大棚作物物联网水肥管理技术规程

大棚作物物联网水肥管理技术规程范围本标准规定了大棚作物物联网水肥管理技术中的术语、定义，物联网设备安装、应用，以及作物的水肥管理一体化技术操作规程。本标准适用于XX省塑料大棚作物物联网水肥一体管理生产，主要适用于番茄、辣椒、黄瓜、西瓜等茄果类瓜类作物。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是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/T5084-2005农田灌溉水质标准GB/T50485-2009微灌工程技术规范NY/T394-2000绿色食品肥料使用准则DB34/T563-2005绿色食品（A级）辣椒生产技术规程DB34/T564-2005绿色食品（A级）番茄生产技术规程DB34/T709-2007绿色食品（A级）黄瓜生产技术规程DB34/T714-2007绿色食品（A级）普通西瓜生产技术规程DB34/T2383-2015农业物联网信息服务终端数据交换规范DB34/T2384-2015农业物联网信息服务平台数据交换协议术语和定义下列术语和定义适用于本标准。塑料大棚plasticgreenhouse 采用塑料薄膜覆盖的拱圆形棚，其骨架常用钢材或复合材料建造而成。物联网水肥管理技术technicalspecificationsforwaterandFertilizerIoTmanagement根据监测的土壤水分、作物种类的需肥规律，自动控制灌溉量、吸肥量、肥液浓度、酸碱度等水肥过程的重要参数，实现对灌溉、施肥的定时、定量控制，提高水肥利用率的一种农业技术。大棚规格 塑料大棚顶高或矢高2.0-4.0m，肩高1.5-2m，跨度8m-12m，长度30m-60m。大棚结构设计荷载应参照GB/T18622和GB50009选取与组合，荷载按3年一遇取值。大棚的钢骨架设计寿命为10-20年。设备选型选用设备 选用设备包括空气温湿度、光合有效辐射、XX时数、光照强度、二氧化碳含量等传感器；土壤温度、土壤湿度、土壤EC值、pH值等传感器；滴灌管、电缆保护管等管道。设备参数 空气温度传感器、空气湿度传感器、光合有效辐射传感器、XX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（供水）传感器、pH值传感器（供水）等不同设备的具体参数要求见附录A。大棚物联网设置与建设观测场设置观测场面积4m×3m，地势平坦；观测场所在设施农业场所长宽应至少达30m×8m，离入口、门窗或通风口5m以上（图1）。1——农业观测场2——大棚棚室边界3——大棚棚室入口、门窗或通风口棚室物联网观测场平面图大棚物联网设置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、土壤水分、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（Ⅰ区），其中土壤温度、土壤水分、其它土壤要素传感器安装在XX区，电源与太阳能电池板安置在XX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），其中空气温度和湿度传感器安置在北面（温度传感器在观测场外还可布置2个，分别在棚室1/6、5/6处），辐射传感器安置在南面）；作物（生物）要素及其他传感器可安置在观测场东部（III区）。观测场布局俯视图1——土壤温度、土壤水分、其它土壤要素传感器2——电源与太阳能电板3——二氧化碳浓度传感器4——空气温度、湿度传感器5——光合有效辐射传感器6——三脚架或其他支架7——作物（生物）要素及其他传感器Ⅰ区——放置土壤温度、土壤水分传感器、电源与太阳能电池板等。Ⅱ区——放置气象要素传感器、二氧化碳浓度传感器、辐射传感器等。Ⅲ区——放置作物（生物）要素传感器等。农业物联网设施建设与安装安装前，应根据农业气象物联网示范点的平面布局与功能分区，提前建设基础设施。基础设施施工要求满足以下几点：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；数据线、电源线、接地线，应有统一的走线管或从主支架内部走线，通过规范借口与外部设备连接，避免暴露，力求美观；施工及所用材料，应符合相关建筑工程、电气安全技术规范。传感器配置安装高度要求不同小气候环境下农业小气候要素组成与安装高度见表2。常规农业小气候要素组成与安装高度传感器名称设施农业空气温度棚内北侧150cm高度，安装3个，分别在棚室的1/6、3/6、5/6处空气相对湿度棚内北侧150cm高度。表面红外温度棚内北侧200cm高度光合有效辐射1个棚内南侧150cm高度土壤水分0-10cm、10-20cm、20-30cm三个土层土壤温度0-10cm、10-20cm、20-30cm三个土层二氧化碳浓度150cm高度处其他安装要求农业物联网仪器设备的安装还应当符合以下要求：易于扩展和维修，各部件的结构设计应充分考虑维修的方便性、快捷性和不易误操作性等，附属设施必须具有高安全性、可靠性、及审美观；土壤温传感器、温湿度传感器、风速风向传感器、降雨量传感器的安装应符合《地面气象观测规范》中的安装要求；温湿度和辐射横臂朝向正南方向，裸温传感器保持与地面垂直且距地面高度不应低于0.25米；风杆接闪器与风杆必须绝缘，间距大于等于50mm；至少有1根固定拉线的顶端带有绝缘等级35KV的绝缘子，接闪器引下线的截面积为50mm2；总辐射表和光合有效辐射表安装后应调水平，使两个表的感应面处于水平状态；土壤水分传感器的安装参见《自动土壤水分观测规范（试行）》第四章节；冠层红外温度传感器以45度（±2度）的角度斜向下对准作物冠层；山口、风口等地区，对风速风向传感器及附属设施应考虑其抗强风性能。大棚作物水肥一体化管理大棚作物的管理根据大棚内种植作物的不同，以及作物各个生长期的要求，环境控制、水肥用量也各有不同，物联网水肥一体化管理系统要参照相应指标适时调控。辣椒参照DB34/T563-2005执行。番茄参照DB34/T564-2005执行。黄瓜参照DB34/T709-2007执行。西瓜参照DB34/T714-2007执行。水肥要求水质条件符合GB/T5084。肥料选用水溶性好，与其他肥料混合后不产生沉淀的固体肥或高浓度的液体肥。肥料使用应符合NY/T394-2000。大棚水肥一体化技术路线大棚果蔬水、肥、药精确调控决策支持系统能够根据采集到的各类数据信息，结合果蔬的生长要求，实现大棚果蔬水、肥精准调控、常见病虫害自动诊断与精准施药（图3）。数据交换符合DB34/T2383-2015和DB34/T2384-2015。系统集成技术路线图供水、浇水及施肥设施选择供水设施选用Φ40PE管或Φ50软管带加相应配套管件，浇水设施选用Φ25或Φ32微喷带，施肥设施主要选用文丘里施肥器，可少量选用比例式施肥器。微灌设备安装及使用物联网水肥一体化管理系统中的微灌设备安装及使用参照GB/T50485-2009执行。施肥器安装施肥器安装时，文丘里施肥器与主供水管道串联，比例式施肥器与主供水管道并联，且施肥器两侧及主供水管并联部分各安装一个控制阀。喷灌施肥操作喷灌操作方法喷灌时，对于文丘里施肥器，先关闭吸肥管上的阀门，再完全打开施肥器主管上的阀门，最后打开施肥器前主管供水管上的局门；对于比例式施肥器，先关闭施肥器两端支供水管上的阀门，再打开与施肥器并联的主供水管上的阀门。通过调节主供水管上的阀门打开程度控制微喷带中的水压和灌水速度。施肥操作方法按照加肥方案要求，于施肥前一天下午将肥料溶解于100～150kg水中充分溶解，施肥时用纱布或过滤网将肥液过滤后倒入敞开的容器中。文丘里施肥器施肥，先将文丘里施肥器的吸头放入盛放肥液的敞开容器中，吸头应安装过滤网，且吸头不要触及容器的底部。施肥时，先打开施肥器前主供水管上的阀门，并调节阀门，使供水速度控制在3t/h左右，然后打开文丘里施肥器主管的上阀门和吸肥软管上的阀门，并调节施肥器主管上的阀门，使吸管能够均匀稳定的吸取肥液，且使水肥液混合比控制在10:1左右，肥液吸完后，按灌水要求继续灌溉到所需时间。比例式施肥器施肥，先将施肥器的吸头放入盛放肥液的敞开容器中，吸头应安装过滤网，且吸头不要触及容器的底部。施肥时，主供水管上的阀门不要打开，先调节施肥器上肥水比例控制器，使水肥液混合比控制在10:1左右，然后缓慢打开施肥器两侧水管上的阀门，并调节前侧阀门，使供水速度控制在3t/h左右，肥液吸完后，按灌水要求继续灌溉到所需时间。

