦镜、450nm 、610nm荧光激发光源、荧光聚焦透镜和450nm、610nm二向色镜构成，明场白光灯源用于照亮待测物体、太阳花散热器用于明场白光灯源的散热、阿贝聚焦系统用于明场白光的聚焦、450nm、610nm荧光激发光源用于藻类细胞的荧光激发、荧光聚焦透镜用于荧光激发光源的聚焦、450nm、610nm二向色镜用于荧光激发光源的光路转向。

　　5.1.2 显微荧光双光路同步成像系统

　　显微成像系统主要由成像物镜、聚焦筒镜、明场CCD 相机、分光棱镜、荧光制冷CCD相机、650nm材料滤光片构成。其中，成像物镜的功能是对待测物体进行放大成像;聚焦筒镜负责对物镜出瞳的光路进行聚焦;明场CCD 相机用于收集经物镜所成的明场像。分光棱镜用于将物镜收集的光按照不同比例进行分光、荧光制冷CCD相机用于收集藻类荧光图像、650nm材料滤光片用于过滤非藻类自发产生的荧光。

　　5.1.3 三维扫描平台系统

　　三维扫描平台系统主要由XY轴运动电机平台、Z轴调焦电机平台和三点调平载物平台构成，XY轴运动电机平台用于XY轴的往复扫描运动，Z轴调焦电机平台用于Z轴的往复运动对焦，三点调平载物平台用于玻片的放置和玻片的表面调平。

　　5.1.4 控制电路系统

　　由电机驱动模块、光源调节模块以及操作终端组成。其中电机驱动模块具备电机运动速度精度调节功能;光源调节模块具备光源光强调节功能;操作终端由电脑显示器和控制软件组成，计算单元安装自主研发的浮游植物显微荧光成像智能分析仪配套操作软件，通过连接电缆操控主机，并实时显示主机回传的测量结果。

　　5.1.5 显微图像识别系统

　　2

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　　由浮游植物显微荧光与明场图像配准、图像分割和种属识别几部分组成。首先，利用图像配准技术解决浮游植物在同步测量的荧光-明场图像中位置错位的问题;然后通过融合荧光-明场图像进行浮游植物显微图像分割，结合深度学习图像识别方法进行浮游植物种属判别。

　　5.1.6 通信系统

　　连接电缆为通用HDMI连接线，实现主机和操作终端的信息传输。

　　5.1.7 数据存储系统

　　数据存储系统主要用于管理和保存两类核心数据：一是明场与荧光显微图像数据，涵盖原始采集图像及后期处理结果，用于支撑检测结果的可视化展示与过程溯源;二是数据库文件，记录样品的基础采样信息(如采样点位、采样时间、水体类型等)以及浮游藻类的关键属性数据(如种属分类结果、细胞数量、种群密度、个体尺寸及尺寸分布等)，为后续的数据统计分析与科学研究提供可靠支撑。

　　5.1.8 外观

　　由底座和外壳两部分组成。外观机箱具有内部结构、开关按键和通信接口等组件装配功能。

　　5.2 性能要求

　　5.2.1 光源系统应满足以下要求：

　　a) 白光和荧光光源连续稳定可调，能够实现 32 级光强可调;

　　b) 自然白光光源色温范围 4100 K～4200K，额定功率 5W-10W，可输出 0～40000μmol photon ·m-

　　2 ·s-1 环境光照。

　　5.2.2 显微荧光同步成像系统应满足以下要求：

　　a) 物镜放大倍率 20×,数值孔径不低于 0.45;

　　b) 相机分辨率不低于 4k，像元尺寸大小为 4.7µm 且明场荧光相机分辨率与像元尺寸保持一致;

　　c) 筒镜的焦距 200mm;

　　d) 分光棱镜的分光比例为 3 ：7，明场光路 3，荧光光路 7。

　　5.2.3 三维扫描平台系统应满足以下要求：

　　a) XY 轴运动精度不低于 10µm ，Z 轴运动精度不低于 2µm;

　　b) 载玻片检测区域尺寸为 20mm*20mm;

　　c) 三点调平平台调节平整度精度不低于 20µm。

　　5.2.4 控制电路系统应满足以下要求：

　　a) 实时反馈系统温度;

　　b) IP3 防潮防湿;

