《农场数据采集与互联融合技术规范编制说明》

《农场数据采集与互联融合技术规范》编制说明

一、标准制定的必要性

受人口激增压力及生态环境相对恶劣的双重影响，导致我农业分布区域范

围较为广泛，土地人口承载量低以及农业资源利用效率效益低的现状，当前农

业发展尚处于生产性低耗源而结构性高耗源的非控式发展阶段。与一些农业发

达国家的集约化、标准化、规模化管理水平相比，我国农业生产的科学管理手

段贫乏，生产前缺乏规划，生产时缺乏管理，科技成果向生产力转化和科技成

果的利用率都不高，生产管理制度和规范化作业体系有待于进一步完善和加强。

农业生产的方式和生产工具的现代化程度普遍偏低，农业基础设施相当脆弱，

抗御自然灾害的能力较弱，有相当一部分地方的农户都还以手工方式耕作，生

产手段落后，严重浪费了劳动力和自然资源，制约了农业发展的速度。随着科

技的不断发展，智慧农业已成为当今农业领域的热门话题。我国也正在积极推

进智慧农业的发展，以提高农业生产效率、降低生产成本、提升农产品质量和

安全性。因此，智慧农业需要对农场数据进行采集与互联融合，利用先进技术

和数据分析手段来优化农业生产，推进农业现代化和智能化。

如今，随着农业现代化的发展，越来越注重智慧农场的智能化管理，其中，

数据的采集将起到至关重要的作用。由于各种原因，例如天气、环境等因素的

影响，数据收集可能不够准确。这可能导致用户无法得到正确的数据结果。而

收集到的农业数据中包含敏感信息，如农作物生长情况、作物产量和水资源使

用等。如果使用不适当的数据安全措施可能导致数据泄露或滥用，损害了隐私

权和商业机密。

我国农业健康可持续发展必须抓住两个方面，一是根据国家新出台的产业

政策和相关技术政策实施技术改造和结构性调整，二是加强对农业生态环境的

保护和治理，包括加强对化肥、农药的管理，开展农业环境监测和治理修复等。

2018年10月，国家出台了《农业大数据标准体系》（DB37/T3431-2018），

规定了农业大数据标准体系的组成和子体系说明。国家标准的出台，帮助企业

在实施智能化农业管理时对所需求的数据成分有了更详细的了解，指明了数据

收集的方向。但标准中未明确对数据的采集及数据传输的方法内容，难以推动

智能化农业的发展。因此需要编写团体标准，指明农场数据采集与互联融合技

术规范。

二、标准编制原则及依据

1、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》要求进行编写。

2、参照相关法律、法规和规定，在编制过程中着重考虑了科学性、适用性

和可操作性。

三、项目背景及工作情况

（一）任务来源

根据《中国国际科技促进会标准化工作委员会团体标准管理办法》的有关

规定，经中国国际科技促进会标准化工作委员会及相关专家技术审核，批准

《农场数据采集与互联融合技术规范》团体标准制定计划，计划编号为：

CI2023249。本标准由河南科技大学提出，中国国际科技促进会归口。

根据计划要求，本标准完成时限为6个月。

（二）标准起草单位

本标准的主要起草单位是河南科技大学，负责标准文档起草及相关文件的

编制等。河南群智信息技术有限公司、洛阳理工学院、北京奇虎科技有限公司、

洛阳辰汉农业装备科技股份有限公司参与起草，负责标准中重要技术点的研究

和建议，并参与标准内容的讨论。

（三）标准研制过程及相关工作计划

1、前期准备工作

项目立项前，标准编制小组查阅、研读相关国内外文献，广泛搜集农场数据采

集与互联融合技术相关的材料。同时，多次与农场工作人员、互联网技术相关行业

人员进行调研、交流，广泛征求标准制定方面的意见和建议。

2、标准起草过程

团体标准立项通知公示后，标准编制小组首先组织了标准制定工作会议，各编

写人员根据工作计划分工和编写要求开展了相关工作。在标准起草期间，编制小组

主编单位及参编单位组织了数次内部研讨会和专家咨询会，经过多次修改，于2023

年8月完成了标准初稿及编制说明的撰写工作。

3、征求意见情况

2023年9月标准编制小组先后通过现场会议、电话、微信等多种形式征集⾏业专

家相关意见和建议。针对征集的意见，标准编制小组召开了研讨会，将收集到的意

见进行汇总处理分析，在充分吸纳合理意见的基础上，先后修改和完成标准内容，

于2023年11月中旬根据在各单位反馈意见基础上，形成了标准征求意见稿并由中国

国际科技促进会提交全国标准信息平台公示。

（四）主要试验（或验证）情况分析

光照强度传感器采用GY-302模块，使用原装BH175OFVI芯片，将光照强

度值转化成电压值，然后将电压值经过内置16bitAD转换器，数据输出范围

065535.支持3.35V电压工作环境。温湿度传感器采用DHT11模块，具有极高的

可靠性和卓越的长期稳定性，测量精度湿度：5%RH，温度土2度，湿度量程

