基于精准农业的作物生长环境信息采集规范DB32／T 4059-2021.pdf

ICS 65.020 CCS B 07 DB32 江苏省地方标准 DB32/T 4059 2021 基于精准 农业 的作物 生长环 境信息 采集规范 Specification of crop growth environment information collection based on precision agriculture 2021-06-03 发布 2021-07-03 实施 江 苏 省 市 场 监 督 管 理 局 发布 DB32/T 4059-2021 I 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。本文件 由 江 苏省 农作 物标 准化技 术委 员会 提出 并 归 口。本 文件 起草 单位：江苏 食 品药品 职业 技术 学院、江 苏电子 信息 职业 学院、江 苏金福 农业 科技 有限 公司。本 文件 主要 起草 人：李萌、孙铁 波、王卫 兵、刘春 玥、郑 磊磊、时 恩早。DB32/T 4059-2021 1 基于 精准 农业 的作物 生长 环境信息 采集规 范 1 范围 本 文件 规定 了基于 精 准农 业 的作物 生 长环 境信 息采集 的术 语和 定义、信息 采 集内容、设备 要求、采集流程、数 据格 式、信息 安全等 要求。本 文件 适用 于基于 精 准农 业 的大田 作物 的 生长 环境 信息采 集。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 3100 国际 单位 制及其 应用 GB/T 20271 信 息安全 技 术 信 息系 统通 用安 全技 术 要求 GB/T 31736 2015 特 色 农业 基础 术语 3 术语和 定义 GB/T 31736 界定 的以及 下 列术语 和定 义适 用于 本文 件。3.1 精准农 业 precision agriculture 以信 息 技术 为手 段，实施 定时、定位、定 量的 操作 技术和 管理 措施 的现 代农 业生产 体系。来源：GB/T 31736 2015，3.3 3.2 作物生长 环 境信 息 Crop growth environment information 作物生 长过 程中 的 气 象、土壤、地理 等相 关信息。4 信息 采 集内 容 4.1 气象信息 主要包 括太 阳辐 射 度、降 水 量、空气 温度、空 气湿 度、风 速、风向、二 氧化 碳 浓度、光 照 强 度、光照时长 和气 压 等 信息。4.2 土壤信息 主要包 括土 壤温 度、土壤 湿度、电导 率、pH值 和土 壤氮、磷、钾含 量等 信息。DB32/T 4059-2021 2 4.3 地理信息 主要包 括经 纬度、高 程 等 信息。5 设备要求 5.1 设备 主 要包 括信 息采 集设 备、信 息存 储 设 备和 信息 传输设 备 等。5.2 信息采 集设 备 5.2.1 信息采 集设 备应能 实 时提 供数据 信息 并保 证输 出信 息的流 畅性，满 足气 象、土壤、地理 等信息采集稳 定性 与精 准性 需要。5.2.2 气象信 息采 集设 备 可选择 适合 的 气 象信 息 采 集设备，包括 但不 限于 太 阳辐射 度传 感器、降水 量 监测仪、空气 温度 传感器、空 气湿 度传 感器、风 速传感 器、风向 传感 器、二氧化 碳浓 度传 感器、光 照强度 传感 器、光照 时长 传感器和 气压 传感 器等。5.2.3 土壤信 息采 集设 备 可选择 适合 的 土 壤信 息 采 集设备，包括 但不 限于 土 壤温度 传感 器、土 壤湿 度 传感器、土壤 电导 率传感器、土壤pH值 传感 器和 土壤氮、磷、钾 含量 传感 器 等。5.2.4 地理信 息采 集设 备 可选择 适合 的 地 理信 息 采 集设备，包 括但 不限 于 经 度测量 仪、纬度 测量 仪和 高程测 量仪 等。5.2.5 设备参 数 信息 采 集设 备参 数应 符合 表1要 求。表1 采集设 备参 数 设备类型 测量范围 测量精度 太阳辐射度传感器 0 W/m22000 W/m2 5%降水量监测仪 0 mm 9999 mm 0.1 mm 空气温度传感器-30 60 0.1 空气湿度传感器 0%100%3%风速传感器 0 m/s 35 m/s 0.5 m/s 风向传感器 0 359 4 二氧化碳浓度传感器 0 ppm 2000 ppm 1 ppm 光照强度传感器 0 lx 200000 lx 20 lx 光照时长传感器 1 0 min 气压传感器 30000 Pa 120000 Pa 100 Pa 土壤温度传感器-40 60 0.1 土壤湿度传感器 0%100%3%DB32/T 4059-2021 3 表1 采集 设备 参数（续）设备类型 测量范围 测量精度 土壤电导率传感器 0 s/cm 10000 s/cm 10 s/cm 土壤pH 值传感器 0 pH 14 pH 0.0 2 土壤含氮量传感器 0 mg 3999 mg 0.1 mg 土壤含磷量传感器 0 mg 3999 mg 0.1 mg 土壤含钾量传感器 0 mg 3999 mg 0.1 mg 经度测量仪 1 纬度测量仪 1 高程测量仪 0.1 m 注：“”表示该项不适用。5.3 信息存 储设 备 5.3.1 设备应 能实 时存储 数 据，计算机 终端 安装 的配 套软 件应具 有实 时显 示 当 前及 已存储 数据 和超 出阈值自 动报 警的 功能。