DB32 T 5224—2025 高标准农田智慧灌溉与排水技术规范.pdf
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1、7,江苏省市场监督管理局 发 布中 国 标 准 出 版 社 出 版高标准农田智慧灌溉与排水技术规范Technical specifications for intelligent irrigation and drainage of wellfacilitated farmland20251030 发布20251130 实施CCS B 05DB32/T 52242025ICS 65.040.99DB32/T 52242025前言 1 范围 12 规范性引用文件 13 术语和定义 24 基本要求 24.1 建设原则 24.2 农田基础条件 34.3 人员 35 系统基本架构与等级划分 35.1
2、 基本架构 35.2 智能化等级划分 36 信息感知 46.1 田间信息监测 46.2 灌排设施监测 56.3 视频监控 67 灌溉与排水模型 67.1 灌溉和排水决策 67.2 渠系和管网调度 67.3 作物生育阶段判别 68 控制装置 68.1 控制方式 68.2 智能泵站 78.3 智能闸门与智能闸阀 78.4 智能灌水口与智能排水口 79 通信组网 79.1 一般要求 79.2 通信方式 79.3 工作模式 89.4 主要技术指标 810 数据存储与应用810.1 数据类别 810.2 数据类型 8目 次DB32/T 5224202510.3 数据存储 810.4 数据处理 910.5
3、 数据开放 910.6 数据备份容灾 911 应用支撑911.1 一般要求 911.2 主要功能 911.3 安全管理 912 运行维护 1012.1 系统运行 1012.2 系统维护 10附录 A(规范性)灌溉与排水系统智能化等级对应组成模块技术要求 11附录 B(规范性)高标准农田智慧灌溉与排水系统数据库表结构及标识符 12附录 C(规范性)高标准农田智慧灌溉与排水系统数据通信规约 17附录 D(资料性)水稻和冬小麦生育阶段判别指标 23参考文献 25DB32/T 52242025前言本文件按照 GB/T 1.12020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。请
4、注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由江苏省农业农村厅提出、归口并组织实施。本文件起草单位:江苏省农业资源开发学会、河海大学、江苏省农业综合开发利用外资项目建设管理办公室、江苏省农业资源开发评审中心、南京智水农业科技研究院有限公司、华设设计集团股份有限公司、江苏省气候中心。本文件主要起草人:顾哲、杨勇、王景成、缴锡云、杜永林、曹步凯、吴秋明、周钧、齐鲁尚、罗裕峰、常艳峰、吴天傲、张芳敏、王鹏、郑帅、杨士红、周路、李昕、韦飞、杨柳、陈慧、赵夫利、徐敏、张力、王蓉蓉、吴斌、朱冬桥、马隰龙、李圣伟。DB32/T 52242025高标准农田智慧灌溉与排水技术规
5、范1范围本文件规定了高标准农田智慧灌溉与排水系统建设的基本要求、系统基本架构与等级划分、信息感知系统、灌溉与排水模型、控制装置、通信系统、数据存储与应用、应用支持平台以及管理要求等内容。本文件适用于高标准农田智慧灌溉与排水系统的设计、建设及管理。2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。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
6、括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 2260 中华人民共和国行政区划代码GB/T 202032017 管道输水灌溉工程技术规范GB/T 20524 农林小气候观测仪GB/T 20988 网络安全技术 信息系统灾难恢复规范GB/T 21303 灌溉渠道系统量水规范GB/T 15966 水文仪器基本参数及通用技术条件GB/T 28418 土壤水分(墒情)监测仪器基本技术条件GB/T 28452 信息安全技术 应用软件系统通用安全技术要求GB/T 28714 取水计量技术导则GB/T 306002022 高标准农田建设 通则GB 31221 气象探测环境保护规范 地面气象观测站GB/T 3345
