高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田 智慧灌溉技術(shù)規(guī)程DB41-T 2416-2023

ICS65.060.35

CCSP55

41

河南省地方標(biāo)準(zhǔn)

DB41/T2416—2023

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田智慧灌溉技術(shù)規(guī)程

2023-06-06發(fā)布2023-09-05實(shí)施

河南省市場監(jiān)督管理局發(fā)布

DB41/T2416—2023

目次

前言.................................................................................II

1范圍...............................................................................1

2規(guī)范性引用文件.....................................................................1

3術(shù)語和定義.........................................................................1

4基本條件...........................................................................1

5硬件布置...........................................................................2

6軟件安裝...........................................................................4

7系統(tǒng)調(diào)試...........................................................................5

8系統(tǒng)運(yùn)行...........................................................................5

9系統(tǒng)維護(hù)...........................................................................6

I

DB41/T2416—2023

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利，本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。

本文件由河南省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳提出并歸口。

本文件起草單位：華北水利水電大學(xué)、河南省山水田園規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司、河南省土壤肥料站、河

南邦友科技有限公司、河南省農(nóng)村供水總站。

本文件主要起草人：魏義長、陳偉峰、黃喜良、馬鵬飛、湯向輝、黃達(dá)、楊先明、蘇新宏、杜君、

張霞、李道西、葛建坤、張素娟、丁偉強(qiáng)、謝宇翔、李國發(fā)、魯琳、趙東保、楊永輝、高翠民、寧東峰、

劉洋、黃豐碩、仵迪、劉傲、張磊、高世凱、龔雪文、潘紅衛(wèi)。

II

DB41/T2416—2023

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田智慧灌溉技術(shù)規(guī)程

1范圍

本文件規(guī)定了高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田智慧灌溉的基本條件，確立了硬件布置、軟件安裝、系統(tǒng)調(diào)試、運(yùn)行和維

護(hù)等階段的操作指示。

本文件適用于高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田智慧灌溉布置、運(yùn)行和管理。

2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(duì)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。

GB/T28418土壤水分（墑情）監(jiān)測儀器基本技術(shù)條件

GB/T28452信息安全技術(shù)應(yīng)用軟件系統(tǒng)通用安全技術(shù)要求

GB/T30600—2022高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)通則

GB/T50085噴灌工程技術(shù)規(guī)范

GB/T50363節(jié)水灌溉工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T50485—2020微灌工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

SL364土壤墑情監(jiān)測規(guī)范

SL515—2013水利視頻監(jiān)視系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

DB41/T1833—2019農(nóng)業(yè)小氣候自動(dòng)觀測規(guī)范

3術(shù)語和定義

GB/T30600界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田

田塊平整、集中連片、設(shè)施完善、節(jié)水高效、農(nóng)電配套、宜機(jī)作業(yè)、土壤肥沃、生態(tài)友好、抗災(zāi)能

力強(qiáng)，與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營方式相適應(yīng)的旱澇保收、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的耕地。

[來源：GB/T30600—2022，3.1]

3.2

智慧灌溉

以采集數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、模型算法為核心、現(xiàn)代化裝備和系統(tǒng)平臺(tái)為載體，通過現(xiàn)代信息技術(shù)與高效節(jié)

水灌溉理論、技術(shù)深度融合，實(shí)現(xiàn)灌溉全過程、全環(huán)節(jié)的信息數(shù)字感知、智慧決策、智能控制和協(xié)同管

理，保持農(nóng)田水、肥、作物最適關(guān)系，達(dá)到節(jié)水、高效、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的灌溉方式。

4基本條件

4.1田塊條件

1

DB41/T2416—2023

應(yīng)符合GB/T30600—2022第5章規(guī)定的建設(shè)區(qū)域和規(guī)?；?jīng)營、集中連片333hm2以上的耕地。

4.2農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施條件

應(yīng)符合GB/T30600—2022第6章規(guī)定的灌溉與排水、田間道路、農(nóng)田防護(hù)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)、農(nóng)田輸

