1T/GXDSL—2025主要農(nóng)作物水肥一體化智能管理技術(shù)規(guī)范水肥一體化技術(shù)是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)水資源高效利用與化肥減量增效的關(guān)鍵途徑，對保障國家糧食安全、促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能控制等現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)水肥一體化系統(tǒng)正加速向智能化、精準(zhǔn)化、自動化方向演進(jìn)。然而，當(dāng)前我國主要農(nóng)作物水肥一體化智能管理的實踐應(yīng)用中，普遍存在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、設(shè)備接口不規(guī)范、決策模型缺乏、管理水平參差不齊等問題，嚴(yán)重制約了該技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用效益的充分發(fā)揮。為規(guī)范主要農(nóng)作物水肥一體化智能管理系統(tǒng)的設(shè)計、建設(shè)、運行與維護(hù)，明確智能感知、決策與控制的技術(shù)要求，提升系統(tǒng)運行的可靠性、精準(zhǔn)性與易用性，特制定本規(guī)范。本規(guī)范聚焦于小麥、玉米、水稻、馬鈴薯、棉花等主要大田作物及常見設(shè)施果蔬，針對其水肥需求特性，對智能管理系統(tǒng)的架構(gòu)、核心設(shè)備、控制策略、數(shù)據(jù)模型及運維服務(wù)提出系統(tǒng)性技術(shù)規(guī)定，旨在為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者、技術(shù)服務(wù)機構(gòu)及設(shè)備廠商提供科學(xué)、實用的操作指南。本規(guī)范由廣西產(chǎn)學(xué)研科學(xué)研究院聯(lián)合農(nóng)業(yè)科研單位、技術(shù)推廣部門及行業(yè)企業(yè)共同研制。2范圍本規(guī)范規(guī)定了主要農(nóng)作物水肥一體化智能管理系統(tǒng)的總體架構(gòu)、智能感知設(shè)備、智能控制單元、決策支持模型、系統(tǒng)集成安裝、運行維護(hù)及數(shù)據(jù)安全管理等方面的技術(shù)要求。本規(guī)范適用于大田及設(shè)施栽培條件下，主要農(nóng)作物水肥一體化智能管理系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、驗收與運維管理。其他作物可參照執(zhí)行。3規(guī)范性引用文件下列文件對于本規(guī)范的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)范。GB5084-2021農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)2T/GXDSL—2025GB/T50485-2020微灌工程技術(shù)規(guī)范GB/T28418-2012土壤墑情監(jiān)測規(guī)范GB/T40456-2021農(nóng)田灌溉水pH測定與調(diào)節(jié)規(guī)范NY/T3242-2018水肥一體化技術(shù)規(guī)范總則NY/T2135-2023肥料合理使用準(zhǔn)則水肥一體化GB/T37025-2018信息安全技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸安全技術(shù)要求《國家農(nóng)業(yè)節(jié)水綱要（2012—2020年）》（國發(fā)〔2012〕55號）《到2025年化肥減量化行動方案》（農(nóng)農(nóng)發(fā)〔2022〕1號）4術(shù)語和定義4.1水肥一體化智能管理系統(tǒng)：指集成環(huán)境信息感知、作物需肥需水模型、智能決策與自動控制功能，能夠根據(jù)作物生長階段和實時環(huán)境狀況，實現(xiàn)灌溉與施肥的精準(zhǔn)、自動、協(xié)同管理的成套技術(shù)系統(tǒng)。4.2智能灌溉施肥機：指能夠按預(yù)設(shè)程序或?qū)崟r決策指令，獨立完成水源加壓、肥料（母液）精量吸取、肥水混合、pH及EC（電導(dǎo)率）在線調(diào)控、并輸送至田間管網(wǎng)的核心控制設(shè)備。4.3墑情傳感器：指用于測量土壤體積含水量或基質(zhì)勢的傳感設(shè)備。4.4EC/pH一體化傳感器：指能夠?qū)崟r在線監(jiān)測灌溉水中電導(dǎo)率（表征養(yǎng)分濃度）和酸堿度的復(fù)合傳感設(shè)備。4.5決策支持模型：指基于作物生理生態(tài)學(xué)原理，融合環(huán)境數(shù)據(jù)與農(nóng)藝知識，用于動態(tài)計算作物最佳需水量與需肥量的算法或知識庫。4.6灌溉施肥制度：指針對特定作物在特定生長階段，綜合考慮氣候、土壤、目標(biāo)產(chǎn)量等因素而制定的灌溉時間、灌溉量、施肥配方、施肥量及施肥時機等一系列參數(shù)集合。