DB32T4140-2021稻田智慧灌溉技術(shù)規(guī)程

ICS65.020.20

CCSB11

DB32

江蘇省地方標準

DB32/T4140—2021

稻田智慧灌溉技術(shù)規(guī)程

Technicalregulationforsmartirrigationofricefield.

2021-11-04發(fā)布2021-12-04實施

江蘇省市場監(jiān)督管理局發(fā)布

DB32/T4140-2021

稻田智慧灌溉技術(shù)規(guī)程

1范圍

本文件規(guī)定了稻田智慧灌溉的稻田灌溉基本條件、設(shè)備、軟件、設(shè)備安裝、平臺測試、設(shè)備維護

等。

本文件適用于稻田智慧灌溉。

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。

GB/T2900.90電工術(shù)語電工電子測量和儀器儀表

GB4208外殼防護等級（IP代碼）

GB/T6593電子測量儀器質(zhì)量檢測規(guī)則

GB11463電子測量儀器可靠性試驗

GB18802.1低壓電涌保護器（SPD）第1部分：低壓配電系統(tǒng)的電涌保護器性能要求和試驗方法

GB/T19064家用太陽能光伏電源系統(tǒng)技術(shù)條件和試驗方法

GB/T24670節(jié)水灌溉設(shè)備詞匯

GA/T711信息安全技術(shù)應(yīng)用軟件系統(tǒng)安全等級保護通用技術(shù)指南

BSEN55016-1-1無線電干擾和抗擾測量儀和方法用規(guī)范無線電干擾和抗擾測量儀測量儀

DB32/T2950水稻節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范

3術(shù)語

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

稻田智慧灌溉技術(shù)smartirrigationtechnologyforricefield

基于稻田水分信息的可靠感知與大范圍實時獲取，結(jié)合水稻需水規(guī)律進行灌溉智能化決策，提高水

分利用效率，節(jié)約水資源，促進高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻生產(chǎn)的智能灌溉技術(shù)。

4稻田灌溉基本條件

4.1田塊條件

田塊應(yīng)平整，平整度不大于3cm，排灌通暢，無滲漏，集中連片。

1

DB32/T4140-2021

4.2設(shè)施條件

具有水泵、泵房和灌溉管道等配套設(shè)施，并有穩(wěn)定且充足的水源。

4.3人員條件

操作人員應(yīng)具備安裝電工和維修電工等電工知識。

5設(shè)備

5.1設(shè)備組成

稻田智慧灌溉作業(yè)設(shè)備應(yīng)包括稻田土壤剖面水分傳感器、水稻冠層水分傳感器、田間水位信息傳感

器、稻田水分信息感知節(jié)點、匯聚節(jié)點、稻田灌溉無線控制終端、用戶終端及其他附屬設(shè)備，具體組成

見圖1。

圖1稻田灌溉系統(tǒng)示意圖

5.2土壤剖面水分傳感器

5.2.1組成

土壤剖面水分傳感器在結(jié)構(gòu)上由5組傳感器敏感探頭、數(shù)據(jù)組處理器及附屬組件組成。其中5組傳感

器敏感探頭是由兩個環(huán)形電極構(gòu)成的電容器，分別用于測量水層、空氣層、20cm壤層、30cm壤層和50

cm壤層，空氣層和水層電容器可以動態(tài)地對每個傳感器進行標定。

5.2.2性能參數(shù)

通道數(shù)量為3通道，傳輸線（標準）為RVVP屏蔽電纜，工作溫度0~65oC，工作濕度0~85%RH，

土壤剖面體積含水率測量精度為±10%。

2

DB32/T4140-2021

5.3水稻冠層水分傳感器

5.3.1組成

水稻冠層水分傳感器從結(jié)構(gòu)上分為上行光傳感器和下行光傳感器。上行光傳感器用于接收太陽輻射

光信息，下行光傳感器用于接收作物冠層反射光信息。

5.3.2性能參數(shù)