配電等農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施條件。

4.3人員條件

管理和操作人員應(yīng)具備信息技術(shù)、灌溉及電工等相關(guān)專業(yè)知識(shí)。

5硬件布置

5.1灌溉系統(tǒng)

5.1.1組成

由灌溉首部樞紐、輸配水管網(wǎng)、灌水器等硬件組成。

5.1.2安裝布置

按下列規(guī)定進(jìn)行：

a)灌溉首部樞紐和輸配水管網(wǎng)按GB/T50485—2020第7章的規(guī)定進(jìn)行施工和安裝，并配備水泵

變頻器或穩(wěn)壓控制器；

b)灌水器(滴頭、噴頭、滴灌管、微噴帶等)按GB/T50363的規(guī)定進(jìn)行選型和鋪設(shè)；

c)若采用管道式噴灌，其骨干輸水管宜采用PVC-U或PE材質(zhì)，地下埋設(shè)；田間輸水管宜采用PE

材質(zhì)，地上鋪設(shè)；

d)若采用地面軌道式移動(dòng)噴灌，移動(dòng)輸水管及配套的灌溉機(jī)組按GB/T50085的規(guī)定進(jìn)行選型和

鋪設(shè)；

e)若采用地面渠道供水式移動(dòng)噴灌，輸水渠道及配套的灌溉機(jī)組按GB/T50363的規(guī)定進(jìn)行建設(shè)

和鋪設(shè)。

5.2灌溉數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

5.2.1組成

由數(shù)傳流量計(jì)(表)和壓力表等硬件組成，用于監(jiān)測灌溉流量和管道壓力數(shù)據(jù)。

5.2.2安裝布置

按下列規(guī)定進(jìn)行：

a)在水泵出口和每個(gè)灌水小區(qū)（或灌溉單元）入口均安裝數(shù)傳流量計(jì)（表）和壓力表，計(jì)量灌

溉總水量、監(jiān)測系統(tǒng)工作壓力，以及分區(qū)水量、壓力數(shù)據(jù)；

b)在每個(gè)過濾器前后均安裝數(shù)傳壓力表，當(dāng)過濾器前后壓力差達(dá)到一定設(shè)定閾值時(shí)，對(duì)過濾器

進(jìn)行反沖洗。

5.3土壤墑情數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

5.3.1組成

為土壤墑情（水分、濕度）傳感器，其技術(shù)參數(shù)應(yīng)符合GB/T28418的規(guī)定。

2

DB41/T2416—2023

5.3.2安裝布置

在典型灌溉單元內(nèi)均勻地安裝布置3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，按SL364的規(guī)定，在每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測10cm、20cm、

40cm土層深度的土壤含水量（濕度）數(shù)據(jù)。

5.4田間小氣候數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

5.4.1采集參數(shù)

宜選配具有以下兩類采集參數(shù)的田間小氣候監(jiān)測站：

a)常規(guī)采集參數(shù)：氣溫、空氣相對(duì)濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、太陽總輻射、土壤溫度（濕度）；

b)增配采集參數(shù)：光合有效輻射、二氧化碳濃度、冠層紅外溫度、冠層總輻射。

5.4.2位置選擇

應(yīng)符合DB41/T1833的規(guī)定和以下要求：

——能代表灌溉控制地段的氣候、土壤、地形、地勢、主要耕作制度、種植管理方式及產(chǎn)量水平；

——種植面積較大的作物種植區(qū)域內(nèi)；

——距離林地、建筑物、道路（公路和鐵路）等20m以上，遠(yuǎn)離河流、水塘、水庫等大型水體，

減少對(duì)農(nóng)田小氣候的影響。

5.4.3安裝布置

按DB41/T1833—2019中7.2的規(guī)定安裝布置田間小氣候監(jiān)測站。

5.5灌溉控制系統(tǒng)

5.5.1組成

由電磁閥(或電動(dòng)閥)、壓力流量調(diào)節(jié)控制閥、施肥（藥）裝置和灌溉控制器等硬件組成。

5.5.2選型與安裝

按GB/T50485—2020第6章、第7章的規(guī)定進(jìn)行選型和安裝。

5.6視頻監(jiān)視系統(tǒng)

