DB32T 4059-2021基于精準農(nóng)業(yè)的作物生長環(huán)境信息采集規(guī)范

IICS65.020CCSB07DB32DB32/T4059—2021基于精準農(nóng)業(yè)的作物生長環(huán)境信息采集規(guī)范Specificationofcropgrowthenvironmentinformationcollectionbasedonprecisionagriculture2021-06-03發(fā)布2021-07-03實施江蘇省市場監(jiān)督管理局發(fā)布DB32/T4059-2021基于精準農(nóng)業(yè)的作物生長環(huán)境信息采集規(guī)范范圍本文件規(guī)定了基于精準農(nóng)業(yè)的作物生長環(huán)境信息采集的術(shù)語和定義、信息采集內(nèi)容、設(shè)備要求、采集流程、數(shù)據(jù)格式、信息安全等要求。本文件適用于基于精準農(nóng)業(yè)的大田作物的生長環(huán)境信息采集。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB3100國際單位制及其應(yīng)用GB/T20271信息安全技術(shù)信息系統(tǒng)通用安全技術(shù)要求GB/T31736—2015特色農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)術(shù)語術(shù)語和定義GB/T31736界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。精準農(nóng)業(yè)precisionagriculture以信息技術(shù)為手段，實施定時、定位、定量的操作技術(shù)和管理措施的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。[來源：GB/T31736—2015，3.3]作物生長環(huán)境信息Cropgrowthenvironmentinformation作物生長過程中的氣象、土壤、地理等相關(guān)信息。信息采集內(nèi)容氣象信息主要包括太陽輻射度、降水量、空氣溫度、空氣濕度、風速、風向、二氧化碳濃度、光照強度、光照時長和氣壓等信息。土壤信息主要包括土壤溫度、土壤濕度、電導(dǎo)率、pH值和土壤氮、磷、鉀含量等信息。地理信息主要包括經(jīng)緯度、高程等信息。設(shè)備要求設(shè)備主要包括信息采集設(shè)備、信息存儲設(shè)備和信息傳輸設(shè)備等。信息采集設(shè)備信息采集設(shè)備應(yīng)能實時提供數(shù)據(jù)信息并保證輸出信息的流暢性，滿足氣象、土壤、地理等信息采集穩(wěn)定性與精準性需要。氣象信息采集設(shè)備可選擇適合的氣象信息采集設(shè)備，包括但不限于太陽輻射度傳感器、降水量監(jiān)測儀、空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器、風速傳感器、風向傳感器、二氧化碳濃度傳感器、光照強度傳感器、光照時長傳感器和氣壓傳感器等。土壤信息采集設(shè)備可選擇適合的土壤信息采集設(shè)備，包括但不限于土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器、土壤電導(dǎo)率傳感器、土壤pH值傳感器和土壤氮、磷、鉀含量傳感器等。地理信息采集設(shè)備可選擇適合的地理信息采集設(shè)備，包括但不限于經(jīng)度測量儀、緯度測量儀和高程測量儀等。設(shè)備參數(shù)信息采集設(shè)備參數(shù)應(yīng)符合表1要求。采集設(shè)備參數(shù)設(shè)備類型測量范圍測量精度太陽輻射度傳感器0W/m2～2000W/m2±5%降水量監(jiān)測儀0mm～9999mm±0.1mm空氣溫度傳感器-30℃～60℃±0.1℃空氣濕度傳感器0%～100%±3%風速傳感器0m/s～35m/s±0.5m/s風向傳感器0o～359o±4o二氧化碳濃度傳感器0ppm～2000ppm±1ppm光照強度傳感器0lx～200000lx±20lx光照時長傳感器—±10min氣壓傳感器30000Pa～120000Pa±100Pa土壤溫度傳感器-40℃～60℃±0.1℃土壤濕度傳感器0%～100%±3%表1采集設(shè)備參數(shù)（續(xù)）設(shè)備類型測量范圍測量精度土壤電導(dǎo)率傳感器0μs/cm～10000μs/cm±10μs/cm土壤pH值傳感器0pH～14pH±0.02土壤含氮量傳感器0mg～3999mg±0.1mg土壤含磷量傳感器0mg～3999mg±0.1mg土壤含鉀量傳感器0mg～3999mg±0.1mg經(jīng)度測量儀—±1″緯度測量儀—±1″高程測量儀—±0.1m注：“—”表示該項不適用。信息存儲設(shè)備設(shè)備應(yīng)能實時存儲數(shù)據(jù)，計算機終端安裝的配套軟件應(yīng)具有實時顯示當前及已存儲數(shù)據(jù)和超出閾值自動報警的功能。存儲方式采用集中式存儲方式。存儲容量≥100G。存儲期限數(shù)據(jù)信息保存期限應(yīng)≥60d。信息傳輸設(shè)備信息傳輸網(wǎng)絡(luò)可采用藍牙或紫蜂等無線通信技術(shù)或有線通信技術(shù)進行數(shù)據(jù)信息傳輸，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1。信息傳輸網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點傳感器節(jié)點由傳感器、嵌入式控制系統(tǒng)和無線發(fā)射模塊組成，結(jié)構(gòu)如圖2。傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu)速率采集設(shè)備間通訊數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)≥20kbit/s。