(高清版）DB41_T 2268-2022大田物联网水肥一体化系统装配技术规范.pdf

ICS 65.020.01 CCS B 10 41 河南省地方标准 DB41/T 22682022 大田物联网水肥一体化系统 装配技术规范 2022-06-29 发布 2022-09-28 实施 河南省市场监督管理局 发 布 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 系统构成.1 5 系统装配.4 6 系统调试与维护.4 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。本文件由河南省农业农村厅提出并归口。本文件起草单位：河南省土壤肥料站。本文件主要起草人：刘戈、刘灿华、孙笑梅、王凯、管泽民、褚小军、石文军、孟繁华、程传凯、黄锦灵、姚建宁、王亚辉、王立强、赵冬丽、李玲子。大田物联网水肥一体化系统装配技术规范 1 范围 本文件规定了大田物联网水肥一体化系统的构成、装配、调试与维护的要求。本文件适用于大田物联网水肥一体化系统的装配。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 5084 农田灌溉水质标准 NY 643 农用水泵安全技术要求 DB41/T 885 高标准粮田建设标准 DB41/T 958 农业与农村生活用水定额 DB41/T 1004 小麦水肥一体化生产技术规程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 物联网 通过感知设备，按照约定协议，连接物、人、系统和信息资源，实现对物理和虚拟世界的信息进行处理并作出反应的智能服务系统。来源：GB/T 337452017，2.1.1 3.2 水肥一体化 根据作物需求，对农田水分和养分进行综合调控和一体化管理，以水促肥，以肥调水，实现水肥耦合，提升农田水肥利用效率。来源：NY/T 35532020，3.1 4 系统构成 水肥一体化系统 4.1 4.1.1 灌溉水源 用于农田灌溉的水源应符合GB 5084的规定。4.1.2 首部设备 4.1.2.1 水泵 水泵或泵组的选配应符合NY 643的规定。4.1.2.2 过滤器 过滤器是对灌溉水中物理杂质的处理设备与设施。以河水、库水及塘水为水源的，应根据泥砂状况、有机物状况设置下沉式物理沉淀池，配备离心式过滤器或砂介质过滤器加筛网过滤器或叠片过滤器。以井水为水源的，宜选用离心过滤器加筛网过滤器或叠片过滤器。4.1.2.3 施肥设备 施肥设备为施肥器或施肥机。施肥器根据水源条件可选用泵前施肥池、注肥泵或比例施肥泵等。施肥机可实现定时、定量施肥、混肥，根据不同肥料类型可选用单（多）通道施肥机等，同时配备所需的原肥桶、混肥桶。4.1.2.4 监测设备和安全保护装置 田间灌溉管网监测设备应包括压力表、流量计或水表、电导仪等，实时监测管道中的工作压力、流量和肥液浓度，保证系统正常运行。安全保护装置应包括进排气阀、安全阀、逆止阀、泄水阀、变频柜等，避免系统开启或关闭时产生的异常压力对管道管件的破坏。施肥系统监测设备应包括液位计、pH计，实时监测施肥池（桶）的肥液容量、酸碱度。安全保护装置应有进排气阀、安全阀、逆止阀、泄水阀、漏电保护器，避免施肥设备开启或关闭时产生的异常压力对施肥机管道管件的破坏，以及在漏电情况下的安全隐患和对电力系统的损害。4.1.3 田间灌溉管网 田间灌溉管网包括干管、支管、毛管三级管道，管网布设应综合考虑地形、作物、用户类型、控制方式、管理维护等因素，干管和支管的田间布设应符合DB41/T 1004的规定，干管宜采用地埋方式，埋深应符合DB41/T 885的规定，支管和毛管宜在地面铺设。4.1.4 灌水器 灌水器应根据灌溉水源、气象、地形、土壤、作物、社会经济、生产管理水平、劳动力等条件，因地制宜选用微喷带、滴灌管（带）等。微喷带和滴灌管（带）的技术参数应符合DB41/T 1004的规定。物联网 4.2 物联网宜采用远距离无线通信方式，物联网水肥一体化系统应用环境应覆盖4G或5G或NB-IoT相关网络信号，保证信号传输的时效性、稳定性、远程性和低功耗。物联网设备应兼容4G或5G或NB-IoT相关通信协议，满足控制软件与物联网设备数据双向通信的需求。控制系统 4.3 4.3.1 控制软件 4.3.1.1 控制原则 依据不同区域、不同作物的需水需肥特性，事先设置各生育时期的灌溉与施肥控制阈值，当作物生育期内土壤含水量低于阈值时，控制系统自动开启灌溉区控制模块和施肥系统设备，利用田间灌溉管网进行灌溉施肥，灌水量应符合DB41/T 958的规定；施肥时期与施肥量根据事先设置的最优模式执行。