5.6.1組成

由各級(jí)前端視頻采集設(shè)備、供電系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、圖像顯示系統(tǒng)（屏）、智能攝像機(jī)、

視頻處理設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和監(jiān)視工作站等硬件組成。

5.6.2監(jiān)視點(diǎn)位置選擇

在灌溉首部、典型灌溉單元（小區(qū)）及移動(dòng)噴灌設(shè)備上均應(yīng)布置視頻監(jiān)視系統(tǒng)，其位置選擇按SL515

的規(guī)定。

5.6.3安裝布置

按SL515—2013中6.3的規(guī)定進(jìn)行安裝布置。

5.7通信系統(tǒng)

5.7.1組成

3

DB41/T2416—2023

由通信控制(采集)器、現(xiàn)地通信控制(采集)器、天線、中繼器等硬件組成。

5.7.2安裝布置

按下列規(guī)定執(zhí)行：

a)通信協(xié)議均宜采用具有雙向數(shù)據(jù)交換、校驗(yàn)功能的國際標(biāo)準(zhǔn)，并具備能夠及時(shí)糾正傳輸錯(cuò)誤

數(shù)據(jù)包的功能；

b)有線通信宜采用以太網(wǎng)（Ethernet）、有源以太網(wǎng)（PoE）、推薦標(biāo)準(zhǔn)485（RS485）、控制器

局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）等；無線通信宜采用蜂窩（4G或5G）、遠(yuǎn)距離無線電（LoRa）、窄帶物聯(lián)

網(wǎng)(NB-IoT)、無線保真（WIFI）等通信方式；

c)灌溉監(jiān)控中心（室）與外部通信的網(wǎng)絡(luò)宜布置通信光纜，監(jiān)控站（節(jié)點(diǎn)）與灌溉監(jiān)控中心（室）

之間通信宜采用無線網(wǎng)路；

d)當(dāng)灌溉監(jiān)控中心無線控制(采集)器和現(xiàn)地?zé)o線控制(采集)器之間的距離超過有效通信距離時(shí)，

應(yīng)加裝中繼器，保證通信穩(wěn)定可靠。

5.8灌溉監(jiān)控中心(室)

5.8.1位置和環(huán)境條件選擇

應(yīng)符合以下規(guī)定：

——遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場、污染源、粉塵等，環(huán)境清潔；

——足夠的照明設(shè)備，并設(shè)有應(yīng)急照明系統(tǒng)；

——機(jī)房內(nèi)安裝煙火報(bào)警裝置，滅火器應(yīng)置于便于取放處，出入口應(yīng)保持通暢，所有裝飾材料采

用防火材料；

——空調(diào)前部、上部進(jìn)風(fēng)，后部出風(fēng)，保持室內(nèi)溫度25℃±3℃，相對(duì)濕度50％±10％；

——整個(gè)供電系統(tǒng)以系統(tǒng)專用地線單一點(diǎn)為零點(diǎn)參考，有足夠的功率滿足系統(tǒng)的功耗以及未來系

統(tǒng)擴(kuò)充要求；

——接地電阻值小于1Ω。

5.8.2設(shè)備購置與布置

應(yīng)購置質(zhì)量體系具有嚴(yán)格保證、完善的服務(wù)和支持網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，且具備標(biāo)準(zhǔn)化、商業(yè)化、技術(shù)成熟、

性價(jià)比優(yōu)及良好可替代性的特點(diǎn)；在灌溉監(jiān)控中心(室)應(yīng)布置服務(wù)器、灌溉控制設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、打印

機(jī)、不間斷電源等，其布置按GB/T50363、SL515的規(guī)定。

6軟件安裝

6.1組成

由計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和智慧灌溉云平臺(tái)(軟件)等組成，其中智慧灌溉云平臺(tái)(軟件)由田間設(shè)

備管控、管道輸水計(jì)量、灌溉數(shù)據(jù)展示、實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、系統(tǒng)綜合管理、智慧灌溉決策等模塊組成。

6.2功能

6.2.1計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的功能包括處理器管理、存儲(chǔ)器管理、設(shè)備管理、文件管理、作業(yè)管理等。