7、3 基础地理信息数据库建设规范GB/T 33695 地面气象要素编码与数据格式GB/T 37025 信息安全技术 物联网数据传输安全技术要求GB/T 37802 农田信息监测点选址要求和监测规范GB/T 39612 低空数字航摄与数据处理规范GB/T 42877 气象数据服务接口规范GB/T 43440 物联网 智慧农业数据传输技术应用指南NY/T 1782 农田土壤墒情监测技术规范NY/T 3501 农业数据共享技术规范NY/T 3528 耕地土壤墒情遥感监测规范NY/T 3921 面向农业遥感的土壤墒情和作物长势地面监测技术规程NY/T 3922 中高分辨率卫星主要农作物长势遥感监测技术规
8、范NY/T 3989 农业农村行业地理信息数据管理规范NY/T 4062 农业物联网硬件接口要求 第 1 部分:总则1DB32/T 52242025NY/T 4063 农业信息系统接口要求NY/T 4151 农业遥感监测无人机影像预处理技术规范NY/T 4261 农业大数据安全管理指南SL 364 土壤墒情监测规范SL 5152013 水利视频监视系统技术规范SL 5482012 泵站现场测试与安全检测规程DB32/T 2964 稻麦生长指标无损监测诊断技术规程3术语和定义GB/T 306002022 和 GB/T 202032017 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。GB/T 30600
9、2022 和 GB/T 202032017 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1智慧灌溉与排水系统intelligent irrigation and drainage system以物联网、大数据、云计算、人工智能等技术为依托,根据作物需水规律与灌溉技术模式、耐淹能力与排水技术等构建智慧灌溉与排水模型,利用农田水分状况等监测数据,实现智慧化灌溉与排水的系统。注:本文件“系统”均指“高标准农田智慧灌溉与排水系统”。3.2指示性田块indicative piece of farmland布置田间水分和作物生长等监测设备的田块,为智慧灌溉与排水决策提供指示性信息。3.3智能灌水口intel
10、ligent field irrigation outlet具有按照指令控制启闭等功能,从渠道或管道直接向格田、畦田等供水灌溉的装置。3.4智能排水口intelligent field drainage outlet具有按照指令控制启闭等功能,从格田、畦田等直接向排水沟排水的装置。3.5远程控制remote control通过信号从远处对设备进行操作的一种控制方式。3.6本地控制local control通过与设备直接相连的控制器,对设备进行操作的一种控制方式。3.7应急手动控制manual control在其他控制方式失效的情况下,通过人力对设备动作进行控制的一种方式。4基本要求4.1建设原
11、则建设原则包括:按需建设:根据系统所在区域农田基础设施条件和管理方式,围绕项目建设实际需求并结合远2DB32/T 52242025景规划,确定系统功能和建设内容;经济可靠:系统应优先选用经济适用、运行可靠的定型设备,鼓励新技术应用。集约共享:应充分利用现有的信息化基础设施和农田基础设施,有针对性补充完善升级,实现各类资源集约节约利用和互通共享,避免重复建设。4.2农田基础条件4.2.1应在符合 GB/T 306002022 第 5 章规定的建设区域和规模化经营、集中连片的耕地上建设。4.2.2应符合 GB/T 306002022 规定的农田基础设施条件要求。4.2.3田块应平整,水稻格田范围内
12、田面高程标准差不大于 3 cm,旱作物畦田范围内田面高程标准差不大于 5 cm。4.2.4灌溉泵站或上游渠道、管道等水源工程宜具备水量计量条件。计量应符合 GB/T 28714 的规定。4.3人员使用人员应具备灌溉与排水、控制设备操作等相关专业知识。5系统基本架构与等级划分5.1基本架构系统由信息感知、控制装置、通信组网、数据存储与应用、应用支撑和灌溉与排水模型等模块组成。系统基本架构如图 1 所示。%#!00)3(/#*P5-P3B8*;JHCFF3&*%3!A!*!606%!6!6KK6KK4#434$/KD=0#.1)#2 04A*5K MM%#!*E34-*K+=4%+图 1 高标准农