20%—90%RH温度0-50度。土壤湿度传感器是一种用于测量土壤水分的仪器，

它的工作原理是由LM393IC组成一个电压比较器，根据土壤中含水量的变化，

探头中的电导率也会发生变化。通过在农场之中部署以上不同功能的传感器，

成功解决了数据种类少、不够准确的问题，研究发现该技术方案可以成功实现

获取多个种类和高质量的数据，大大提高了人们收集数据的效率、提高了数据

收集的质量。该方法的使用在一定程度上解决了数据收集效率低下、质量低的

问题。

关于动态传感设备优化调整，首先，基于近端策略优化建立多类异构传感

网络重叠、覆盖优化部署模型，根据不同网格地块的差异性，利用迁移学习生

成每个网格地块的多类传感器局部优化部署方案。其次，构建基于虚拟力覆盖

算法的动态传感设备优化调度策略，解决农作物生长态势演化，覆盖传感网络

将退化为非覆盖网络，农场感知空洞的问题，形成动静态相结合的农场覆盖感

知方案。

本实验中的WiFi串口通信模块采用的是安信可ESP8266-12F，具有超低功

耗的WIFI串行通信接口，支持串口透明数据传输，内置TCP/IP协议栈和

IEEE802.11协议栈。通过使用无线网络模块让整个数据采集系统与网络连接，

完成无线信号与串口信号之间的转换。

通过不同功能的传感器的近端策略优化和虚拟力覆盖算法动态传感设备优

化调度及无线网络模块，实现传感器少重叠，获得更全面、准确、有价值的数

据，通过多源数据多层融合实现智能农机自主协同安全作业。

图1农田传感器位置

图2智慧农田气象站

图3土壤传感器

表3农田所使用的传感器总览

传感器种类应用数量传感器使用功能

土壤湿度传感器若干检测电导率或介电常数测量土壤湿度

土壤温度传感器若干测量土壤表面温度

土壤PH传感器若干监测土壤的酸碱度

采集并分析光照强度、光照变化、光纤分

光照传感器若干

布

蒸腾速率传感器若干监测植物蒸腾速率控制灌溉

病虫害监测传感器若干监测植物是否感染病虫害

风速传感器4～8个监测农场中风速

雨量传感器4～6个监测雨天的降雨量

气象站传感器2～4个提供综合气象信息

土壤氮、磷、钾含量传感

若干测量土壤中关键养分的含量

器

土壤侵蚀传感器若干监测土壤侵蚀情况

四、标准制定的基本原则

标准编制过程中，遵循了以下基本原则：

1)符合国家的政策。贯彻国家的法律法规。认真贯彻国家有关法律法规和方针

政策。

2)充分考虑使用要求。合理利用农业资源，因地制宜，加快实现智能管理决策

与农机作业协同优化，促进我国农业生产模式的智能升级。

3)适时制定，协调配套。以时效性、协调性、综合性为目标，制定一个符合当

下农业技术需求、市场需求，更具有前瞻性和可操作性的标准。

4)促进行业健康发展与技术进步。

五、标准主要内容

本标准规定了农场数据采集与互联融合技术规范的术语和定义、智慧农场

模式下分布式多传感器部署、数据传输与通信方式、农场网络多源信息互联融

合技术规范，正文部分共分四大章，内容包括标准的适用范围、规范性引用文

件、术语和定义、总体要求、农业数据采集与互联融合技术规范总体思路、关

键设备的分布式传感器网络部署策略、基于虚拟力覆盖算法动态传感设备优化

调度框架、智慧农场多源信息通信传输技术、农场多源信息互联融合技术。

六、与有关法律法规和强制性标准的关系

遵守和符合相关法律法规和强制性标准要求。规范性引用文件包括：

20130058-T-469《大田种植物联网数据传输标准》

20214120-T-469《智慧农业信息系统接口要求》

DB23/T2814-2021《智慧农业信息系统建设规范》

DB6111/T175-2021《智慧农业果实三维数字化数据采集及建模技术规范》

DB14/T2041-2020《农机田间作业数据传输规范》

NY/T4062-2021《农业物联网硬件接口要求》

DB13/T5251-2020《农业物联网网关和传感器网络节点技术规范》

NY/T4261-2022《农业大数据安全管理指南》

NY/T3501-2019《农业数据共享技术规范》

NY/T3500-2019《农业信息基础共享元数据》

NY/T4056-2021《大田作物物联网数据监测要求》

NY/T4155-2022《农用地土壤环境损害鉴定评估技术规范》

NY/T3956-2021《果园土壤质量检测技术规程》

NY/T3921-2021《面向农业遥感的土壤墒情和作物长势地面检测技术规程》

NY/T1782-2009《农田土壤墒情检测技术规范》

NY/T4151-2022《农业遥感监测无人机影响预处理技术规范》

NY/T3990-2021《数字果园建设规范苹果》

NY/T3987-2021《农业信息资源分类与编码》

七、重大意见分歧的处理依据和结果

本标准起草过程中没有重大分歧意见。

八、后续贯彻措施