ICS65.020.01

CCSB07

23

黑龍江省地方標(biāo)準(zhǔn)

DB23/TXXXX—2023

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)作物生長環(huán)境信息采集規(guī)范

Specificationforthecollectionofenvironmentalinformation

onprecisionagriculturalcropgrowth

（征求意見稿）

2023-XX-XX發(fā)布2023-XX-XX實施

黑龍江省市場監(jiān)督管理局發(fā)布

DB23/TXXXX—2023

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)作物生長環(huán)境信息采集規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)作物生長環(huán)境信息采集的術(shù)語和定義、信息采集架構(gòu)、信息傳輸、采集內(nèi)容、

數(shù)據(jù)采集方法、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)安全的要求。本文件中所指的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)包括旱田、水田、設(shè)施農(nóng)業(yè)等農(nóng)

業(yè)生產(chǎn)管理形式。

本文件適用于黑龍江省精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)作物生長環(huán)境的信息采集。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB3100—1993國際單位制及其應(yīng)用

GB/T17859—1999計算機信息系統(tǒng)安全保護等級劃分準(zhǔn)則

GB/T25058—2010信息安全技術(shù)信息系統(tǒng)安全等級保護實施指南

GB/T28827.1—2012信息技術(shù)服務(wù)運行維護通用要求

GB/T31736—2015特色農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)術(shù)語

GB/T37973—2019信息安全技術(shù)大數(shù)據(jù)安全管理指南

DB23/T3280—2022農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集規(guī)范

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)

以信息技術(shù)為手段，實施定時、定位、定量的操作技術(shù)和管理措施的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。

[來源：GB/T31736—2015，3.3]

作物生長環(huán)境

影響作物生長的土壤、氣象、地理環(huán)境的總稱。

信息采集

利用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備按照一定的采集頻率進行數(shù)據(jù)采集并進行記錄和存儲的過程。

傳感器

能感應(yīng)作物環(huán)境要素的變化，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成能夠輸出信號的裝置或器件。

注：傳感器一般由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。敏感元件指能夠直接感受或接收被測量信息的部件；轉(zhuǎn)換元件能夠?qū)?/p>

敏感元件被測量信息轉(zhuǎn)換成適于傳輸?shù)碾娦盘柌考?/p>

1

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4縮略語

以下縮略語適用于本文件：

Zigbee：無線個域網(wǎng)

LoRa：遠距離無線電（LongRangeRadio）

CAN：控制器局域網(wǎng)總線（ControllerAreaNetwork）

5信息采集流程

作物生長環(huán)境信息采集到應(yīng)用經(jīng)過三層結(jié)構(gòu)（感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層）。各類傳感器將傳感數(shù)

據(jù)通過RS-485、RS-232、CAN總線等通信技術(shù)與感知層的采集端進行互通。

在采集處理中進行北斗衛(wèi)星定位、存儲和無線發(fā)送，可以采用LoRa、ZigBee、光纖等無線通信或

有線通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)層的集中器進行數(shù)據(jù)互通，集中器進行數(shù)據(jù)接收和處理后通過光纖、Wifi、4G、5G

等技術(shù)與應(yīng)用層進行數(shù)據(jù)互通。

應(yīng)用層為云服務(wù)，支撐各類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用，如旱田系統(tǒng)應(yīng)用、水田系統(tǒng)應(yīng)用、設(shè)施農(nóng)業(yè)應(yīng)用等，

傳感器、采集器、集中器可由太陽能電池、蓄電池模塊等進行持續(xù)供電

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)作物生長環(huán)境信息采集流程見圖1。

圖1精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)環(huán)境信息采集流程

6信息傳輸

傳感器與采集端傳輸

傳感器與采集端的信息傳輸可以采用RS-485、RS-232、CAN總線等通信技術(shù)實現(xiàn)傳輸。

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采集端與云端傳輸

采集端與云端的信息傳輸可以采用光纖、ZigBee、LoRa、Wifi、4G/5G等有線通信技術(shù)或無線通信

技術(shù)實現(xiàn)傳輸。

7采集內(nèi)容

氣象數(shù)據(jù)

采用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集氣象信息數(shù)據(jù)。采集項目為影響農(nóng)業(yè)作物生長過程的氣象因子，包括：太陽輻