上行光傳感器為余弦接收（具有太陽光入射天頂角余弦校正），平板型毛玻璃余弦校正，透過率

≥75%，下行光傳感器視場角30o，通道數(shù)量4通道，反應(yīng)波段為681nm、815nm、900nm和970nm，光譜

帶寬≤10nm，光學(xué)感應(yīng)器為1.6mm2硅光二極管，傳輸線（標準）為RVVP屏蔽電纜，接頭（標準）為小

型3針母頭，工作溫度0~65oC，工作濕度0~85%RH，冠層水分含量測量精度為±10%。

5.4田間水位信息傳感器

5.4.1作用

田間水位信息傳感器適用于普通液體液位測量，可在0~15cm的量程范圍測試。

5.4.2性能參數(shù)

分辨率12位，采樣頻率50Hz，工作功耗80mW，數(shù)據(jù)格式二進制，工作溫度0~65oC，工作濕度0~

85%RH，材質(zhì)為ABS工程塑料，防水等級IP65，田間水位信息測量精度：±10%。

5.5稻田水分信息感知節(jié)點

5.5.1組成

稻田水分信息感知節(jié)點與稻田土壤剖面水分傳感器、作物冠層水分傳感器、田間水位信息傳感

器連接，能夠自動完成稻田土壤剖面水分、作物冠層水分、田間水位信息的數(shù)據(jù)采集，無線通信模

塊將處理后的田間水分信息發(fā)送到匯聚節(jié)點，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，結(jié)構(gòu)見圖2。

5.5.2性能參數(shù)

稻田水分信息感知節(jié)點應(yīng)使用太陽能電池，在連續(xù)陰雨天條件下連續(xù)工作時間應(yīng)不低于10天，太陽

能電池應(yīng)符合GB/T19064的規(guī)定。

數(shù)據(jù)采集點宜使用無線數(shù)據(jù)傳輸方式。

防護標準應(yīng)符合GB4208的規(guī)定，防護等級IP65，絕緣等級Y級，允許工作溫度-20℃～70℃，

抗干擾性應(yīng)滿足BSEN55016-1-1的規(guī)定。

3

DB32/T4140-2021

圖2稻田水分信息感知節(jié)點

5.6匯聚節(jié)點

匯聚節(jié)點應(yīng)實現(xiàn)稻田無線傳感網(wǎng)的組網(wǎng)初始化和控制功能，接收感知節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)并處理，

之后通過TCP/IP協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)，根據(jù)需求回復(fù)控制指令狀態(tài)。

5.7稻田灌溉無線控制終端

稻田灌溉無線控制終端由中央處理器模塊、ZigBee無線通信模塊、光伏供電模塊、流量監(jiān)測模塊及

繼電器模塊構(gòu)成，該終端的功能是完成稻田遠程實時自動灌溉控制。

5.8用戶終端

應(yīng)安裝稻田智慧灌溉多媒體信息采集與傳輸模塊、專家咨詢模塊。

應(yīng)采用基于J2ME技術(shù)的移動終端和固定終端，圖像采集設(shè)備分辨率應(yīng)大于200萬像素，內(nèi)存大于

50M。

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5.9附屬設(shè)備

5.9.1組成

附屬設(shè)備包括水平橫梁、支撐桿、套管和采集器連接件。水平橫梁用于固定多光譜傳感器，支撐桿

用于連接水平橫梁和固定套管，方便操作，套管用于感知節(jié)點。

5.9.2性能參數(shù)

支撐桿規(guī)格：長度1500mm~2100mm，為空心，外徑24mm，壁厚2.5mm~3mm，化學(xué)氧化處理；

橫梁規(guī)格：長度270mm，寬度40mm，化學(xué)氧化處理。

6軟件

6.1稻田智慧灌溉軟件能提供農(nóng)業(yè)疾病圖、文信息實時采集、上傳，提供自主分類的具備農(nóng)業(yè)知識庫

支持的專家診斷的功能。網(wǎng)絡(luò)端診斷與知識庫模塊、后臺管理模塊應(yīng)兼容.NET技術(shù)和基于WEB的用戶

界面形式。功能如下：

a）具有遠程通信服務(wù)功能。能根據(jù)通信協(xié)議遠程接收終端設(shè)備遠程上報的水質(zhì)和設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)信