　　c) 系统自检。

　　5.2.5 外观机箱应满足以下要求：

　　a) 装配内部结构、开关按键和通信接口等组件;

　　b) 强度高、耐腐蚀、耐高温性能

　　6 性能指标及检测方法

　　6. 1 性能指标

　　在浮游植物尺寸5μm-100μm基本检测范围内，按照本文件6.5规定的方法进行实验，浮游植物显微荧光成像智能分析仪性能必须满足表1要求。

　　3

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　　表1 浮游植物显微荧光成像智能分析仪性能指标要求

　　指标名称

　　性能指标

　　检测方法

　　浮游植物尺寸范围

　　5μm-100μm

　　6.5.1

　　浮游植物计数准确率

　　≥85%

　　6.5.2

　　浮游植物(优势种属)识别准确率

　　≥90%

　　6.5.3

　　浮游植物识别种属数量

　　7 个门(70 个种属)

　　6.5.4

　　浮游植物计数准确率

　　≥95%

　　6.5.5

　　测量速度

　　10-100μL/min

　　6.5.6

　　6.2 检测条件

　　6.2.1 工作电源

　　AC(220±10)V/50Hz或DC(24±6)V。

　　6.2.2 测量环境温度

　　0℃~50℃。

　　6.2.3 水样温度5℃~40℃。

　　6.3 试剂

　　按照HJ 1216规定的鲁哥氏碘液制备要求，称取60g碘化钾，溶于100ml水中，再加入40g碘，充分搅拌使其完全溶解，加水定容至1000m1，转移至棕色磨口玻璃瓶，室温避光保存。规定中涉及试剂及要求见表2。

　　表2 试剂及要求

　　名称

　　要求

　　碘(I2)

　　分析纯

　　碘化钾(KI)

　　分析纯

　　去离子水

　　18.25MΩ ·cm

　　6.4 实验样品

　　6.4.1 按照 HJ 1296 、GB/T 14581 、HJ/T 91 、SC/T 9402 和 HJ 494 中采样方法进行浮游植物定量及定性样品采集。

　　6.4.1.1 定量样品：用采水器采集样品至定量采样瓶中，一般采集不少于 500 ml 样品。若水体透明度较高，浮游植物数量较少时，应酌情增加采样体积。定量样品采集后，样品瓶不应装满，以便摇匀。定量样品采集后立即加入鲁哥氏碘液固定，用量为水样体积的 1.0%～1.5%。也可将鲁哥氏碘液提前加入定量采样瓶中带至现场使用。定量样品在室温避光条件下可保存 3 周;1℃~5℃冷藏避光条件下可保存 12 个月。

　　6.4.1.2 定性样品：使用 25 号浮游生物网采集定性样品。关闭浮游生物网底端出水活塞开关，在水面表层至 0.5 m 深处以20 cm/s～30 cm/s 的速度做“∞”形往复，缓慢拖动约 1 min～3 min，待网中明显有浮游植物进入，将浮游生物网提出水面，网内水自然通过网孔滤出，待底部还剩少许水样(5 ml～10 ml)时，将底端出口移入定性采样瓶(6.2)中，打开底端活塞开关收集定性样品。采集分层样品时，用 25号浮游生物网过滤特定水层样品，其他步骤同采集表层样品。定性样品采集完成后及时将浮游生物网清洗干净。样品采集后冷藏避光运输。采集后立即加入鲁哥氏碘液，用量为水样体积的 1.0%～1.5%。镜检活体样品不加鲁哥氏碘液固定。定性样品在室温避光条件下可保存 3 周;1℃~5℃冷藏避光条件下可保存 12 个月。活体样品在 4 ℃~10 ℃避光条件下可保存 36 h。

　　6.5 样品定值

　　按照HJ 1216样品检测方法，将采集到的活体富集样品通过微量移液器准确吸取0.1ml样品，置于0.1ml浮游生物计数框内，在显微镜20×或40×物镜下计数于人工识别。每一样品装片计数两次。两次

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　　浮游植物细胞总计数量结果相对偏差应在±15%以内，否则应增加计数一次，直至某两次计数结果符合这一要求为止。测定结果为相对偏差在±15%以内的两次计数结果的平均值。

