DB32T 4059-2021基于精准农业的作物生长环境信息采集规范

IICS65.020CCSB07DB32DB32/T4059—2021基于精准农业的作物生长环境信息采集规范Specificationofcropgrowthenvironmentinformationcollectionbasedonprecisionagriculture2021-06-03发布2021-07-03实施江苏省市场监督管理局发布DB32/T4059-2021基于精准农业的作物生长环境信息采集规范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。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。GB3100国际单位制及其应用GB/T20271信息安全技术信息系统通用安全技术要求GB/T31736—2015特色农业基础术语术语和定义GB/T31736界定的以及下列术语和定义适用于本文件。精准农业precisionagriculture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/T31736—2015，3.3]作物生长环境信息Cropgrowthenvironmentinformation作物生长过程中的气象、土壤、地理等相关信息。信息采集内容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。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。地理信息主要包括经纬度、高程等信息。设备要求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。信息采集设备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。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。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。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。设备参数信息采集设备参数应符合表1要求。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0W/m2～2000W/m2±5%降水量监测仪0mm～9999mm±0.1mm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0m/s～35m/s±0.5m/s风向传感器0º～359º±4º二氧化碳浓度传感器0ppm～2000ppm±1ppm光照强度传感器0lx～200000lx±20lx光照时长传感器—±10min气压传感器30000Pa～120000Pa±100Pa土壤温度传感器-40℃～60℃±0.1℃土壤湿度传感器0%～100%±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0μs/cm～10000μs/cm±10μs/cm土壤pH值传感器0pH～14pH±0.02土壤含氮量传感器0mg～3999mg±0.1mg土壤含磷量传感器0mg～3999mg±0.1mg土壤含钾量传感器0mg～3999mg±0.1mg经度测量仪—±1″纬度测量仪—±1″高程测量仪—±0.1m注：“—”表示该项不适用。信息存储设备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。存储方式采用集中式存储方式。存储容量≥100G。存储期限数据信息保存期限应≥60d。信息传输设备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。信息传输网络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。传感器节点结构速率采集设备间通讯数据传输速率应≥20kbit/s。带宽无线传输网络通信带宽应≥250kbps。电源设备供电电压应为交流220V，具备AC/DC及DC/DC转换功能。接口输出接口应采用RS-485以及USB接口。存储接口应具备USB接口或SD/MicroSD存储卡等接口连接外部存储介质。设备应能在温度为-30℃～60℃的环境中正常工作。采集流程采集点布设气象信息采集点根据作物种植范围配置一组或多组（≥1组/10km2），采集点一般设置为种植区中央。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/200m2；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。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。设备调试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。采集频率设置气象信息采集频率≥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。数据存储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。采集设备采集信息产生的延时，应≤200ms，由加密运算所引起的延时应≤400ms。日常管理设备应定期进行数值校准，时间间隔应≤30d。设备应定期维护、清洁，每日巡查设备有无异常。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GB3100的规定。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minfALI太阳辐射度浮点数小数点后2位W/m2fAPT降水量浮点数小数点后2位mmfTemperature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/sfAWD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ppmfLight光照强度浮点数小数点后2位lxfLight-h光照时长浮点数小数点后2位minfpp气压浮点数小数点后2位PafSTC00土壤表层温度浮点数小数点后2位℃fSTC4040cm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%fSWC4040cm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μs/cmfpHpH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mgfK土壤含钾量浮点数小数点后2位mgfltd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。信息安全信息系统安全技术要求宜符合GB/T20271中的相关要求。前  言本文件按照GB/T1.1—2020《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。前  言本文件按照GB/T1.1—2020《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