息，并可以下發(fā)各種控制指令。

b）具有數(shù)據(jù)實時監(jiān)控、遠程設(shè)備控制功能。提供實時數(shù)據(jù)查詢，能通過無線傳輸調(diào)控現(xiàn)場設(shè)備。

c）具有信息預(yù)處理與存儲功能。能根據(jù)模型對數(shù)據(jù)進行過濾、計算、矯正和存儲。設(shè)備故障導(dǎo)致

錯誤數(shù)據(jù)可以自動去除，錯誤數(shù)據(jù)量小于0.5%，數(shù)據(jù)存儲時間應(yīng)超過1年。

d）具有信息查詢、預(yù)警與發(fā)布功能。提供歷史數(shù)據(jù)查詢，1萬條以內(nèi)信息數(shù)據(jù)量查詢時間小于3s，

20萬條以內(nèi)信息數(shù)據(jù)量查詢時間小于20s，能根據(jù)設(shè)定的閾值發(fā)送數(shù)據(jù)和預(yù)警信息。

e）具有設(shè)備運行管理與維護功能?？稍谄脚_上實時對設(shè)備進行監(jiān)控和管理，查看設(shè)備的工作狀態(tài)，

可以監(jiān)視終端設(shè)備的通信連接狀態(tài)，在通信連接故障時，能夠報警并通知用戶。

6.2軟件平臺運維穩(wěn)定可靠，平均無故障工作時間應(yīng)大于3000小時，故障修復(fù)時間應(yīng)小于12小時。安

全標準應(yīng)符合GA/T711的規(guī)定，軟件應(yīng)定期更新，一個月進行一次系統(tǒng)維護。

7設(shè)備安裝

7.1總體要求

現(xiàn)場安裝點的選取應(yīng)方便維護管理，采集終端和智能控制單元之間應(yīng)無障礙物遮擋，保障現(xiàn)場短距

離通訊和遠程無線通訊的質(zhì)量，螺栓、螺釘?shù)染o固件應(yīng)緊固，聯(lián)接可靠，不應(yīng)松動。

7.2稻田水分信息感知節(jié)點安裝

7.2.1一個標準化田塊（20畝）設(shè)置一個稻田水分信息感知節(jié)點。

7.2.2安裝支撐桿。將支撐桿插在稻田中心位置，支撐桿應(yīng)垂直插入稻田，且牢固不易晃動。

7.2.3安裝水平橫梁。在支撐桿的頂端安裝螺絲并旋轉(zhuǎn)固定，安裝水平橫梁，使橫梁朝向正南方向。

7.2.4安裝感知節(jié)點采集器連接件。將采集器連接件通過螺絲固定在支撐桿上距離頂端800mm位置

處。

7.2.5安裝水稻冠層水分傳感器。將上、下行光傳感器分別放置于水平橫梁上下方。

7.2.6安裝土壤剖面水分傳感器。先用專用取土器，打出深100cm、直徑50mm～70mm的圓孔，將

土壤剖面水分傳感器埋入土中，使第一個環(huán)形電極在距土壤上表面10cm處。

7.2.7安裝田間水位傳感器。將水位傳感器豎直向下插入土中，使測試口底部與土壤上表面平齊。

5

DB32/T4140-2021

7.2.8安裝太陽能板。使太陽能板朝向正南偏約12度，并與地平面成一約45度夾角，保證太陽能板可

以充分接收陽光。

7.3匯聚節(jié)點安裝

7.3.1固定電控箱，電控箱頂部應(yīng)安裝防水罩。連接好電路，安裝天線，天線安裝位置應(yīng)高于地面2000

mm。

7.3.2匯聚節(jié)點應(yīng)布設(shè)在通訊信號良好、方便安裝和人員操作的位置。

7.3.3匯聚節(jié)點應(yīng)安裝于防水電控箱中。

7.4稻田灌溉無線控制終端

同7.3匯聚節(jié)點安裝。

8平臺測試

8.1測試要求

滿足下述各項要求的被測軟件為合格，否則為不合格：

a）測試期間被測軟件不發(fā)生異常情況；

b）測試期間運行被測軟件的計算機不重啟，不死機；

c）測試結(jié)果應(yīng)滿足6.1的要求。

8.2測試方法

運行服務(wù)器軟件，觀察并記錄服務(wù)器軟件自動進入工作狀態(tài)的情況。從設(shè)備終端向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，

