农田灌溉智慧应用技术规范编制说明

《农田灌溉智慧应用技术规范》编制说明

一、工作简况，包括任务来源、主要工作过程、主要起草人及其

所做的工作等

1.任务来源

1）项目背景

党的十九大报告明确提出“在本世纪中叶建成富强民主文明和谐

美丽的社会主义现代化强国”，开启全面建设社会主义现代化国家新

征程，实现网络强国、数字强国和智慧社会。《中共中央国务院关于

加快水利改革发展的决定》提出努力走出一条中国特色的水利现代化

道路；《中共中央国务院关于实施乡村振兴战略的意见》提出实现农

业农村现代化，加快灌区续建配套与现代化改造；2021年中央农村

工作会议将加快农业农村现代化提升到关系大局的重大问题层面，农

业灌溉占全国用水总量的60%以上，是用水大户。在当前“十四五”

期间，我国将建设水灾害防控、水资源调配、水生态保护功能一体化

的国家水网为核心，提升国家水安全保障能力。因此，以农田灌溉为

应用场景，开展农田灌溉智慧应用技术规范研究，是面向农业农村现

代化、灌区现代化的重要技术支撑。

项目研究团队归属农村水利学科，重点围绕数字灌区、农田灌溉

自动化建设关键技术开展研究。整体研究方向为：基于空天地信息感

知技术和智能识别技术，构建灌区分散农田星-机-地一体化以及作物

-地表-土壤立体化需耗水信息实时感知网络；基于水位/流量信息感知

技术和智能识别技术，构建灌区水源-水网-控制节点-用水单元全要素

蓄-引-提-调-灌-排用水全过程信息实时感知网络；基于全水动力学统

一表征方法和GPU并行计算技术，构建灌区全要素用水全过程实时

交互模拟模型；基于知识图谱和闸群协同调控技术，构建灌区用水全

过程全要素协同调控模型；融合需耗水和用水全过程信息实时感知网

络、用水全过程实时交互模拟模型和协同调控模型，形成灌区用水智

能调控数字孪生平台，实现灌区用水全过程实时推演与精准预测。为

了进一步指导农田灌溉智慧应用技术的推广应用，故提出农田灌溉智

慧应用技术规范编制项目。

2）项目必要性

我国农业物联网技术的发展在近年来才初见雏形，起步与发达国

家相比起来还是较晚，而且发展速度较为缓慢，因此在核心技术层次

上与其他发达国家存在较大差距。但是我国一直以来都十分重视现代

农业的发展，特别是进入21世纪以来，我国逐年加大对农业现代化

的投入，在一些地区大力发展设施农业，大力促进农业结构调整，不

断完善农业生产标准体系，积极发展农业物联网，大力加大科研力度，

将新技术应用在农业现代化中。与此同时，近几年来我国新兴技术的

快速发展，例如遥感技术，传感器技术，机械制造技术，无线网络传

输技术等也为我国农业物联网的发展提供了坚实的基础。近几年来我

国社会以及院校等科研工作者也对农田信息采集技术做出了大量的

研究工作。整体而言，我国现代农业与信息化的融合发展已经取得了

一定的发展，卫星导航技术、智慧节水技术、无人机技术、无人农场

技术、设施农业物联网技术以及传感器技术进行了典型或者多个技术

的落地应用工作。基于“云平台”、“物联网”、“大数据”的农田灌溉用

水智能决策成为农田智慧调控的主要发展趋势。但是，由于系统信息

体系不统一、设备接入模式不一致、数据挖掘不充分等问题导致农田

灌溉用水可持续调控需求难以实现，亟需开展农田灌溉智慧应用技术

规范研究。

为此，2021年1月13日，中国灌区协会经专家评审，批准《农

田灌溉智慧应用技术规范》。随后，中国水利水电科学研究院联合有

关单位开展该项团体标准的编制工作。

2.主要工作过程

该项团体标准经过内部沟通交流确定编制大纲，专家咨询确定编

制内容，分工编写形成团标初稿，专家咨询形成审查稿，修改完善形

成征求意见稿、报批稿等工作环节，具体工作阶段如下：

第一阶段为立项阶段（2020年10月-2020年12月），通过田间

典型试验、调研和国内外研究文献广泛了解农田灌溉智慧应用技术的

需求和问题，拟定规范编制大纲初稿，召开专家咨询会，确定编制大