（资料性附录）

常规农业传感设备参考参数指标 参数要求A.1空气温度传感器：测量范围：0℃～80℃准确度：±0.5℃长期稳定性：≤0.1℃/y响应时间：≤15s（1m/s风速）工作温度范围：-20℃～70℃A.2空气湿度传感器测量范围：相对湿度0%～100%（非结露）准确度：相对湿度±3%（相对湿度20%～80%，25℃）；测量分辨率：8位（可提高至12位）长期稳定性：相对湿度≤1%/y；响应时间：≤4s（1m/s风速）工作温度范围：-20℃～70℃A.3光合有效辐射传感器光谱范围：400～700nm响应时间：约1s（99%）温度相关：最大0.05%/℃余弦校正：上至80°入射角工作温度：-40°至65℃相对湿度：0～100%灵敏度：10～50µv/µmol•m-2•s-1内阻：<2KA.4XX时数传感器供电电压：5～12V（电压型/数字型）12±0.5V（电流型）输出范围：0～24h输出信号：0～2V（4～20mA）输出阻抗：10KΩ（PWM或电压输出型）输出负载：<200Ω（电流型，典型值100Ω）响应时间：≤100mS测量精度：±0.1h分辨率：0.01hA.5光照强度传感器感光体：带滤光片的硅蓝光伏探测器测量范围：0～200000Lux波长范围：380～730nm余弦修正功能：≤5%温度特性：≤0.5%/℃工作温度范围：-20℃～70℃A.6二氧化碳传感器检测原理：非色散红外二氧化碳传感器检测量程：0～3000ppm或0～5000ppm精度：±2%ppm（0～3000ppm，10℃～50℃）响应时间：0～80%<30sA.7土壤温度传感器温度范围：-30℃～70℃测量精度：±0.2℃温度分辨率：0.1℃平均功耗：<0.2mA（存储间隔60秒）A.8土壤湿度传感器湿度范围：0～100%测量类型：土壤容积含水率测量精度：±3%测量原理：FDR频域（100MHZ）湿度分辨率：0.1%测量方式：插入式或埋藏式平均功耗：<0.5mA（存储间隔60秒）A.9EC值（供水）传感器测量范围：0.00～19.99