5.3.2 存储方 式 采用集 中式 存储 方式。存 储容量 100 G。5.3.3 存储期 限 数据信 息保 存期 限应 60 d。5.4 信息 传 输设 备 5.4.1 信息传 输网 络 可 采用 蓝牙 或紫蜂 等 无线 通信技 术或 有线 通信 技术 进行数 据信 息传 输，网络 结构如 图1。机房Internet/CAN网关节点1 节点2 节 点N 无线传输有线传输 图1 信息传 输网 络 DB32/T 4059-2021 4 5.4.2 传感器 节点 传感器 节点 由传 感器、嵌 入式控 制系 统和 无线 发射 模块组 成，结构 如图2。传感 器嵌入式控制系统无线发 射模块 图2 传感器 节点 结构 5.4.3 速率 采集设 备间 通讯 数据 传输 速率应 20 kbit/s。5.4.4 带宽 无线传 输网 络通 信带 宽 应 250 kbps。5.5 电源 设备供 电电 压 应 为交流220V，具备AC/DC 及DC/DC 转换功 能。5.6 接口 5.6.1 输出接 口应 采 用 RS-485 以及 USB 接口。5.6.2 存储接 口应 具 备 USB 接口 或 SD/Micro SD 存 储卡 等 接口连 接外 部存 储介 质。5.7 设备应 能在 温度 为-3060 的 环境 中正 常工 作。6 采集流程 6.1 采集点 布设 6.1.1 气象信 息采 集 点 根据 作物 种植范 围配 置一 组或多 组（1 组/10 km2），采集 点一般 设置 为种 植区中央。6.1.2 环境信息 采 集点 为一 个或 多个。一个应 布设 在 种植 区 中央，多 个采 集点 的布 设方法 要依 据种植类型和 种植 面积 以及 农田 空间变 异特 性 来 确定，应 避免布 设在 通风 口或 热源 等处。其中 空气 温 湿 度 传 感器、二 氧化 碳浓 度传 感器、土壤 温湿 度传 感器、土 壤电导 率传 感器、土 壤 pH 值 传感 器、土壤 氮、磷、钾信息 传感 器 等 的布 设应 1 个/200 m2；土 壤温 湿 度传感 器、土壤 电导 率传 感器、土 壤 pH 值传 感器、土壤氮、磷、钾 含量 传感 器等 的 埋设 深度 应根 据农 作物的 根系 生长 特点 布设，保证 信号 采集 质量。6.1.3 地理信 息采 集点 一般 设置 为种植 区边 界及 角点、气 象信息 采集 点 和 环境 信息 采集点。6.2 设备调试 6.2.1 设备初 始化 状态 检查 包括供 电检 查、无线 传感 器节点 在线 状态 检查、无 线传感 网络 数据 传输 状态 检 查、设备 检查 等。6.2.2 采集频 率设 置 DB32/T 4059-2021 5 气象信 息采 集频 率1次/h，土 壤信 息采 集频 率1次/12h，地 理信 息采 集频 率1 次/d。同 时可 根据不同作物 的 生长 需要 以及 作物的 关键 生育 期，设定 不同设备 的 采集 频率。6.3 数据存储 6.3.1 数据信息 自 动存 入数 据库 的存储 频次 应 1 次/min，由系统 将每 日最 大值 与最 小值及 其采 集时间自动 存入 数据 库。6.3.2 采集设 备采 集信 息产 生的 延时，应 200 ms，由 加 密运算 所引 起的 延时 应 400 ms。6.4 日常管 理 6.4.1 设备应 定期 进行 数值 校准，时间 间隔 应 30 d。6.4.2 设备应 定期 维护、清 洁，每日巡 查设 备有 无异 常。7 数据格 式 作物生 长环 境 信 息的 数据 格 式应 符合 表2 要求，其 中 单位应 符合GB 3100 的规定。表2 作物生 长环 境 信 息数 据格 式 字段名 中文名 字段类型 数据长度 单位 ID 流水号 整型-sDevice_Number 采集设备号 字符串-sSubject_Number 主体编号 字符串-dCollection_Time 采集时间 浮点数 小数点后2 位 min fALI 太 阳辐射度 浮点数 小数点后2 位 W/m2 fAPT 降水量 浮点数 小数点后2 位 mm fTemperature 空气温度 浮点数 小数点后2 位 fHumidity 空气湿度 浮点数 小数点后2 位%fAWS 风速 浮点数 小数点后2 位 m/s fAWD 风向 浮点数 小数点后2 位 fCO2 二氧化碳浓度 浮点数 小数点后2 位 ppm fLight 光照强度 浮点数 小数点后2 位 lx fLight-h 光照时长 浮点数 小数点后2 位 min fpp 气压 浮点数 小数点后2 位 Pa fSTC00 土壤表层温度 浮点数 小数点后2 位 fSTC40 40cm 土壤温度 浮点数 小数点后2 位 fSWC00 土壤表层湿度 浮点数 小数点后2 位%fSWC40 40cm 土壤湿度 浮点数 小数点后2 位%fEC 土壤 电导率 浮点数 小数点后2 位 s/cm fpH pH 值 浮点数 小数点后2 位-fN 土壤含氮量 浮点数 小数点后2 位 mg DB32/T 4059-2021 6 表2 作物 生长 环境 信息 数据格 式（续）字段名 中文名 字段类型 数据长度 单位 fP 土壤含磷量 浮点数 小数点后2 位 mg fK 土壤含钾量 浮点数 小数点后2 位 mg fltd 经度 浮点数 小数点后8 位 flat 纬度 浮点数 小数点后8 位 feva 高程 浮点数 小数点后8 位 m 注：“”表示该项不适用。8 信息安 全 信息系统 安全 技 术要 求 宜 符合GB/T 20271 中的相 关 要求。