DB34∕T 3799-2021 大棚作物水肥管理物联网技术规程.pdf

ICS 01.040.35 CCS B 07 34 安徽省地方标准 DB34/T 37992021 大棚作物水肥管理物联网技术规程 IoT Technical Specifications for Water and Fertilizer Management of Greenhouse Crops 2021-01-25 发布 2021-02-25 实施安徽省市场监督管理局 发 布DB34/T 37992021 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。 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专利的责任。 本文件由安徽省农业信息中心提出。 本文件由安徽省信息技术标准化技术委员会归口。 本文件起草单位：安徽省农业信息中心、安徽省农业科学院经济与信息研究所、安徽农呱呱电子商务有限公司、合肥耘创信息科技有限公司。 本文件主要起草人：丁作坤、张立平、李化武、董伟、方钰、陈书梅、黄蕾、李闰枚、张萌、朱静波、孔娟娟、钱蓉、李俊、黄亮。 DB34/T 37992021 1 大棚作物水肥管理物联网技术规程 1 范围 本文件规定了大棚作物水肥管理物联网技术的系统架构、功能与性能、建设、应用的要求。 本文件适用于茄科和葫芦科作物塑料大棚水肥管理物联网建设及应用。 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 GB 19517 国家电气设备安全技术规范 GB/T 37025 信息安全技术 物联网数据传输安全技术要求 GB/T 50485 微灌工程技术规范 GB/T 51057 种植塑料大棚工程技术规范 GB/T 35231 地面气象观测规范 辐射 GB/T 35232 地面气象观测规范 日照 GB/T 35233 地面气象观测规范 地温 JB/T 10594 日光温室和塑料大棚结构与性能要求 NY/T 394 绿色食品 肥料使用准则 DB34/T 2383 农业物联网信息服务终端数据交换规范 DB34/T 2384 农业物联网信息服务平台数据交换协议 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 塑料大棚 plastic greenhouse 采用塑料薄膜覆盖的拱圆形棚。 3.2 水肥管理物联网 IoT for water and fertilizer management 由传感器采集大棚空气温湿度、光照条件、土壤温湿度等环境信息，经传输、处理和应用，实现对灌溉、施肥的定时、定量控制，提高水肥利用率的一种大棚农业物联网系统。 4 系统架构 包括感知层、传输层、决策层和应用层，具体架构见图1。 DB34/T 3792 5 功能与性5.1 大棚结符合 G5.2 采集技采集参土壤温度、5.3 数据采符合 G6 建设 6.1 设备要992021 性能 结构及性能 GB/T 51057、技术指标 参数包括但不土壤湿度、采集及交换 GB/T 37025、要求 JB/T 10594限于空气温度土壤 pH 值DB34/T 238图14 的相关规定度、 空气湿度。 83 和 DB34/系统架构图定。 度、 土壤温度/T 2384 的相图 度、 光合有效辐相关规定。辐射、 光照强强度、 二氧化碳 碳浓度、DB34/T 37992021 3 选用设备包括且不限于空气温度传感器、 空气湿度传感器、 光合有效辐射传感器、 日照时数传感器、光照强度传感器、二氧化碳传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、EC值传感器、pH 值传感器等感知设备；施肥器、滴灌管、电缆保护管等水肥设备；网桥、网关、测控终端、控制模块等信号传输控制设备；计算机、智能手机等管理设备。 各类传感器具体参数要求见附录A。 6.2 物联网观测场要求 观测场面积 4 m3 m，地势平坦；观测场所在的设施农业场所，长宽 30 m8 m，离出入口、门窗或通风口 5 m 以上（图2）。 图2 棚室物联网观测场平面图 6.3 设备安装 6.3.1 感知设备 6.3.1.1 平面布局观测场划分为 3 个区域，各区域功能及要求如下： 土壤温度、土壤湿度、其它土壤要素传感器以及电源与太阳能电池板安置在观测场西部（区），其中土壤温度、土壤湿度、其它土壤要素传感器安装在西北区，电源与太阳能电池板安置在西南区（太阳能电池板可置棚外）； 气象要素传感器、辐射传感器、二氧化碳浓度传感器安置在观测场中部（II 区），其中空气温度和空气湿度传感器安置在北面（温度传感器在观测场外布置 2 个，分别在棚室 1/6、5/6处），辐射、日照、光照传感器安置在南面； 作物（生物）要素及其他传感器安置在观测场东部（III 区）。 6.3.1.2 不同大棚物联网要素传感器安装个数及高度如下： 空气温度传感器，安装 3 个，150 cm 高度，分别在棚室的 1/6、3/6、5/6 处； 空气相对湿度传感器，安装 1 个，150cm 高度； 表面红外温度传感器，安装 1 个，200cm 高度； 光合有效辐射传感器，安装 1 个，150cm 高度； 二氧化碳浓度传感器，安装 1 个，150cm 高度处； 土壤湿度传感器，安装 3 个，分别在 010cm、1020cm、2030cm 三个土层； 土壤温度传感器，安装 3 个，分别在 010cm、1020cm、2030cm 三个土层。 