帶寬無線傳輸網(wǎng)絡(luò)通信帶寬應(yīng)≥250kbps。電源設(shè)備供電電壓應(yīng)為交流220V，具備AC/DC及DC/DC轉(zhuǎn)換功能。接口輸出接口應(yīng)采用RS-485以及USB接口。存儲接口應(yīng)具備USB接口或SD/MicroSD存儲卡等接口連接外部存儲介質(zhì)。設(shè)備應(yīng)能在溫度為-30℃～60℃的環(huán)境中正常工作。采集流程采集點布設(shè)氣象信息采集點根據(jù)作物種植范圍配置一組或多組（≥1組/10km2），采集點一般設(shè)置為種植區(qū)中央。環(huán)境信息采集點為一個或多個。一個應(yīng)布設(shè)在種植區(qū)中央，多個采集點的布設(shè)方法要依據(jù)種植類型和種植面積以及農(nóng)田空間變異特性來確定，應(yīng)避免布設(shè)在通風口或熱源等處。其中空氣溫濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器、土壤溫濕度傳感器、土壤電導(dǎo)率傳感器、土壤pH值傳感器、土壤氮、磷、鉀信息傳感器等的布設(shè)應(yīng)≥1個/200m2；土壤溫濕度傳感器、土壤電導(dǎo)率傳感器、土壤pH值傳感器、土壤氮、磷、鉀含量傳感器等的埋設(shè)深度應(yīng)根據(jù)農(nóng)作物的根系生長特點布設(shè)，保證信號采集質(zhì)量。地理信息采集點一般設(shè)置為種植區(qū)邊界及角點、氣象信息采集點和環(huán)境信息采集點。設(shè)備調(diào)試設(shè)備初始化狀態(tài)檢查包括供電檢查、無線傳感器節(jié)點在線狀態(tài)檢查、無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)檢查、設(shè)備檢查等。采集頻率設(shè)置氣象信息采集頻率≥1次/h，土壤信息采集頻率≥1次/12h，地理信息采集頻率≥1次/d。同時可根據(jù)不同作物的生長需要以及作物的關(guān)鍵生育期，設(shè)定不同設(shè)備的采集頻率。數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)信息自動存入數(shù)據(jù)庫的存儲頻次應(yīng)≥1次/min，由系統(tǒng)將每日最大值與最小值及其采集時間自動存入數(shù)據(jù)庫。采集設(shè)備采集信息產(chǎn)生的延時，應(yīng)≤200ms，由加密運算所引起的延時應(yīng)≤400ms。日常管理設(shè)備應(yīng)定期進行數(shù)值校準，時間間隔應(yīng)≤30d。設(shè)備應(yīng)定期維護、清潔，每日巡查設(shè)備有無異常。數(shù)據(jù)格式作物生長環(huán)境信息的數(shù)據(jù)格式應(yīng)符合表2要求，其中單位應(yīng)符合GB3100的規(guī)定。作物生長環(huán)境信息數(shù)據(jù)格式字段名中文名字段類型數(shù)據(jù)長度單位ID流水號整型--sDevice_Number采集設(shè)備號字符串--sSubject_Number主體編號字符串--dCollection_Time采集時間浮點數(shù)小數(shù)點后2位minfALI太陽輻射度浮點數(shù)小數(shù)點后2位W/m2fAPT降水量浮點數(shù)小數(shù)點后2位mmfTemperature空氣溫度浮點數(shù)小數(shù)點后2位℃fHumidity空氣濕度浮點數(shù)小數(shù)點后2位%fAWS風速浮點數(shù)小數(shù)點后2位m/sfAWD風向浮點數(shù)小數(shù)點后2位°fCO2二氧化碳濃度浮點數(shù)小數(shù)點后2位ppmfLight光照強度浮點數(shù)小數(shù)點后2位lxfLight-h光照時長浮點數(shù)小數(shù)點后2位minfpp氣壓浮點數(shù)小數(shù)點后2位PafSTC00土壤表層溫度浮點數(shù)小數(shù)點后2位℃fSTC4040cm土壤溫度浮點數(shù)小數(shù)點后2位℃fSWC00土壤表層濕度浮點數(shù)小數(shù)點后2位%fSWC4040cm土壤濕度浮點數(shù)小數(shù)點后2位%fEC土壤電導(dǎo)率浮點數(shù)小數(shù)點后2位μs/cmfpHpH值浮點數(shù)小數(shù)點后2位-fN土壤含氮量浮點數(shù)小數(shù)點后2位mg表2作物生長環(huán)境信息數(shù)據(jù)格式（續(xù)）字段名中文名字段類型數(shù)據(jù)長度單位fP土壤含磷量浮點數(shù)小數(shù)點后2位mgfK土壤含鉀量浮點數(shù)小數(shù)點后2位mgfltd經(jīng)度浮點數(shù)小數(shù)點后8位″flat緯度浮點數(shù)小數(shù)點后8位″feva高程浮點數(shù)小數(shù)點后8位m注：“—”表示該項不適用。信息安全信息系統(tǒng)安全技術(shù)要求宜符合GB/T20271中的相關(guān)要求。前??言本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由江蘇省農(nóng)作物標準化技術(shù)委員會提出并歸口。本文件起草單位：江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學院、江蘇電子信息職業(yè)學院、江蘇金福農(nóng)業(yè)科技有限公司。本文件主要起草人：李萌、孫鐵波、王衛(wèi)兵、劉春玥、鄭磊磊、時恩早。前??言本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由江蘇省農(nóng)作物標準化技術(shù)委員會提出并歸口。本文件起草單位：江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學院、江蘇電子信息職業(yè)學院、江蘇金福農(nóng)業(yè)科技有限公司。本文件主要起草人：李萌、孫鐵波、王衛(wèi)兵、劉春玥