射、光合有效輻射、降水量、空氣溫度、空氣濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、甲烷、二氧化碳濃度、光照強度、光

照時長、氣壓、蒸發(fā)量。

土壤數(shù)據(jù)

采用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集土壤信息數(shù)據(jù)。采集項目包括土壤溫度、土壤濕度、pH值、土壤電導(dǎo)率、土壤

凍土層深度、水層深度、土壤含氮量、土壤含磷量、土壤含鉀量。

地理數(shù)據(jù)

采用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集地理信息數(shù)據(jù)。采集項目主要包括經(jīng)度、緯度、高程。

其他數(shù)據(jù)

采用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集數(shù)據(jù)。采集項目包括遙感數(shù)據(jù)（在特定波長下監(jiān)控作物長勢）、株高、玉米田

通風(fēng)。

8信息采集

采集設(shè)備

8.1.1采集設(shè)備應(yīng)滿足自動采集氣象、土壤、地理等數(shù)據(jù)信息，保證設(shè)備的穩(wěn)定運行。

8.1.2環(huán)境采集設(shè)備應(yīng)包括但不限于小型氣象站、土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器器、土壤電導(dǎo)率

測定儀、土壤pH測定儀等。

8.1.3設(shè)備采用北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)進行定位。

8.1.4環(huán)境信息采集設(shè)備應(yīng)能實時提供數(shù)據(jù)，計算機終端安裝的配套軟件應(yīng)具有實時顯示數(shù)據(jù)和超岀

閾值自動報警的功能。

8.1.5環(huán)境采集設(shè)備要定期維護，并及時清潔，保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確定。

8.1.6附屬設(shè)備應(yīng)按設(shè)備管理的基本要求進行管理。設(shè)備如：太陽能、蓄電池等。

采集點選擇

8.2.1根據(jù)種植區(qū)域面積設(shè)定采集點。采集點選擇宜有代表性的田塊，采集點一般在種植區(qū)域中央。

8.2.2傳感器采集點宜選擇典型種植區(qū)域內(nèi)，可設(shè)置一個或多個。采集數(shù)據(jù)要有代表性，避免將傳感

器安裝在熱源處。

8.2.3地理信息數(shù)據(jù)采集點一般建設(shè)在交通便利處或與小型氣象站同時建設(shè)。

設(shè)備參數(shù)

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采集設(shè)備參數(shù)及采集頻次應(yīng)符合表1要求。

