DB23∕T 3507-2023 精准农业作物生长环境信息采集规范(黑龙江省).pdf

ICS 65.020.01 CCS B 07 23 黑龙江省地方标准 DB 23/T 35072023 精准农业作物生长环境信息采集规范 2023-07-05 发布 2023-08-04 实施 黑龙江省市场监督管理局 发 布 DB 23/T 35072023 I 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 缩略语.1 5 采集架构.2 6 信息传输.2 传感器与采集端传输.2 采集端与云端传输.2 7 采集内容.2 气象数据.2 土壤数据.2 其他数据.3 8 信息采集.3 采集点选择.3 采集设备.3 设备参数.3 9 数据格式.4 10 数据存储.5 存储频次.5 存储方式.5 存储期限.5 11 数据安全.5 DB 23/T 35072023 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020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可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由中共黑龙江省委网络安全和信息化委员会办公室提出。本文件起草单位：黑龙江省网络空间研究中心、大庆市迈亚微云科技有限公司、联通（黑龙江）产业互联网有限公司、黑龙江省农垦科学院、黑龙江生态工程职业学院、东北林业大学、东北农业大学、黑龙江农垦垦通信息通信有限公司、北大荒农垦集团有限公司。本文件主要起草人：孙恕、李锐、李鸿鹄、任志鹏、谷俊涛、陈峰、彭晓溪、于洋、孟奇、孔庆明、段兰昌、李超、赵永辉、徐松涛、侯继、韩丽慧、李玉磊、周莹、吴琼、刘明鸽、孟鸽 DB 23/T 35072023 1 精准农业作物生长环境信息采集规范 1 范围 本文件界定了大田种植精准农业作物生长环境信息采集的术语和定义、缩略语，规定了精准农业作物生长环境信息的采集架构、信息传输、采集内容、数据采集方法、数据格式、数据安全的要求。本文件中所指的精准农业包括旱田、水田、设施农业等农业生产管理形式。本文件适用于精准农业作物生长环境的信息采集。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 317362015 特色农业 基础术语 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。精准农业 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 317362015，3.3 作物生长环境 影响作物生长的土壤、气象、地理环境的总称。信息采集 利用物联网设备按照一定的采集频率进行数据采集并进行记录和存储的过程。传感器 能感应作物环境要素的变化，并按照一定的规律转换成能够输出信号的装置或器件。注：传感器一般由敏感元件和转换元件组成。敏感元件指能够直接感受或接收被测量信息的部件；转换元件能够将敏感元件被测量信息转换成适于传输的电信号部件。4 缩略语 以下缩略语适用于本文件：GNSS：全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System）RS-485：串行通信标准（TIA485/EIA-485-A）DB 23/T 35072023 2 5 采集架构 作物生长环境信息从采集到应用经过三层结构（感知层、网络层、应用层）。各类传感器将数据通过 RS-485 等通信技术与感知层的采集端实现互通。在采集处理中通过 GNSS 进行定位、存储和无线发送，可以采用无线通信或有线通信技术与网络层的集中器进行数据互通，集中器进行数据接收和处理后通过 4G/5G 等技术与应用层进行数据互通。应用层为云服务，支撑各类数据业务应用，如旱田系统应用、水田系统应用、设施农业应用等，传感器、采集器、集中器可由太阳能电池、蓄电池模块等进行持续供电。精准农业作物生长环境信息采集流程见图 1。图1 精准农业环境信息采集流程 6 信息传输 传感器与采集端传输 传感器与采集端的信息传输可以采用RS-485等通信技术实现传输。采集端与云端传输 采集端与云端的信息传输可以采用4G/5G等有线通信技术或无线通信技术实现传输。7 采集内容 气象数据 采用物联网设备采集气象信息数据。采集项目为影响农业作物生长过程的气象因子，包括：太阳辐射、光合有效辐射、降水量、空气温度、空气湿度、风速、风向、光照强度、光照时长、气压、蒸发量等。水田还应采集甲烷、二氧化碳浓度等。土壤数据 DB 23/T 35072023 3 采用物联网设备采集土壤信息数据。采集项目包括土壤温度、土壤湿度、pH值、土壤电导率、土壤冻土层深度等。水田还应采集水层深度等。其他数据 采用物联网设备采集数据。采集项目包括经度、纬度、高程、株高、玉米田通风等。8 信息采集 采集点选择 8.1.1 根据种植区域面积设定采集点，采集点选择宜有代表性的田块。8.1.2 传感器采集点宜选择典型种植区域内，可设置一个或多个。采集数据要有代表性，避免将传感器安装在热源处。8.1.3 地理信息数据采集点宜建设在交通便利处，或与小型气象站同时建设。采集设备 8.2.1 采集设备应满足自动采集气象、土壤、地理等数据信息，保证设备的稳定运行。8.2.2 环境采集设备应包括但不限于小型气象站、土壤温度传感器、土壤湿度传感器器、土壤电导率测定仪、土壤 pH 测定仪等。8.2.3 设备采用 GNSS 进行定位。8.2.4 环境信息采集设备应能实时提供数据，计算机终端安装的配套软件应具有实时显示数据和超岀阈值自动报警的功能。8.2.5 环境采集设备要定期维护，并及时清洁，保证数据采集的准确定。8.2.6 附属设备应按设备管理的基本要求进行管理。设备如：太阳能、蓄电池等。