　　6.6 检测方法

　　按照JJF 1001和JJF 1094规定，对浮游植物尺寸范围、浮游植物计数准确率、浮游植物识别准确率、浮游植物(优势种属)识别准确率、浮游植物识别种属数量、测量速度六项指标进行定义。

　　6.6.1 浮游植物尺寸范围

　　6.6.1.1 利用浮游植物显微荧光成像智能分析仪对测试水样进行三次测量，记录测量结果中浮游植物图像外接矩形框对角线像素数量，依据浮游植物显微荧光成像智能分析仪像素尺寸与实际物理尺寸的转换公式(1)得到像素的物理尺寸。

　　P ············································································· (1)

　　式中：P—像素的物理尺寸;

　　Pix—图像像素大小;

　　U—仪器显微成像系统CCD相机的像元尺寸;

　　T—仪器显微成像系统的放大倍率。

　　6.6.1.2 根据对角线像素数量及像素物理尺寸，按公式(2)计算浮游植物图像外接矩形框对角线尺寸，即浮游植物尺寸。

　　S = P n ········································································ (2)

　　式中：S—浮游植物尺寸;

　　P—像素的物理尺寸;

　　n—浮游植物图像外接矩形框对角线像素数量。

　　6.6.1.3 统计测量结果中浮游植物最大尺寸，即仪器测量浮游植物尺寸范围的上限;统计测量结果中浮游植物最小尺寸，即仪器测量浮游植物尺寸范围下限。

　　6.6.2 浮游植物计数准确率

　　6.6.2.1 利用浮游植物显微荧光成像智能分析仪采用对角线法对测试水样进行三次测量，记录每次仪器测量的浮游植物数量 C，与三名人员人工鉴定(HJ 1216-2021 标准)的浮游植物数量平均值对比，利用公示(3)计算每次测量结果的计数准确率。

　　ACi

　　式中：ACi—每次测量结果的计数准确率;

　　C—每次仪器测量的浮游植物数量;

　　C0—浮游植物数量平均值。

　　6.6.2.2 利用公式(4)计算三次测量结果计数准确率平均值得到仪器计数准确率。

　　A-C = Σi(3)= 1 ACi/3 ······································································· (4)

　　式中：A-C—三次测量结果计数准确率平均值;

　　ACi—每次测量结果的计数准确率。

　　6.6.3 浮游植物识别准确率

　　6.6.3.1 利用浮游植物显微荧光成像智能分析仪采用对角线法对测试水样进行三次测量，记录每次测量浮游植物数量，并对测量结果中所有浮游植物图像进行人工鉴定，统计每次测量结果中识别正确浮游植物数量，按公式(5)计算每次测量结果的识别准确率。

　　A Ii ········································································ (5)

　　式中：AIi—每次测量结果的识别准确率;

　　n—每次测量结果中识别正确浮游植物数量;

　　N—每次测量浮游植物数量。

　　5

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　　6.6.3.2 利用公式(6)计算三次测量结果识别准确率平均值得到仪器的识别准确率。

　　A(一)Ii = Σi(3)=1 A Ii/3 ······································································· (6)

　　式中：A(一)Ii—三次测量结果识别准确率平均值;

　　AIi—每次测量结果的识别准确率。

　　6.6.4 浮游植物(优势种属)识别准确率

　　利用浮游植物显微荧光成像智能分析仪对测试水样进行测量，依据人工镜检结果筛选出优势度达到0.02以上的浮游植物优势种属，按6.6.3计算仪器所测每种浮游植物(优势种属)识别准确率，取平均值获得仪器的浮游植物(优势种属)识别准确率。

　　6.6.5 浮游植物识别种属数量

　　通过查看浮游植物显微荧光成像智能分析仪内置数据库浮游植物门、种属数量，然后利用浮游植物显微荧光成像智能分析仪对不同来源测试进行测量，统计测量结果中准确识别的种属数量，当测量结果中浮游植物种属数量达到仪器内置数据库浮游植物种属数量的70%以上，判定仪器内置数据库浮游植物种属数量真实有效。

　　6.6.6 测量速度

　　取特定体积测试水样加入计数框，将计数框插入浮游植物显微荧光成像智能分析仪测试架，仪器通电复位后，分别选择对角线、行格、全片等三种扫描方式进行扫描，每种扫描方式测量五次，记录扫描测量时间ti，取三次测量平均，按公式(7)计算单位时间测量的样品体积，即测量速度。

　　v ················································································· (7)