表1采集設(shè)備參數(shù)及采集頻次

設(shè)備類型測量范圍測量精度采集頻次

太陽輻射0W/㎡-2000W/㎡±5%建議15分鐘一次，可設(shè)置

光合有效輻射0-2500μmol/㎡·s±5%建議15分鐘一次，可設(shè)置

降水量—±1%建議15分鐘一次，可設(shè)置

空氣溫度-40℃—60℃+0.1℃建議15分鐘一次，可設(shè)置

空氣濕度0%RH-100%RH±3%RH建議15分鐘一次，可設(shè)置

風(fēng)速0m/s-35m/s+0.1m/s建議15分鐘一次，可設(shè)置

玉米田通風(fēng)0m/s-35m/s+0.1m/s建議15分鐘一次，可設(shè)置

風(fēng)向－±4°建議15分鐘一次，可設(shè)置

0-3.00％±0.10%

甲烷建議15分鐘一次，可設(shè)置

3.00-4.00％±0.30%

二氧化碳濃度0ppm-5000ppm±(50ppm+3%F·S)(25℃)建議15分鐘一次，可設(shè)置

光照強度0lx-200000lx±20lx建議15分鐘一次，可設(shè)置

光照時長——±10min建議15分鐘一次，可設(shè)置

氣壓10mbar±1.5mbar建議15分鐘一次，可設(shè)置

蒸發(fā)量0-20cm±1%建議15分鐘一次，可設(shè)置

土壤溫度-40℃-80℃±0.1℃建議15分鐘一次，可設(shè)置

土壤濕度0%VOL-100%VOL±0.1%建議15分鐘一次，可設(shè)置

土壤pH值0pH-14pH±0.02pH建議15分鐘一次，可設(shè)置

土壤含氮量0mg-3999mg±0.1mg建議15分鐘一次，可設(shè)置

土壤含磷量0mg-3999mg±0.1mg建議15分鐘一次，可設(shè)置

土壤含鉀量0mg-3999mg±0.1mg建議15分鐘一次，可設(shè)置

土壤電導(dǎo)率0.2ms/cm-10ms/cm±0.1ms/cm建議15分鐘一次，可設(shè)置

土壤凍土層深度0cm-30cm±1cm建議15分鐘一次，可設(shè)置

水層深度0-25cm±0.1cm建議15分鐘一次，可設(shè)置

株高測定0-3m±0.1cm建議15分鐘一次，可設(shè)置

450nm±17.5nm

555nm±15nm

660nm±12.5nm

光譜建議分鐘一次，可設(shè)置

720nm±5nm15

750nm±5nm

840nm±15nm

經(jīng)度－±1s建議15分鐘一次，可設(shè)置

緯度－±1s建議15分鐘一次，可設(shè)置

高程－±0.1m建議15分鐘一次，可設(shè)置

注：測量范圍中“－”表示該項不適用。

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9數(shù)據(jù)格式

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)作物生長環(huán)境信息的數(shù)據(jù)格式應(yīng)符合表2要求，其中數(shù)據(jù)單位應(yīng)符合GB3100的規(guī)定。

表2精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生長環(huán)境信息數(shù)據(jù)格式

字段名中文名字段類型數(shù)據(jù)精度單位響應(yīng)時間

ID流水號int－－－

sDevice_Number釆集設(shè)備號varchar－－－

sSubject_Number主體編號varchar－－－

dCollection_Time采集時間datetime－－－

fSunRadiation太陽輻射float小數(shù)點后2位W/㎡＜2s

fALI光合有效輻射float小數(shù)點后2位μmol/㎡·s＜2s

fAPT降水量float小數(shù)點后2位mm＜2s

fTemperature空氣溫度float小數(shù)點后2位℃＜2s

fHumidity空氣濕度float小數(shù)點后2位%＜2s

fAWS風(fēng)速float小數(shù)點后2位m/s＜2s

fAWD風(fēng)向float小數(shù)點后2位°＜2s

fCH4甲烷float小數(shù)點后2位%＜2s

fCO2二氧化碳濃度float小數(shù)點后2位ppm

＜2s

fIlluminationStrength光照強度float小數(shù)點后2位lx＜2s

fIlluminationDuration光照時長float小數(shù)點后2位min＜2s

fPressure氣壓float小數(shù)點后2位mbar＜2s

fEvaporation蒸發(fā)量float小數(shù)點后2位㎜＜2s

fSTC1010cm土壤溫度float小數(shù)點后2位℃＜2s

fSTC2020cm土壤溫度float小數(shù)點后2位℃＜2s

fSTC3030cm土壤溫度float小數(shù)點后2位℃＜2s

fSWC1010cm土壤濕度float小數(shù)點后2位%＜2s

fSWC2020cm土壤濕度float小數(shù)點后2位%＜2s

fSWC3030cm土壤濕度float小數(shù)點后2位%＜2s

fpHpH值float小數(shù)點后2位—＜2s

fEC土壤電導(dǎo)率float小數(shù)點后2位ms/cm＜2s

fN土壤含氮量float小數(shù)點后2位mg＜2s

fP土壤含磷量float小數(shù)點后2位mg＜2s

fK土壤含鉀量float小數(shù)點后2位mg＜2s

fFrozenSoilDepth土壤凍土層深度float小數(shù)點后2位cm＜2s

fWaterDepth水層深度float小數(shù)點后2位cm＜2s

fPlantH株高測定float小數(shù)點后2位cm＜2s

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表2精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生長環(huán)境信息數(shù)據(jù)格式（續(xù)）

字段名中文名字段類型數(shù)據(jù)精度單位響應(yīng)時間

fCornWS玉米田風(fēng)速float小數(shù)點后2位m/s＜2s

fSpectral450光譜450nmfloat小數(shù)點后2位nm＜2s

fSpectral555光譜555nmfloat小數(shù)點后2位nm＜2s

fSpectral660光譜660nm