《農場數據采集與互聯融合技術規范》編制說明

一、標準制定的必要性

受人口激增壓力及生態環境相對惡劣的雙重影響，導致我農業分布區域范

圍較為廣泛，土地人口承載量低以及農業資源利用效率效益低的現狀，當前農

業發展尚處于生產性低耗源而結構性高耗源的非控式發展階段。與一些農業發

達國家的集約化、標準化、規模化管理水平相比，我國農業生產的科學管理手

段貧乏，生產前缺乏規劃，生產時缺乏管理，科技成果向生產力轉化和科技成

果的利用率都不高，生產管理制度和規范化作業體系有待于進一步完善和加強。

農業生產的方式和生產工具的現代化程度普遍偏低，農業基礎設施相當脆弱，

抗御自然災害的能力較弱，有相當一部分地方的農戶都還以手工方式耕作，生

產手段落后，嚴重浪費了勞動力和自然資源，制約了農業發展的速度。隨著科

技的不斷發展，智慧農業已成為當今農業領域的熱門話題。我國也正在積極推

進智慧農業的發展，以提高農業生產效率、降低生產成本、提升農產品質量和

安全性。因此，智慧農業需要對農場數據進行采集與互聯融合，利用先進技術

和數據分析手段來優化農業生產，推進農業現代化和智能化。

如今，隨著農業現代化的發展，越來越注重智慧農場的智能化管理，其中，

數據的采集將起到至關重要的作用。由于各種原因，例如天氣、環境等因素的

影響，數據收集可能不夠準確。這可能導致用戶無法得到正確的數據結果。而

收集到的農業數據中包含敏感信息，如農作物生長情況、作物產量和水資源使

用等。如果使用不適當的數據安全措施可能導致數據泄露或濫用，損害了隱私

權和商業機密。

我國農業健康可持續發展必須抓住兩個方面，一是根據國家新出臺的產業

政策和相關技術政策實施技術改造和結構性調整，二是加強對農業生態環境的

保護和治理，包括加強對化肥、農藥的管理，開展農業環境監測和治理修復等。

2018年10月，國家出臺了《農業大數據標準體系》（DB37/T3431-2018），

規定了農業大數據標準體系的組成和子體系說明。國家標準的出臺，幫助企業

在實施智能化農業管理時對所需求的數據成分有了更詳細的了解，指明了數據

收集的方向。但標準中未明確對數據的采集及數據傳輸的方法內容，難以推動

智能化農業的發展。因此需要編寫團體標準，指明農場數據采集與互聯融合技

術規范。

二、標準編制原則及依據

1、按照GB/T1.1－2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和

起草規則》要求進行編寫。

2、參照相關法律、法規和規定，在編制過程中著重考慮了科學性、適用性

和可操作性。

三、項目背景及工作情況

（一）任務來源

根據《中國國際科技促進會標準化工作委員會團體標準管理辦法》的有關

規定，經中國國際科技促進會標準化工作委員會及相關專家技術審核，批準

《農場數據采集與互聯融合技術規范》團體標準制定計劃，計劃編號為：

CI2023249。本標準由河南科技大學提出，中國國際科技促進會歸口。

根據計劃要求，本標準完成時限為6個月。

（二）標準起草單位

本標準的主要起草單位是河南科技大學，負責標準文檔起草及相關文件的

編制等。河南群智信息技術有限公司、洛陽理工學院、北京奇虎科技有限公司、

洛陽辰漢農業裝備科技股份有限公司參與起草，負責標準中重要技術點的研究

和建議，并參與標準內容的討論。

（三）標準研制過程及相關工作計劃

1、前期準備工作

項目立項前，標準編制小組查閱、研讀相關國內外文獻，廣泛搜集農場數據采

集與互聯融合技術相關的材料。同時，多次與農場工作人員、互聯網技術相關行業

人員進行調研、交流，廣泛征求標準制定方面的意見和建議。

2、標準起草過程

團體標準立項通知公示后，標準編制小組首先組織了標準制定工作會議，各編

寫人員根據工作計劃分工和編寫要求開展了相關工作。在標準起草期間，編制小組

主編單位及參編單位組織了數次內部研討會和專家咨詢會，經過多次修改，于2023

年8月完成了標準初稿及編制說明的撰寫工作。

3、征求意見情況

2023年9月標準編制小組先后通過現場會議、電話、微信等多種形式征集?業專

家相關意見和建議。針對征集的意見，標準編制小組召開了研討會，將收集到的意

見進行匯總處理分析，在充分吸納合理意見的基礎上，先后修改和完成標準內容，

于2023年11月中旬根據在各單位反饋意見基礎上，形成了標準征求意見稿并由中國

國際科技促進會提交全國標準信息平臺公示。

（四）主要試驗（或驗證）情況分析

光照強度傳感器采用GY-302模塊，使用原裝BH175OFVI芯片，將光照強

度值轉化成電壓值，然后將電壓值經過內置16bitAD轉換器，數據輸出范圍

065535.支持3.35V電壓工作環境。溫濕度傳感器采用DHT11模塊，具有極高的

可靠性和卓越的長期穩定性，測量精度濕度：5%RH，溫度土2度，濕度量程