电磁阀开启与关闭的响应时间不超过5 s，其他过程控制实现实时响应。管道发生损坏时能够及时停机，田间设备与远程服务器通信中断时能及时自动切换至本地管理。4.3.1.2 控制内容 包括软件和硬件交互接口模块、任务调度模块、系统门户模块。采用分布式系统设计架构、支持用户权限控制；应具备示警管理、灌溉目标管理、监测控制（墒情监测、气象因素监测）、灌溉施肥设备维护、设备信息管理、项目信息管理、专家中心等功能；应支持PC端和手机端远程管理功能；应支持数据永久保存；应具备数据开放接口，可与第三方平台对接；应具备手动、智能两种灌溉施肥工作模式；应支持主备部署。4.3.1.3 控制模块 4.3.1.3.1 主机模块 物联网系统的中控网关模块，可实现感知网络与通讯网络，以及不同类型感知网络之间的协议转换。既可以实现广域互联，也可以实现局域互联。实现同远程数据服务器进行数据、指令交换，田间设备组网，现场采集和控制综合调度，现场数据预处理等。4.3.1.3.2 灌溉区控制模块 安装在农田各个灌溉区，负责控制电磁阀开启与关闭；可接收、执行主机下达的启停电磁阀指令，负责同主机进行数据、指令交换。4.3.1.3.3 恒压供水控制模块 负责远程恒压控制水泵、增压泵、蓄水池智能供水等设备。4.3.2 信息采集 4.3.2.1 作物生长环境信息采集 包括土壤温度、土壤湿度、空气温度、空气湿度、降水量、风速、风向、大气压、太阳总辐射等数据。4.3.2.2 系统工作状态信息采集 包括农田各个灌溉区电磁阀工作状态；水泵、施肥器、施肥机工作状态；施肥罐液位高度；输配水管网压力、流速及流量。4.3.2.3 信息管理 建立水肥一体化系统信息数据库，数据库的管理应满足对作物、土壤、环境、灌溉及施肥信息的采集、加工、存储、使用、查询等要求。4.3.3 控制设备 4.3.3.1 传感器 感受监测目标信息，并转换成电信号或其他所需形式的信息输出，满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。包括土壤温度、土壤湿度、管网流量、肥料罐液位、管道压力、空气温度、空气湿度、风速、风向、大气压、降水量、光照强度和太阳辐射等信息传感器。4.3.3.2 电磁阀 用于控制灌溉水流的自动化基础元件，属于执行器。配合不同电路实现预期控制，保证控制精度和灵活性。不同品种电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用。4.3.3.3 施肥机 具有液位检测、自动补水、自动混肥搅拌、自动施肥功能的注入式比例调节施肥设备。5 系统装配 流量计与主管道连接 5.1 流量计支持远距离传输，进出水口为法兰接口，技术参数与田间灌溉管网相匹配，并应符合 DB41/T 1004的规定。安装在紧邻水肥一体化系统主管道主手动控制阀门的后部，通过在主管道安装对应管径的法兰盘与流量计连接。压力传感器与主管道连接 5.2 选用远传式压力传感器，接口为外丝接口，技术参数与田间灌溉管网相匹配，并应符合DB41/T 1004 的规定。安装在紧邻水肥一体化系统主管道主手动控制阀门的前部，通过在主管道安装对应管径的异径三通、内丝直接与压力传感器连接。电磁阀与支管道连接 5.3 选用脉冲式电磁阀，进出水口为内丝接口或法兰接口，技术参数与田间灌溉管网相匹配，并应符合DB41/T 1004的规定。安装在紧邻水肥一体化系统支管道手动控制阀门的后部，通过在支管道安装对应管径的接口与电磁阀连接。灌溉区控制模块与电磁阀连接 5.4 电磁阀控制线穿入绝缘电工套管，铺设线路至灌区控制模块处，将电磁阀控制线的正、负极分别接入灌区控制模块对应端口。恒压供水控制模块与流量计、压力传感器和水泵连接 5.5 流量计、压力传感器的电源线和信号线以及水泵电缆穿入绝缘电工套管，铺设线路至恒压供水控制模块处，分别接入对应端口。6 系统调试与维护 系统调试 6.1 系统装配完成后要进行调试运行，检查各系统运行是否稳定，发现问题及时进行整改，确保系统达到设计要求。系统维护 6.2 6.2.1 管网系统维护 定期对管网进行检查，发现漏水立即处理。冬季来临前，打开泄水阀，将管道内存水排净，防止管道发生冻裂。6.2.2 灌溉控制系统维护 定期对主机模块、灌溉区控制模块、恒压供水控制模块进行检查，发现损坏立即处理。软件平台若发生故障示警，应立即排除。6.2.3 施肥系统维护 施肥系统的维护应符合 DB41/T 1004 的规定。每次施肥结束后，应根据施肥机过滤器堵塞情况进行清洗；冬季来临前应排净施肥机管道内、施肥泵内、施肥桶内、连接管道内积水，防止冬季结冰损坏；施肥机及配套搅拌电机、施肥桶应安装在专门的操作间。