5總則T/GXDSL—20253主要農(nóng)作物水肥一體化智能管理應(yīng)遵循“按需供給、精準(zhǔn)調(diào)控、水肥協(xié)同、智能高效”的原則。系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)以提高水肥利用效率為核心目標(biāo)，兼顧增產(chǎn)提質(zhì)與生態(tài)環(huán)保。所有硬件設(shè)備、軟件系統(tǒng)及水溶肥料的選擇與使用，必須符合國家相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量、環(huán)境保護(hù)及食品安全標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)應(yīng)具備高可靠性、易操作性及可擴展性，適應(yīng)不同規(guī)模、不同作物的管理需求。鼓勵采用國產(chǎn)化、自主可控的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備。系統(tǒng)的設(shè)計與運行應(yīng)保障數(shù)據(jù)安全與網(wǎng)絡(luò)安全。6系統(tǒng)總體架構(gòu)與組成水肥一體化智能管理系統(tǒng)應(yīng)采用“感知-傳輸-決策-控制”的閉環(huán)架構(gòu)。系統(tǒng)主要由以下四層構(gòu)成：感知層、傳輸層、決策控制層和應(yīng)用層。感知層由部署在田間的各類傳感器組成，負(fù)責(zé)實時采集土壤、氣象、作物及水質(zhì)等數(shù)據(jù)，是系統(tǒng)精準(zhǔn)調(diào)控的基礎(chǔ)。傳輸層負(fù)責(zé)將感知層數(shù)據(jù)穩(wěn)定、安全地傳輸至決策控制中心，并將控制指令下發(fā)至執(zhí)行設(shè)備，可采用有線（如RS485、CAN總線）或無線（如4G/5G、LoRa、NB-IoT）通信方式，并確保網(wǎng)絡(luò)覆蓋率與通信可靠性不低于99%。決策控制層是系統(tǒng)的核心，由智能灌溉施肥機、中央控制器及部署于本地服務(wù)器或云平臺的決策支持軟件構(gòu)成，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、模型運算、智能決策及指令生成。應(yīng)用層為用戶提供可視化監(jiān)控界面、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)查詢、報警管理及遠(yuǎn)程操作等人機交互功能，支持電腦、手機等多種終端訪問。系統(tǒng)各組成部分應(yīng)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化接口與模塊化設(shè)計，確保兼容性與可維護(hù)性。7智能感知技術(shù)要求精準(zhǔn)、可靠的感知數(shù)據(jù)是智能決策的前提。系統(tǒng)應(yīng)配置以下基本感知設(shè)備：土壤水分傳感器，其測量范圍應(yīng)覆蓋0%至飽和體積含水量，測量精度不低于±2%（絕對值），建議每20-30畝至少設(shè)置1個監(jiān)測點，深度應(yīng)根據(jù)作物主要根系分布層確定，如0-20cm、20-40cm、40-60cm。土壤溫度傳感器，測量范圍-10℃至60℃,精度±0.5℃。田間氣象站，至少包含空氣溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、太陽輻射、降雨量傳感器，其中太陽輻射傳感器測量精度不低于±5%。EC/pH一體化傳感器，應(yīng)安裝于灌溉系統(tǒng)首部肥水混合后的主管道上，EC測量范圍0-20mS/cm，精度±0.1mS/cm或±2%讀數(shù)（取較大值）；pH測量范圍2-12，精度±0.1pH。流量傳感器與壓力傳感器，用于監(jiān)測各級管道的水流量與壓力狀態(tài)，流量測量精度不低于±2%，壓力測量精度不低于±1%FS（滿量程）。所有傳感器應(yīng)具備良好的長期穩(wěn)定T/GXDSL—20254性、抗腐蝕性與抗電磁干擾能力，防護(hù)等級不低于IP65。數(shù)據(jù)采集頻率可根據(jù)管理需求設(shè)定，土壤墑情、氣象數(shù)據(jù)宜每10-30分鐘采集一次，EC/pH、流量壓力數(shù)據(jù)宜每1-5分鐘采集一次或連續(xù)監(jiān)測。8智能決策與控制技術(shù)要求智能決策與控制是系統(tǒng)的“大腦”。智能灌溉施肥機應(yīng)具備以下基本功能：支持至少4種以上肥料（或母液）的獨立通道注入；施肥比例可調(diào)范圍寬，且控制精度不低于±2%；具備EC與pH的實時在線檢測與自動調(diào)節(jié)功能，調(diào)節(jié)精度分別為±0.2mS/cm和±0.2pH；具備反沖洗與防堵塞自動保護(hù)功能；支持手動、自動、定時、遠(yuǎn)程等多種控制模式。決策支持模型是智能化的關(guān)鍵。系統(tǒng)應(yīng)集成或支持接入符合當(dāng)?shù)刈魑锱c氣候條件的灌溉決策模型與施肥決策模型。灌溉決策可基于土壤墑情閾值法、作物蒸發(fā)蒸騰量（ET0）與作物系數(shù)（Kc）計算法、或兩者相結(jié)合的混合模型。