6.2.2數(shù)據(jù)庫的功能包括數(shù)據(jù)定義、存取、管理、傳輸、數(shù)據(jù)庫建立和維護(hù)等。

6.2.3智慧灌溉云平臺(tái)(軟件)具備實(shí)現(xiàn)農(nóng)田環(huán)境信息的接收，綜合氣象站提供的數(shù)據(jù)，生成適合的灌

溉施肥模型，對(duì)水肥管理設(shè)備進(jìn)行參數(shù)配置和聯(lián)網(wǎng)控制，各模塊具備的功能如下：

4

DB41/T2416—2023

a)田間設(shè)備管控模塊：按灌溉單元顯示所有灌溉、監(jiān)測、通信設(shè)備等的位置和運(yùn)行狀態(tài)；

b)管道輸水計(jì)量模塊：顯示灌溉系統(tǒng)中所有數(shù)傳流量計(jì)（表）和壓力表的數(shù)值，以及電磁（電

動(dòng)）閥的開啟與關(guān)閉狀態(tài)；

c)灌溉數(shù)據(jù)展示模塊：展示每個(gè)灌溉單元土壤含水量、作物耗水量、土壤有效含水量等數(shù)據(jù)信

息；

d)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控模塊：實(shí)時(shí)顯示田間攝像頭所監(jiān)控的田間作物長勢、灌溉系統(tǒng)設(shè)備、通信設(shè)備

的影像；

e)系統(tǒng)綜合管理模塊：對(duì)灌溉系統(tǒng)運(yùn)維管理、日志管理、設(shè)備管理和安全控制等，管理員對(duì)農(nóng)

田、作物、設(shè)備、用戶、角色進(jìn)行更新操作，不同角色分配不同的權(quán)限；

f)智慧灌溉決策模塊：根據(jù)作物產(chǎn)量、氣象資料、土壤墑情、作物耗水量的大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器

學(xué)習(xí)結(jié)果生成灌溉決策。

6.3安裝

按照軟件要求的硬件環(huán)境安裝操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理和智慧灌溉云平臺(tái)等軟件，在普通用戶訪問之

前，應(yīng)按GB/T28452的規(guī)定進(jìn)行初始用戶、管理員職責(zé)、系統(tǒng)審計(jì)跟蹤設(shè)置以及對(duì)客戶的合適的訪問控

制。

7系統(tǒng)調(diào)試

7.1一般規(guī)定

在智慧灌溉系統(tǒng)設(shè)備布置和軟件安裝好后，應(yīng)對(duì)智慧灌溉系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，滿足下列各項(xiàng)要求，視為

系統(tǒng)調(diào)試合格，否則為不合格：

——調(diào)試期間系統(tǒng)不發(fā)生異常情況，計(jì)算機(jī)不重啟、不死機(jī)；

——能根據(jù)智慧灌溉決策模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、計(jì)算、矯正和存儲(chǔ)；

——設(shè)備故障導(dǎo)致錯(cuò)誤數(shù)據(jù)可以自動(dòng)去除，錯(cuò)誤數(shù)據(jù)量小于0.5%，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間應(yīng)超過1年；

——1萬條以內(nèi)信息數(shù)據(jù)量查詢時(shí)間不超過3s，20萬條以內(nèi)信息數(shù)據(jù)量查詢時(shí)間不超過20s。

7.2調(diào)試步驟

信息安全調(diào)試按GB/T28452的規(guī)定進(jìn)行，其它調(diào)試宜按如下步驟進(jìn)行：

a)運(yùn)行服務(wù)器軟件，觀察并記錄服務(wù)器軟件自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)的情況；

b)從設(shè)備終端向控制終端發(fā)送數(shù)據(jù)，通過服務(wù)器日志觀察并記錄服務(wù)器數(shù)據(jù)接收以及指令下發(fā)

情況；

c)分別斷開設(shè)備終端鏈接的主鏈路，查看設(shè)備工作狀態(tài)情況；

d)通過移動(dòng)終端和固定終端分別進(jìn)行遠(yuǎn)程控制設(shè)備操作，觀察并記錄操作結(jié)果。

8系統(tǒng)運(yùn)行

8.1智慧灌溉云平臺(tái)（軟件）根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取和當(dāng)?shù)貧庀蟛块T提供的數(shù)據(jù)，結(jié)合水量平衡原理，