20%—90%RH溫度0-50度。土壤濕度傳感器是一種用于測量土壤水分的儀器，

它的工作原理是由LM393IC組成一個電壓比較器，根據土壤中含水量的變化，

探頭中的電導率也會發生變化。通過在農場之中部署以上不同功能的傳感器，

成功解決了數據種類少、不夠準確的問題，研究發現該技術方案可以成功實現

獲取多個種類和高質量的數據，大大提高了人們收集數據的效率、提高了數據

收集的質量。該方法的使用在一定程度上解決了數據收集效率低下、質量低的

問題。

關于動態傳感設備優化調整，首先，基于近端策略優化建立多類異構傳感

網絡重疊、覆蓋優化部署模型，根據不同網格地塊的差異性，利用遷移學習生

成每個網格地塊的多類傳感器局部優化部署方案。其次，構建基于虛擬力覆蓋

算法的動態傳感設備優化調度策略，解決農作物生長態勢演化，覆蓋傳感網絡

將退化為非覆蓋網絡，農場感知空洞的問題，形成動靜態相結合的農場覆蓋感

知方案。

本實驗中的WiFi串口通信模塊采用的是安信可ESP8266-12F，具有超低功

耗的WIFI串行通信接口，支持串口透明數據傳輸，內置TCP/IP協議棧和

IEEE802.11協議棧。通過使用無線網絡模塊讓整個數據采集系統與網絡連接，

完成無線信號與串口信號之間的轉換。

通過不同功能的傳感器的近端策略優化和虛擬力覆蓋算法動態傳感設備優

化調度及無線網絡模塊，實現傳感器少重疊，獲得更全面、準確、有價值的數

據，通過多源數據多層融合實現智能農機自主協同安全作業。

圖1農田傳感器位置

圖2智慧農田氣象站

圖3土壤傳感器

表3農田所使用的傳感器總覽

傳感器種類應用數量傳感器使用功能

土壤濕度傳感器若干檢測電導率或介電常數測量土壤濕度

土壤溫度傳感器若干測量土壤表面溫度

土壤PH傳感器若干監測土壤的酸堿度

采集并分析光照強度、光照變化、光纖分

光照傳感器若干

布

蒸騰速率傳感器若干監測植物蒸騰速率控制灌溉

病蟲害監測傳感器若干監測植物是否感染病蟲害

風速傳感器4～8個監測農場中風速

雨量傳感器4～6個監測雨天的降雨量

氣象站傳感器2～4個提供綜合氣象信息

土壤氮、磷、鉀含量傳感

若干測量土壤中關鍵養分的含量

器

土壤侵蝕傳感器若干監測土壤侵蝕情況

四、標準制定的基本原則

標準編制過程中，遵循了以下基本原則：

1)符合國家的政策。貫徹國家的法律法規。認真貫徹國家有關法律法規和方針

政策。

2)充分考慮使用要求。合理利用農業資源，因地制宜，加快實現智能管理決策

與農機作業協同優化，促進我國農業生產模式的智能升級。

3)適時制定，協調配套。以時效性、協調性、綜合性為目標，制定一個符合當

下農業技術需求、市場需求，更具有前瞻性和可操作性的標準。

4)促進行業健康發展與技術進步。

五、標準主要內容

本標準規定了農場數據采集與互聯融合技術規范的術語和定義、智慧農場

模式下分布式多傳感器部署、數據傳輸與通信方式、農場網絡多源信息互聯融

合技術規范，正文部分共分四大章，內容包括標準的適用范圍、規范性引用文

件、術語和定義、總體要求、農業數據采集與互聯融合技術規范總體思路、關

鍵設備的分布式傳感器網絡部署策略、基于虛擬力覆蓋算法動態傳感設備優化

調度框架、智慧農場多源信息通信傳輸技術、農場多源信息互聯融合技術。

六、與有關法律法規和強制性標準的關系

遵守和符合相關法律法規和強制性標準要求。規范性引用文件包括：

20130058-T-469《大田種植物聯網數據傳輸標準》

20214120-T-469《智慧農業信息系統接口要求》

DB23/T2814-2021《智慧農業信息系統建設規范》

DB6111/T175-2021《智慧農業果實三維數字化數據采集及建模技術規范》

DB14/T2041-2020《農機田間作業數據傳輸規范》

NY/T4062-2021《農業物聯網硬件接口要求》

DB13/T5251-2020《農業物聯網網關和傳感器網絡節點技術規范》

NY/T4261-2022《農業大數據安全管理指南》

NY/T3501-2019《農業數據共享技術規范》

NY/T3500-2019《農業信息基礎共享元數據》

NY/T4056-2021《大田作物物聯網數據監測要求》

NY/T4155-2022《農用地土壤環境損害鑒定評估技術規范》

NY/T3956-2021《果園土壤質量檢測技術規程》

NY/T3921-2021《面向農業遙感的土壤墑情和作物長勢地面檢測技術規程》

NY/T1782-2009《農田土壤墑情檢測技術規范》

NY/T4151-2022《農業遙感監測無人機影響預處理技術規范》

NY/T3990-2021《數字果園建設規范蘋果》

NY/T3987-2021《農業信息資源分類與編碼》

七、重大意見分歧的處理依據和結果

本標準起草過程中沒有重大分歧意見。

八、后續貫徹措施