通過服務(wù)器日志記錄觀察并記錄服務(wù)器數(shù)據(jù)接收以及指令下發(fā)情況。分別斷開設(shè)備終端鏈接的主鏈路，

查看設(shè)備工作狀態(tài)情況；通過移動終端和固定終端分別進行遠程控制設(shè)備操作，觀察并記錄操作結(jié)果。

查看記錄并對比6.1中規(guī)定要求。

9設(shè)備維護

9.1作物冠層水分傳感器應(yīng)每2周清洗一次。用清洗瓶沖洗探頭上附著的灰層等污垢，注意不要損壞膜

片。

9.2定期清理傳感器周圍水體內(nèi)的流動阻礙物，保證水體條件與周圍環(huán)境的一致性。

9.3定期對灌溉控制終端進行通電測試，檢查連接線路和接地線。

_________________________

6

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前??言

本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起

草。

本文件由江蘇省農(nóng)作物標準化技術(shù)委員會提出并歸口。

本文件起草單位：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)。

本文件主要起草人：倪軍、朱艷、曹衛(wèi)星、田永超、蔣小平、姚霞、劉小軍、馬吉鋒。

I

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稻田智慧灌溉技術(shù)規(guī)程

1范圍

本文件規(guī)定了稻田智慧灌溉的稻田灌溉基本條件、設(shè)備、軟件、設(shè)備安裝、平臺測試、設(shè)備維護

等。

本文件適用于稻田智慧灌溉。

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。

GB/T2900.90電工術(shù)語電工電子測量和儀器儀表

GB4208外殼防護等級（IP代碼）

GB/T6593電子測量儀器質(zhì)量檢測規(guī)則

GB11463電子測量儀器可靠性試驗

GB18802.1低壓電涌保護器（SPD）第1部分：低壓配電系統(tǒng)的電涌保護器性能要求和試驗方法

GB/T19064家用太陽能光伏電源系統(tǒng)技術(shù)條件和試驗方法

GB/T24670節(jié)水灌溉設(shè)備詞匯

GA/T711信息安全技術(shù)應(yīng)用軟件系統(tǒng)安全等級保護通用技術(shù)指南

BSEN55016-1-1無線電干擾和抗擾測量儀和方法用規(guī)范無線電干擾和抗擾測量儀測量儀

DB32/T2950水稻節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范

3術(shù)語

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

稻田智慧灌溉技術(shù)smartirrigationtechnologyforricefield

基于稻田水分信息的可靠感知與大范圍實時獲取，結(jié)合水稻需水規(guī)律進行灌溉智能化決策，提高水

分利用效率，節(jié)約水資源，促進高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻生產(chǎn)的智能灌溉技術(shù)。

4稻田灌溉基本條件

4.1田塊條件

田塊應(yīng)平整，平整度不大于3cm，排灌通暢，無滲漏，集中連片。

1

DB32/T4140-2021

4.2設(shè)施條件

具有水泵、泵房和灌溉管道等配套設(shè)施，并有穩(wěn)定且充足的水源。

4.3人員條件

操作人員應(yīng)具備安裝電工和維修電工等電工知識。

5設(shè)備

5.1設(shè)備組成

稻田智慧灌溉作業(yè)設(shè)備應(yīng)包括稻田土壤剖面水分傳感器、水稻冠層水分傳感器、田間水位信息傳感

器、稻田水分信息感知節(jié)點、匯聚節(jié)點、稻田灌溉無線控制終端、用戶終端及其他附屬設(shè)備，具體組成

見圖1。

圖1稻田灌溉系統(tǒng)示意圖

5.2土壤剖面水分傳感器

5.2.1組成

土壤剖面水分傳感器在結(jié)構(gòu)上由5組傳感器敏感探頭、數(shù)據(jù)組處理器及附屬組件組成。其中5組傳感

器敏感探頭是由兩個環(huán)形電極構(gòu)成的電容器，分別用于測量水層、空氣層、20cm壤層、30cm壤層和50

cm壤層，空氣層和水層電容器可以動態(tài)地對每個傳感器進行標定。

5.2.2性能參數(shù)

通道數(shù)量為3通道，傳輸線（標準）為RVVP屏蔽電纜，工作溫度0~65oC，工作濕度0~85%RH，

土壤剖面體積含水率測量精度為±10%。

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5.3水稻冠層水分傳感器

5.3.1組成

水稻冠層水分傳感器從結(jié)構(gòu)上分為上行光傳感器和下行光傳感器。上行光傳感器用于接收太陽輻射

光信息，下行光傳感器用于接收作物冠層反射光信息。

5.3.2性能參數(shù)