耦合作物長勢等信息，智慧灌溉云平臺(tái)（軟件）自動(dòng)計(jì)算土壤水分常數(shù)、最大灌水定額，制定灌溉制度，

形成智慧灌溉決策，再運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)等方法判斷是否需要灌溉。

8.2當(dāng)需要灌溉時(shí)，通過通信系統(tǒng)向灌溉控制器發(fā)送指令，灌溉控制系統(tǒng)接收信號(hào)后，水泵啟動(dòng)。

8.3灌溉水經(jīng)過濾器將雜質(zhì)進(jìn)行過濾，在過濾器運(yùn)行中，若過濾器兩端的壓力差超過設(shè)定閾值，過濾

器啟動(dòng)反沖洗；待反沖洗結(jié)束，繼續(xù)向系統(tǒng)供水。

5

DB41/T2416—2023

8.4當(dāng)需要隨灌溉施肥時(shí)，施肥機(jī)進(jìn)行配料，由比例式注肥泵分配到各施肥器中，輸入到灌溉管網(wǎng)中。

8.5當(dāng)灌溉水（肥）輸入田間后，通過布置在田間的灌水器(滴頭、噴頭等)進(jìn)行灌溉及施肥。

8.6當(dāng)灌溉水量或灌水時(shí)間達(dá)到程序設(shè)定值時(shí)，輪換到下一個(gè)灌溉單元；當(dāng)所有灌溉單元都依次灌溉

完畢，關(guān)閉系統(tǒng)，完成灌溉。

9系統(tǒng)維護(hù)

9.1應(yīng)定時(shí)、定期巡檢智慧灌溉系統(tǒng)，包括電路、傳感器、供水管網(wǎng)和建筑物等設(shè)備和設(shè)施。

9.2按GB/T28452的規(guī)定，檢查所用電腦安全保護(hù)措施及防火墻的開啟狀態(tài)，以防止非法接入、攻擊

和病毒感染等。

9.3按廠家提供的使用和維修手冊(cè)規(guī)定的要求和使用壽命，應(yīng)及時(shí)更換損壞和達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命的關(guān)

鍵部件。

9.4在長期不運(yùn)行系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)派專業(yè)技術(shù)人員檢查連接線路和地線，對(duì)灌溉控制系統(tǒng)進(jìn)行通電維護(hù)。

9.5檢查、清理數(shù)據(jù)采集和控制傳感器周圍的異物。

9.6對(duì)智慧灌溉云平臺(tái)(軟件)進(jìn)行及時(shí)維護(hù)和更新。

9.7備份數(shù)據(jù)，以免計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)故障，造成數(shù)據(jù)丟失。

9.8所有檢查、維護(hù)情況應(yīng)記入值班日志中。

6

DB41/T2416—2023

目次

前言.................................................................................II

1范圍...............................................................................1

2規(guī)范性引用文件.....................................................................1

3術(shù)語和定義.........................................................................1

4基本條件...........................................................................1

5硬件布置...........................................................................2

6軟件安裝...........................................................................4

7系統(tǒng)調(diào)試...........................................................................5

8系統(tǒng)運(yùn)行...........................................................................5

9系統(tǒng)維護(hù)...........................................................................6

I

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前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利，本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。

本文件由河南省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳提出并歸口。

本文件起草單位：華北水利水電大學(xué)、河南省山水田園規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司、河南省土壤肥料站、河

南邦友科技有限公司、河南省農(nóng)村供水總站。

本文件主要起草人：魏義長、陳偉峰、黃喜良、馬鵬飛、湯向輝、黃達(dá)、楊先明、蘇新宏、杜君、

張霞、李道西、葛建坤、張素娟、丁偉強(qiáng)、謝宇翔、李國發(fā)、魯琳、趙東保、楊永輝、高翠民、寧東峰、

劉洋、黃豐碩、仵迪、劉傲、張磊、高世凱、龔雪文、潘紅衛(wèi)。

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