设备参数 采集参数及采集频次应符合表1要求。表1 采集参数及采集频次 设备类型 测量范围 测量精度 采集频次 太阳辐射 0W/-2000W/5%建议 15 分钟一次，可设置 光合有效辐射 0-2500 mol/s 5%建议 15 分钟一次，可设置 降水量 1%建议 15 分钟一次，可设置 空气温度-4060+0.1 建议 15 分钟一次，可设置 空气湿度 0%RH-100%RH 3%RH 建议 15 分钟一次，可设置 风速 0 m/s-35 m/s+0.1m/s 建议 15 分钟一次，可设置 玉米田通风 0 m/s-35 m/s+0.1m/s 建议 15 分钟一次，可设置 风向 4 建议 15 分钟一次，可设置 甲烷 0-3.00 3.00-4.00 0.10%0.30%建议 15 分钟一次，可设置 二氧化碳浓度 0 ppm-5000 ppm(50ppm+3%FS)(25)建议 15 分钟一次，可设置 光照强度 0 lx-200000 lx 20 lx 建议 15 分钟一次，可设置 光照时长 10min 建议 15 分钟一次，可设置 DB 23/T 35072023 4 表1 采集参数及采集频次（续）设备类型 测量范围 测量精度 采集频次 气压 10mbar 1.5mbar 建议 15 分钟一次，可设置 蒸发量 0-20cm 1%建议 15 分钟一次，可设置 土壤温度-40-80 0.1 建议 15 分钟一次，可设置 土壤湿度 0%VOL-100%VOL 0.1%建议 15 分钟一次，可设置 土壤 pH 值 0pH-14 pH 0.02pH 建议 15 分钟一次，可设置 土壤电导率 0.2MS/cm-10MS/cm 0.1MS/cm 建议 15 分钟一次，可设置 土壤冻土层深度 0cm-30cm 1cm 建议 15 分钟一次，可设置 水层深度 0-25cm 0.1cm 建议 15 分钟一次，可设置 株高测定 0-3m 0.1cm 建议 15 分钟一次，可设置 经度 1s 建议 15 分钟一次，可设置 纬度 1s 建议 15 分钟一次，可设置 高程 0.1m 建议 15 分钟一次，可设置 注：测量范围中“”表示该项不适用。9 数据格式 精准农业作物生长环境信息的数据格式应符合表2要求，其中数据单位应符合GB 3100的规定。表2 精准农业生长环境信息数据格式 字段名 中文名 字段类型 数据精度 单位 响应时间 ID 流水号 int sDevice_Number 釆集设备号 varchar sSubject_Number 主体编号 varchar dCollection_Time 采集时间 datetime fSunRadiation 太阳辐射 float 小数点后 2 位 W/2s fALI 光合有效辐射 float 小数点后 2 位 mol/s 2s fAPT 降水量 float 小数点后 2 位 mm 2s fTemperature 空气温度 float 小数点后 2 位 2s fHumidity 空气湿度 float 小数点后 2 位%2s fAWS 风速 float 小数点后 2 位 m/s 2s fAWD 风向 float 小数点后 2 位 2s fCH4 甲烷 float 小数点后 2 位%2s fCO2 二氧化碳浓度 float 小数点后 2 位 ppm 2s fIlluminationStrength 光照强度 float 小数点后 2 位 lx 2s fIlluminationDuration 光照时长 float 小数点后 2 位 min 2s fPressure 气压 float 小数点后 2 位 mbar 2s fEvaporation 蒸发量 float 小数点后 2 位 2s fSTC10 10cm 土壤温度 float 小数点后 2 位 2s DB 23/T 35072023 5 表2 精准农业生长环境信息数据格式（续）字段名 中文名 字段类型 数据精度 单位 响应时间 fSTC20 20cm 土壤温度 float 小数点后 2 位 2s fSTC30 30cm 土壤温度 float 小数点后 2 位 2s fSWC10 10cm 土壤湿度 float 小数点后 2 位%2s fSWC20 20cm 土壤湿度 float 小数点后 2 位%2s fSWC30 30cm 土壤湿度 float 小数点后 2 位%2s fpH pH 值 float 小数点后 2 位 2s fEC 土壤电导率 float 小数点后 2 位 ms/cm 2s fFrozenSoilDepth 土壤冻土层深度 float 小数点后 2 位 cm 2s fWaterDepth 水层深度 float 小数点后 2 位 cm 2s fPlantH 株高测定 float 小数点后 2 位 cm 2s fCornWS 玉米田风速 float 小数点后 2 位 m/s 2s fltd 经度 float 小数点后 8 位 2s flat 纬度 float 小数点后 8 位 2s feva 高程 float 小数点后 8 位 m 2s 注：“”表示该项不适用。10 数据存储 存储频次 10.1.1 信息采集设备应实时响应数据请求，并根据生产情况，设定设备的采集频次。10.1.2 存储设备应安装配套软件，具有异常情况下自动报警功能。存储方式 采用网络存储方式，存储容量宜大于50G。存储期限 数据信息存储时间宜大于90天。11 数据安全 在数据交换过程中要保证数据安全。数据安全应符合GB/T17859、GB/T25058和GB/T37973的规定，同时满足以下要求：a)数据交换过程中宜采用数据加密技术、数据校验技术、数据鉴别技术、数字签名技术、数字信封技术、数字证书技术等保证数据安全；并对发现的安全漏洞进行防护和修复；b)数据交换过程中，要保证数据的完整性和一致性。日志应至少保存 90 天，并定期审核；c)对突发事件应制定保障制度、预案；d)定期进行安全检查，制定整改问题方案，完成安全问题整改。