上行光傳感器為余弦接收（具有太陽光入射天頂角余弦校正），平板型毛玻璃余弦校正，透過率

≥75%，下行光傳感器視場角30o，通道數(shù)量4通道，反應(yīng)波段為681nm、815nm、900nm和970nm，光譜

帶寬≤10nm，光學(xué)感應(yīng)器為1.6mm2硅光二極管，傳輸線（標準）為RVVP屏蔽電纜，接頭（標準）為小

型3針母頭，工作溫度0~65oC，工作濕度0~85%RH，冠層水分含量測量精度為±10%。

5.4田間水位信息傳感器

5.4.1作用

田間水位信息傳感器適用于普通液體液位測量，可在0~15cm的量程范圍測試。

5.4.2性能參數(shù)

分辨率12位，采樣頻率50Hz，工作功耗80mW，數(shù)據(jù)格式二進制，工作溫度0~65oC，工作濕度0~

85%RH，材質(zhì)為ABS工程塑料，防水等級IP65，田間水位信息測量精度：±10%。

5.5稻田水分信息感知節(jié)點

5.5.1組成

稻田水分信息感知節(jié)點與稻田土壤剖面水分傳感器、作物冠層水分傳感器、田間水位信息傳感

器連接，能夠自動完成稻田土壤剖面水分、作物冠層水分、田間水位信息的數(shù)據(jù)采集，無線通信模

塊將處理后的田間水分信息發(fā)送到匯聚節(jié)點，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，結(jié)構(gòu)見圖2。

5.5.2性能參數(shù)

稻田水分信息感知節(jié)點應(yīng)使用太陽能電池，在連續(xù)陰雨天條件下連續(xù)工作時間應(yīng)不低于10天，太陽

能電池應(yīng)符合GB/T19064的規(guī)定。

數(shù)據(jù)采集點宜使用無線數(shù)據(jù)傳輸方式。

防護標準應(yīng)符合GB4208的規(guī)定，防護等級IP65，絕緣等級Y級，允許工作溫度-20℃～70℃，

抗干擾性應(yīng)滿足BSEN55016-1-1的規(guī)定。

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DB32/T4140-2021

圖2稻田水分信息感知節(jié)點

5.6匯聚節(jié)點

匯聚節(jié)點應(yīng)實現(xiàn)稻田無線傳感網(wǎng)的組網(wǎng)初始化和控制功能，接收感知節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)并處理，

之后通過TCP/IP協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)，根據(jù)需求回復(fù)控制指令狀態(tài)。

5.7稻田灌溉無線控制終端

稻田灌溉無線控制終端由中央處理器模塊、ZigBee無線通信模塊、光伏供電模塊、流量監(jiān)測模塊及

繼電器模塊構(gòu)成，該終端的功能是完成稻田遠程實時自動灌溉控制。

5.8用戶終端

應(yīng)安裝稻田智慧灌溉多媒體信息采集與傳輸模塊、專家咨詢模塊。

應(yīng)采用基于J2ME技術(shù)的移動終端和固定終端，圖像采集設(shè)備分辨率應(yīng)大于200萬像素，內(nèi)存大于

50M。

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5.9附屬設(shè)備

5.9.1組成

附屬設(shè)備包括水平橫梁、支撐桿、套管和采集器連接件。水平橫梁用于固定多光譜傳感器，支撐桿

用于連接水平橫梁和固定套管，方便操作，套管用于感知節(jié)點。

5.9.2性能參數(shù)

支撐桿規(guī)格：長度1500mm~2100mm，為空心，外徑24mm，壁厚2.5mm~3mm，化學(xué)氧化處理；

橫梁規(guī)格：長度270mm，寬度40mm，化學(xué)氧化處理。

6軟件

6.1稻田智慧灌溉軟件能提供農(nóng)業(yè)疾病圖、文信息實時采集、上傳，提供自主分類的具備農(nóng)業(yè)知識庫

支持的專家診斷的功能。網(wǎng)絡(luò)端診斷與知識庫模塊、后臺管理模塊應(yīng)兼容.NET技術(shù)和基于WEB的用戶

界面形式。功能如下：

a）具有遠程通信服務(wù)功能。能根據(jù)通信協(xié)議遠程