　　式中：v—测量速度;

　　V—特定体积测试水样;

　　t-—三次测量平均。

　　7 输出信息

　　输出信息主要包括浮游植物定量样品分析记录表和前几种优势藻类的细胞密度柱状分布图。其中，定量样品分析记录表汇总了样品的基本信息、各藻属的总细胞数、藻类密度以及不同门类的细胞数量和密度等详细数据;细胞密度柱状分布图则直观展示了优势藻类之间的密度差异，便于对群落结构特征进行对比分析。

　　8 检测规则

　　8. 1 出厂检测

　　仪器由制造厂质量检验部门检查，判定合格后出具合格证书才能出厂。

　　8. 2 检测项目

　　检验项目根据5.2和6.1执行。

　　9 包装、运输和储存

　　9. 1 标志

　　按照GB/T 191规定，每台仪器应在适当醒目的位置固定产品铭牌。产品铭牌应标出标准代号、仪器型号、名称、量程范围、出厂编号、制造日期、厂名等。

　　9.2 操作说明书

　　6

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　　仪器的操作说明书应符合 GB 9969.1 ，至少包括以下内容：现场安装条件及方法、仪器操作方法、常见故障处理、日常维护说明及其他注意事项等。

　　9.3 包装

　　仪器包装应符合GB/T 191中的规定，并应满足运输和安全要求。

　　9.4 随机文件

　　随机文件应包括：

　　a) 装箱单;

　　b) 产品合格证;

　　c) 仪器使用说明书;

　　d) 备件及附件清单。

　　9.5 运输

　　仪器外包装应标注运输注意事项及要求。在运输中应防止受到强烈冲击，雨淋及曝晒。

　　9. 6 储存

　　仪器应贮存于环境温度-20℃~45℃、相对湿度不大于85%。不得有腐蚀性气体和腐蚀性物品。

　　7

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　　A

　　A

　　附 录 A

　　(资料性)

　　浮游植物显微荧光成像智能分析仪性能测试原始记录表

　　检测日期：______________________________

　　仪器编号：______________________________

　　表A.1 测试样品 测量结果记录表

　　门

　　属种

　　尺寸(μm)

　　仪器识别数量

　　识别正确数量

　　人工镜检数量

　　优势种属

　　1

　　□

　　2

　　□

　　3

　　□

　　4

　　□

　　5

　　□

　　6

　　□

　　7

　　□

　　8

　　□

　　9

　　□

　　10

　　□

　　11

　　□

　　12

　　□

　　13

　　□

　　14

　　□

　　15

　　□

　　16

　　□

　　17

　　□

　　18

　　□

　　19

　　□

　　20

　　□

　　21

　　□

　　22

　　□

　　23

　　□

　　24

　　□

　　25

　　□

　　26

　　□

　　27

　　□

　　28

　　□

　　29

　　□

　　30

　　□

　　31

　　□

　　32

　　□

　　33

　　□

　　34

　　□

　　8

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　　35

　　□

　　36

　　□

　　37

　　□

　　38

　　□

　　39

　　□

　　40

　　□

　　41

　　□

　　42

　　□

　　43

　　□

　　44

　　□

　　45

　　□

　　46

　　□

　　47

　　□

　　48

　　□

　　49

　　□

　　50

　　□

　　51

　　□

　　52

　　□

　　53

　　□

　　54

　　□

　　55

　　□

　　…

　　□

　　合计

　　/

　　注：仪器内置数据库包含七个门、70个种属的浮游植物。

　　表A.2 仪器 对角线法 测量速度记录表

　　测量次数

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　平均值

　　时间(min)

　　测量速度(μL/min)

　　注：测试样品取样体积为200µL

　　表A.3 仪器 行格法 测量速度记录表

　　测量次数

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　平均值

　　时间(min)

　　测量速度(µL/min)

　　注：测试样品取样体积为200µL

　　表A.4 仪器 全片法 测量速度记录表

　　测量次数

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　平均值

　　时间(min)

　　测量速度(μL/min)

　　注：测试样品取样体积为200µL

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