13、田智慧灌溉与排水系统基本架构5.2智能化等级划分5.2.1系统智能化水平可划分为 L1L4 共 4 级,各等级系统的功能描述和应具有的组成模块见表 1。3DB32/T 52242025表 1 智慧灌溉与排水系统智能化等级划分智能化等级L1L2L3L4功能描述通过应用支撑平台对田间灌溉与排水控制装置进行远程控制综合田间气象、墒情、水位及灌排设施信息进行专家决策,远程操控田间灌溉与排水综合田间气象、墒情、水位、灌排设施及作物生长等信息,结合灌溉与排水模型自动生成决策方案,并精准控制田间灌溉与排水设备联动运行综合田间气象、墒情、水位、灌排设施及作物生长等信息,经数据处理与挖掘,根据反馈的历史决策效果
14、动态调整模型参数,对多源时序数据进行智能计算,实现田间灌溉与排水决策方案优化及控制设备的精准运行组成模块控制装置、通信组网、应用支撑信 息 感 知、控 制 装 置、通 信 组 网、数据存储与应用、应用支撑信息感知、灌溉与排水模型、控制装 置、通 信 组 网、数 据 存 储 与 应用、应用支撑信息感知、灌溉与排水模型、控制装 置、通 信 组 网、数 据 存 储 与 应用、应用支撑5.2.2各等级的系统组成模块应满足附录 A 的要求。6信息感知6.1田间信息监测6.1.1一般要求6.1.1.1每个灌溉系统应设置具有代表性的指示性田块 12 个,用于指导灌溉与排水决策。每个指示性田块宜布置 12 个
15、田间水位测点和 12 个墒情测点,对于仅种植旱作物的指示性田块可不布置田间水位测点。6.1.1.2监测点选址、布设、监测时间和频次、监测设备等要求应符合 GB/T 37802 的规定。6.1.1.3固定点位监测的,采集频率应不低于 1 次/d;非固定点位监测的,采集时间宜在作物生育期内均匀分布。6.1.1.4采用无人机监测的,监测的设备和技术要求应符合 GB/T 39612 的规定,影像预处理技术要求应符合 NY/T 4151 的规定。6.1.2墒情6.1.2.1在旱作物全生育期和水稻晒田期,每日监测次数宜不少于 2 次,时间间隔宜均匀分布。在水稻其他生育期可不采集。6.1.2.2对于盐碱地,
16、宜同时采集土壤可溶性含盐量。6.1.2.3采集土壤层次应符合 NY/T 1782 规定。6.1.2.4采集设备与准确度应符合 GB/T 28418 规定。6.1.2.5各类监测方法的实施步骤和要求应符合 SL 364 的规定。6.1.2.6采用遥感监测时应符合 NY/T 3528 和 NY/T 3921 规定。6.1.3田间水位6.1.3.1对于水稻,在非晒田期应监测田间水位,水位传感器安装位置宜不妨碍田间机械作业。6.1.3.2指示性田块布置 1 个测点的,水位传感器宜在格田长度方向的 1/4 处;布置 2 个测点的,水位传感器宜在格田长度的 1/4 和 3/4 处。4DB32/T 5224
17、20256.1.3.3水位传感器量程宜为 050 cm,测量精度应优于 2 mm。6.1.3.4每日监测次数宜不少于 2 次,时间间隔宜均匀分布。如果对灌溉过程中进行监测,则时间间隔应不超过 10 min。6.1.4作物生长信息6.1.4.1作物生长信息可包括生育阶段、株高、叶面积指数等。作物生育阶段的确定参照附录 D,针对水稻和小麦生长指标的无损监测应符合 DB32/T 2964 规定。6.1.4.2作物生长信息可通过人工测定、固定点位传感器、无人机遥感、卫星遥感等手段获取。采用遥感监测时应符合 NY/T 3921 和 NY/T 3922 规定。6.1.5农田气象6.1.5.1在距离项目区
18、10 km 范围内农田区域中有气象站的,优先考虑使用已建设气象站数据;没有气象站的,可配置田间自动气象站。6.1.5.2田间自动气象站监测要素应包括降水量、空气温度,宜包含净辐射、相对湿度、风速等地面气象要素。6.1.5.3田间自动气象站技术要求应符合 GB 31221 中区域气象观测站的规定,监测参数技术指标、电气安全性和环境适应性应符合 GB/T 20524 规定,气象数据格式应符合 GB/T 33695 规定,气象数据服务接口应符合 GB/T 42877 规定。6.1.5.4可采用气象数据产品获取历史、实时和预报数据,预报数据预见期应不低于 3 d,采用智能网格气象预报数据时,空间分辨率
19、应不低于 5 km,更新频率应不小于 1 次/3 h。6.2灌排设施监测6.2.1一般要求6.2.1.1渠道、排水沟和泵站进出水池水位测量仪器应符合 GB/T 15966 规定,量程应适应水位变幅。6.2.1.2在灌溉与排水期间,灌排设施监测的采集频率宜不低于 1 次/h。6.2.2渠道和排水沟6.2.2.1对重要的渠道断面和排水沟断面,应监测水位和流量。6.2.2.2渠道和排水沟量水方法、量水设施和技术要求应符合 GB/T 21303 规定。6.2.3泵站6.2.3.1渠道灌溉系统中的泵站,宜监测进水池水位、出水池水位和出水流量等参数及水泵机组运行电压、电流和功率等参数。6.2.3.2管道输
