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

ICS 65.020 CCS B 07 DB32 江苏省地方标准 DB32/T 40592021 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 1.12020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 317362015 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 317362015，3.3 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 mm9999 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/s35 m/s 0.5 m/s 风向传感器 0 359 4 二氧化碳浓度传感器 0 ppm2000 ppm 1 ppm 光照强度传感器 0 lx200000 lx 20 lx 光照时长传感器 10 min 气压传感器 30000 Pa120000 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/cm10000 s/cm 10 s/cm 土壤pH值传感器 0 pH14 pH 0.02 土壤含氮量传感器 0 mg3999 mg 0.1 mg 土壤含磷量传感器 0 mg3999 mg 0.1 mg 土壤含钾量传感器 0 mg3999 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。