纲；

第二阶段为征求意见阶段（2021年1月-2021年6月），形成征

求意见稿阶段，根据编制大纲、调研了解到的技术需求，收集整理已

有成果，确定规范主要步骤，广泛查阅相关专业已发布规范，结合已

有规范的相关规定，最终编制形成本规范初稿，征求专家意见，修改

完成形成并通过会议和调研表等方式征求意见；

第三阶段为审查阶段（2021年7月-2021年12月），根据征求

意见反馈情况，形成团体标准征求意见稿；

第四阶段为报批阶段（2022年1月-2022年3月），召开专家咨

询会，审查本团体标准，形成报批稿，按照团体标准管理办法要求，

对报批稿进行公示质疑、刊印报批等系列工作。

3.主要起草人及其所做的工作等

本标准主要起草人有魏征、张宝忠、周青云、张健、谭亚男、赵

智、陈鹤、康彤彤、王雅琦、张晓涛、谢薇和崔鹭，具体内容分工如

下表所示：

表1主要起草人及其任务分工

序号姓名职务/职称任务分工

1魏征室主任/正高标准总负责，主持理论工作和技术研发

2张宝忠副所长/正高标准技术总把控

3周青云副教授主要负责范围和规范性引用文件

4张健副总经理主要负责智慧应用及专题图层

5谭亚男高级工程师主要负责术语与定义

6赵智高级工程师主要负责标准编写要求和内容修改工作

7陈鹤高级工程师主要负责信息汇集与综合数据库

8康彤彤高级工程师主要参与信息汇集与综合数据库

9王雅琦高级工程师主要参与信息汇集与综合数据库

10张晓涛高级工程师主要参与信息汇集与综合数据库

11谢薇高级工程师主要参与智慧应用及专题图层

12崔鹭工程师主要参与智慧应用及专题图层

二、标准编制原则

本规范的制定考虑地方、专业、厂家的标准、协议不统一，通过

构建协议适配器适配各类数据，包括采集数据、交换数据等；制定标

准的综合数据库规范，所有不同类型的数据均通过协议适配器转入标

准的灌区综合数据库；考虑数据的差异性和应用的多样性，通过构建

数据资源目录实现多样数据、专题数据的管理、挖掘；考虑灌溉时间、

空间异质性，通过收集灌区水源、灌溉等基础设施、灌区土壤质地、

墒情监测等图层，结合遥感监测和作物调查资料，构建农田灌溉模型、

水量调度模型、水量计划分配模型等；基于移动互联的思维，通过移

动技术实现精准灌溉、精确配水、水权交易、水费自动征收及灌溉水

平评价等应用。编制原则主要包括：

1）科学性。依据现行国家标准及行业标准，结合目前实际应用

情况进行规范的编制。

2）适用性。通过该指导性标准规范的建设，将大大提高农田灌

溉信息化建设水平，提高田间水利用效率和灌溉现代化水平。

3）规范性。编写格式应符合GB/T1.1的相关规定。

三、标准主要条文或技术内容的依据；专利情况说明；修订标准

应说明新旧标准水平的对比情况

1.标准主要条文或技术内容的依据

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，仅该日期的版本适用于本标准。

凡是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

本标准。

GB/T2260《中华人民共和国行政区划代码》

GB/T2312《信息交换用汉字编码字符集基本集》

GB5084《农田灌溉水质标准》

GB/T7408《数据元和交换格式信息交换日期和时间表示法》

GB/T13923《基础地理信息要素分类与代码》

GB18030《信息技术中文编码字符集》

GB/T21303《灌溉渠道系统量水规范》

GB/T50363《节水灌溉工程技术标准》

SL4《农田排水工程技术规范》

SL56《农村水利技术术语》

SL213《水利工程代码编制规范》

SL249《中国河流代码》

SL252《水利水电工程等级划分及洪水标准》

SL330《水情信息编码》

SL478《水利信息数据库表结构及标识符编制规范》