DB34/T 37992021 4 图3 观测场布局俯视图 6.3.2 传输设备 网桥、网关、测控终端、控制模块的安装符合 GB 19517 的要求。 6.3.3 水肥设备 微灌设备安装和使用参照 GB/T 50485 的规定执行。 6.3.4 管理设备 计算机安装以及与互联网通信网络的连接符合 GB 19517 的要求。 6.4 安装要求 6.4.1 基础设施安装要求 安装前，根据大棚的平面布局与功能分区，建设基础设施，基础设施施工要求满足以下几点： a) 施工应符合相关施工标准和环保标准，且尽量减轻对下垫面破坏； b) 数据线、电源线、接地线有统一的走线管或从主支架内部走线，通过规范接口与外部设备连接，避免暴露，力求美观； c) 施工及所用材料，符合 GB 19517 的相关电气安全技术、建筑工程规范。 6.4.2 传感器安装要求 农业物联网仪器设备的安装应当符合以下要求： a) 易于扩展和维修，各部件的结构设计，充分考虑维修的方便快捷，附属设施具有高安全性、可靠性。 b) 光合有效辐射传感器、日照传感器、土壤温度传感器等安装应符合 GB/T 35231、GB/T 35232、GB/T 35233 中的安装要求。 6.5 数据传输 DB34/T 37992021 5 采用有线连接或无线连接形式，有线连接宜采用有线局域网或 485线连接方式，通信协议采用TCP/IP 或者 RS 485 协议；无线连接宜采用 Wi-Fi、蓝牙、2.45 G 等方式，通信协议采用 TCP/IP、Zigbee 或者 Rola协议。 7 应用 7.1 大棚环境监控 按照不同作物对光照、温度的要求，应用物联网的自动控制功能或远程控制功能，自动或人工进行通风、遮阳、保温、降温等操作。 7.2 作物水肥管理 7.2.1 按照不同作物对水分、肥料的要求，应用物联网的自动控制功能或远程控制功能，自动进行大棚作物水、肥精准调控等操作。 7.2.2 水质条件符合 GB 5084 的规定。 7.2.3 肥料使用符合 NY/T 394 的规定。 DB34/T 37992021 6 附录A （资料性） 常规农业传感设备参数指标 A.1 空气温度传感器 A.1.1 测量范围：080 A.1.2 准确度：0.5 A.1.3 长期稳定性：0.1/y A.1.4 响应时间：15 s(1 m/s 风速) A.1.5 工作温度范围：-2070 A.2 空气湿度传感器 A.2.1 测量范围：相对湿度 0100(非结露) A.2.2 准确度：相对湿度 3(相对湿度 2080，25) A.2.3 测量分辨率：8 位(可提高至 12 位) A.2.4 长期稳定性：相对湿度1/y A.2.5 响应时间：4s(1 m/s 风速) A.2.6 工作温度范围：-2070 A.3 光合有效辐射传感器 A.3.1 光谱范围： 400700 nm A.3.2 响应时间：约 1 s(99) A.3.3 温度相关：最大 0.05/ A.3.4 余弦校正：上至 80入射角 A.3.5 工作温度： -40至 65 A.3.6 相对湿度： 0100 A.3.7 灵敏度： 1050 v/molm-2s-1 A.3.8 内阻： 2K A.4 日照时数传感器 A.4.1 供电电压：512 V(电压型/数字型) 120.5 V (电流型) A.4.2 输出范围：024 h A.4.3 输出信号：02V(420mA) A.4.4 输出阻抗：10K(PWM 或电压输出型) A.4.5 输出负载：200(电流型，典型值100) A.4.6 响应时间：100 mS A.4.7 测量精度：0.1 h A.4.8 分辨率：0.01 h A.5 光照强度传感器 DB34/T 37992021 7 A.5.1 感光体：带滤光片的硅蓝光伏探测器 A.5.2 测量范围：0200000 Lux A.5.3 波长范围：380730 nm A.5.4 余弦修正功能：5 A.5.5 温度特性：0.5/ A.5.6 工作温度范围：-2070 A.6 二氧化碳传感器 A.6.1 检测原理：非色散红外二氧化碳传感器 A.6.2 检测量程：03000 ppm 或 05000 ppm A.6.3 精度：2ppm(03000 ppm，1050) A.6.4 响应时间：080 30s A.7 土壤温度传感器 A.7.1 温度范围：-3070 A.7.2 测量精度：0.2 A.7.3 温度分辨率：0.1 A.7.4 平均功耗：0.2 mA(存储间隔 60 秒) A.8 土壤湿度传感器 A.8.1 湿度范围：0100 测量类型：土壤容积含水率 A.8.2 测量精度：3 测量原理：FDR 频域(100 MHZ) A.8.3 湿度分辨率：0.1 A.8.4 测量方式：插入式或埋藏式 A.8.5 平均功耗：0.5 mA(存储间隔 60 秒) A.9 EC 值（供水）传感器 A.9.1 测量范围：0.0019.99 ms/cm A.9.2 温度范围：-550；工作环境温度：-550 A.9.3 测量精度：EC2满刻度；温度0.5 A.9.4 分辨率：0.01 ms/cm A.9.5 温度补偿：050 A.10 pH 值传感器（供水） A.10.1 温度范围：0105 A.10.2 量程范围：pH 014 A.10.3 分辨率：0.1 A.10.4 输出接口：全数字输出(浮点)，接口RS-485 A.10.5 传输协议：Modbus DB34/T 37992021 8 A.10.6 温度补偿：自动补偿 A.10.7 工作电压：直流电 5 V0.2 V A.10.8 预热时间：10 s