20、水灌溉系统中的泵站,宜监测进水池水位、出水压力和出水流量等参数及水泵机组运行电压、电流和功率等参数。6.2.3.3排涝泵站宜监测进水池水位、出水池水位和出水流量等参数及水泵机组运行电压、电流和功率等参数。6.2.3.4泵站宜设置计量设备,计量方式应在管道取水计量、明渠取水计量和折算水量中合理选择并符合 GB/T 28714 规定,具备管道取水计量条件的,应优先选用管道取水计量方式;准确度应优于 5%FS(FS 为满量程)。6.2.3.5管道压力监测应符合 SL 5482012 中 4.2 的规定,最大量程宜为管道设计压力的 1.5 倍,准确度应优于 1%FS。5DB32/T 522420256
21、2.4智能闸门宜监测启闭状态、闸门开度、上下游水位、电源状态、网络连接等。6.2.5智能闸阀宜监测启闭状态、电源状态、网络连接等。6.2.6智能灌水口应监测启闭状态、电源状态、网络连接等。6.2.7智能排水口应监测启闭状态、电源状态、网络连接等。对于有溢流闸板的,应监测闸板高度。6.3视频监控6.3.1泵站等重要节点和指示性田块处宜布置视频监控点。6.3.2安装布置应符合 SL 5152013 中 6.3 的规定。7灌溉与排水模型7.1灌溉和排水决策7.1.1应具备根据田间水分状况、气象预报数据和作物水分需求做出灌溉决策的功能,决策时间基准点宜为每日 0 点。7.1.2应具备根据田间水分状况
22、气象预报数据和作物排涝要求做出排水决策的功能,决策时间基准点宜为每日 0 点。7.1.3宜具备根据田间水分状况、气象预报数据等做出田间水分状况和灌溉与排水预报的功能,决策时间基准点宜为每日 0 点,预见期宜不少于 3 d。7.2渠系和管网调度7.2.1应根据灌溉与排水决策和渠系和管网工作制度,建立渠系和管网调度模型,对控制设备进行编码并明确工作组合及先后次序,形成调度方案。7.2.2调度方案应与灌溉与排水决策同步生成。7.3作物生育阶段判别宜具备利用专用设备监测或通过气象要素分析,判断作物生育阶段的功能。水稻和冬小麦生育阶段判别参照附录 D。8控制装置8.1控制方式8.1.1设备应具有本地控
23、制与应急手动控制功能,当电源、通信、电路等发生故障时能够保障灌溉与排水作业。8.1.2配备远程控制、本地控制和应急手动控制等非单一控制方式的,宜具备在不同控制方式间快速切6DB32/T 52242025换的功能。8.1.3控制类型一般分为启动与停止、开度调节、延时控制等 3 种。8.2智能泵站8.2.1应具备远程和本地控制功能。8.2.2管道输水灌溉系统宜具备变频控制功能。8.2.3应具备过载保护、过流保护、欠压保护、过电压保护、继电保护等功能。8.2.4宜具备进出水池水位异常时自动停止的功能。8.2.5宜具备根据实际流量、扬程自适应优化调节的功能。8.3智能闸门与智能闸阀8.3.1应具备远程
24、控制功能,实现渠道和管道水流控制。8.3.2智能闸门应具备限位保护和过载保护功能。8.4智能灌水口与智能排水口8.4.1田间智能灌水口、智能排水口应与田块相对应,单个控制面积宜为 5 亩15 亩,田块平整度高的取大值。8.4.2可采用闸阀或闸门的形式,闸阀公称直径宜为 150 mm200 mm,闸门高、宽净尺寸宜为 200 mm300 mm。8.4.3智能灌水口出水下缘宜不高于田面;智能排水口进水下缘应低于田面 15 cm20 cm。对于排涝、降渍田间排水口分开设置的,排涝专用智能排水口的进水下缘应不高于田面。9通信组网9.1一般要求9.1.1应优先选择公用通信网和已建专用通信网等现有通信信道
25、组网。9.1.2利用公用信道时,应根据数据传输信息量、速率要求和通信信道指标等确定传输速率和带宽。9.1.3重要灌排设施,宜配置相互独立的主、备通信信道,并具有主、备通信信道数据传输自动切换功能,备用信道应选择具有较强抗灾能力的通信信道。9.1.4应根据数据传输量和响应时间要求合理设计通信组网架构,宜采用中心服务器(中心站)、网关(中继站)、信息感知设备与控制装置(终端)三层架构,可采用边缘计算技术实现终端和网关处的数据处理。9.1.5通信物联网硬件接口应符合 NY/T 4062 的规定,物联网数据传输安全技术要求应符合 GB/T 37025的规定。9.2通信方式9.2.1宜根据传输数据量、速
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