例如，可采用基于Penman-Monteith公式的ET0計算模型，并結(jié)合不同生育期Kc值動態(tài)計算作物需水量。施肥決策應(yīng)基于作物養(yǎng)分需求規(guī)律、土壤養(yǎng)分供應(yīng)狀況及目標(biāo)產(chǎn)量，推薦采用“總量控制、分期調(diào)控”的施肥策略。系統(tǒng)應(yīng)內(nèi)置或允許用戶自定義主要作物在不同生育階段的推薦施肥配方（N-P2O5-K2O比例）及總量。模型應(yīng)能根據(jù)實時環(huán)境數(shù)據(jù)（如光照、溫度）對灌溉施肥量進(jìn)行動態(tài)微調(diào)。對于設(shè)施園藝等高價值作物，鼓勵引入基于圖像識別或光譜分析的作物長勢診斷模型，實現(xiàn)更精準(zhǔn)的按需施肥?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)能根據(jù)決策模型的輸出，自動生成并執(zhí)行灌溉施肥計劃。具備根據(jù)氣象預(yù)報（如未來24小時降雨概率超過60%）動態(tài)調(diào)整灌溉計劃的能力。系統(tǒng)應(yīng)建立完備的報警機制，對傳感器故障、通信中斷、EC/pH超標(biāo)、管道壓力異常、設(shè)備故障等情況進(jìn)行多級報警（聲光、短信、APP推送），報警響應(yīng)延遲不超過1分鐘。9系統(tǒng)集成、安裝與驗收系統(tǒng)集成設(shè)計應(yīng)遵循“因地制宜、經(jīng)濟實用”的原則。根據(jù)水源條件（井、河、塘）、地形地貌、田塊分布、作物布局、電力供應(yīng)等情況，進(jìn)行管網(wǎng)水力計算、首部樞紐設(shè)計與設(shè)備選型。管網(wǎng)設(shè)計應(yīng)符合GB/T50485-2020的要求，確保灌水均勻度不低于85%。施肥機、過濾器、水泵等首部設(shè)備應(yīng)集中安裝在設(shè)備房內(nèi)，做好防雨、防盜、防凍措施。田間傳感器安裝位置應(yīng)具有代表性，避免田邊、溝渠、樹蔭等特殊區(qū)域的干擾。電線、信號線應(yīng)規(guī)范敷設(shè)，做好標(biāo)識與防護(hù)。T/GXDSL—20255系統(tǒng)安裝調(diào)試完成后，應(yīng)進(jìn)行為期至少一個完整灌溉施肥周期的試運行。驗收內(nèi)容應(yīng)包括：硬件設(shè)備安裝規(guī)范性檢查、傳感器數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性校驗（與標(biāo)準(zhǔn)儀器比對）、通信網(wǎng)絡(luò)連通性與穩(wěn)定性測試、決策控制功能驗證（如自動啟停、按量施肥、EC/pH調(diào)節(jié)）、報警功能測試、軟件界面與報表功能檢查。主要性能指標(biāo)，如施肥控制精度、EC/pH調(diào)節(jié)精度、灌溉均勻度、系統(tǒng)可用性等，應(yīng)達(dá)到設(shè)計要求及本規(guī)范規(guī)定。驗收合格后，需提供完整的系統(tǒng)圖紙、設(shè)備清單、操作手冊及培訓(xùn)記錄。10運行維護(hù)與數(shù)據(jù)管理建立規(guī)范的運行維護(hù)制度是保障系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。日常運行中，操作人員應(yīng)通過監(jiān)控界面定時巡查系統(tǒng)狀態(tài)，確認(rèn)數(shù)據(jù)正常、設(shè)備無報警。定期維護(hù)內(nèi)容包括：每周清理過濾器、檢查傳感器探頭清潔度；每月對EC/pH傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)；每季對施肥泵、電磁閥等執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行檢查；每年灌溉季開始前，對全系統(tǒng)（包括管網(wǎng)）進(jìn)行徹底檢查與試運行。應(yīng)詳細(xì)記錄每次灌溉施肥的時間、面積、用水量、用肥量、EC/pH值、操作人員等信息，形成電子檔案。所有采集的環(huán)境數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)、決策日志應(yīng)安全存儲于本地或云端服務(wù)器，存儲時間不少于3年。數(shù)據(jù)管理應(yīng)遵循安全性、完整性與保密性原則。系統(tǒng)訪問應(yīng)實行分級權(quán)限管理。鼓勵利用歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，評估水肥利用效率，優(yōu)化決策模型參數(shù)。11人員培訓(xùn)與安全要求系統(tǒng)管理、操作和維護(hù)人員必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容包括系統(tǒng)原理、設(shè)備操作、軟件使用、日常維護(hù)、故障排查及安全注意事項，每年培訓(xùn)時長不少于16小時。所有電氣設(shè)備的安裝與操作必須符合國家電氣安全規(guī)范，設(shè)備金屬外殼應(yīng)可靠接地。進(jìn)行設(shè)備檢修時，必須切斷