SL502《水文测站代码编制导则》

SL701《水利信息分类》

本规范不涉及专利，也不属于修订标准。

四、主要试验、验证及试行结果

通过技术标准规范涉及的数据库表、表结构、标识符在山东潘庄

灌区、湖北漳河灌区、山东农大灌溉试验站、中国水科院灌溉试验站

进行多方位的应用，所构建的内容能够支撑不同地区对农田智慧灌溉

的具体技术应用工作。

五、与相关标准的关系分析

本标准是作为《水利信息数据库表结构及标识符编制规范》（SL

478）、《水利信息分类》（SL701）、《灌区用水管理数据库表结

构及标识符编制规范》（T/CIDA0008—2021）、《智能灌溉系统用

控制器技术要求》（T/CIDA0003-2020）的补充，补充针农田智慧灌

溉应用技术的专业性内容。

本规范内容将融合现行有关标准和规范的规定，与现行标准和规

范没有冲突。

六、采用国际标准的程度及水平说明

本团体标准和国际通用标准不同，是面向我国破碎化农田智慧应

用的落地修正，经依托项目第三方科技评价，认定该项研究具有重大

的理论意义和实践价值，具有显著的原创性，填补了我国农田灌溉感

知、诊断与预测、调控的空白，推广应用前景广阔。

七、重大分歧或重难点的处理经过和依据

无。

八、贯彻措施及预期效果

本团标预期效果是补充完善我国现有节水灌溉试验规范，推动试

验成果的大范围应用。

九、其他应说明的事项

无。

《农田灌溉智慧应用技术规范》编制说明

一、工作简况，包括任务来源、主要工作过程、主要起草人及其

所做的工作等

1.任务来源

1）项目背景

党的十九大报告明确提出“在本世纪中叶建成富强民主文明和谐

美丽的社会主义现代化强国”，开启全面建设社会主义现代化国家新

征程，实现网络强国、数字强国和智慧社会。《中共中央国务院关于

加快水利改革发展的决定》提出努力走出一条中国特色的水利现代化

道路；《中共中央国务院关于实施乡村振兴战略的意见》提出实现农

业农村现代化，加快灌区续建配套与现代化改造；2021年中央农村

工作会议将加快农业农村现代化提升到关系大局的重大问题层面，农

业灌溉占全国用水总量的60%以上，是用水大户。在当前“十四五”

期间，我国将建设水灾害防控、水资源调配、水生态保护功能一体化

的国家水网为核心，提升国家水安全保障能力。因此，以农田灌溉为

应用场景，开展农田灌溉智慧应用技术规范研究，是面向农业农村现

代化、灌区现代化的重要技术支撑。

项目研究团队归属农村水利学科，重点围绕数字灌区、农田灌溉

自动化建设关键技术开展研究。整体研究方向为：基于空天地信息感

知技术和智能识别技术，构建灌区分散农田星-机-地一体化以及作物

-地表-土壤立体化需耗水信息实时感知网络；基于水位/流量信息感知

技术和智能识别技术，构建灌区水源-水网-控制节点-用水单元全要素

蓄-引-提-调-灌-排用水全过程信息实时感知网络；基于全水动力学统

一表征方法和GPU并行计算技术，构建灌区全要素用水全过程实时

交互模拟模型；基于知识图谱和闸群协同调控技术，构建灌区用水全

过程全要素协同调控模型；融合需耗水和用水全过程信息实时感知网

络、用水全过程实时交互模拟模型和协同调控模型，形成灌区用水智

能调控数字孪生平台，实现灌区用水全过程实时推演与精准预测。为

了进一步指导农田灌溉智慧应用技术的推广应用，故提出农田灌溉智

慧应用技术规范编制项目。

2）项目必要性

我国农业物联网技术的发展在近年来才初见雏形，起步与发达国

家相比起来还是较晚，而且发展速度较为缓慢，因此在核心技术层次

上与其他发达国家存在较大差距。但是我国一直以来都十分重视现代

农业的发展，特别是进入21世纪以来，我国逐年加大对农业现代化

的投入，在一些地区大力发展设施农业，大力促进农业结构调整，不

断完善农业生产标准体系，积极发展农业物联网，大力加大科研力度，

将新技术应用在农业现代化中。与此同时，近几年来我国新兴技术的

快速发展，例如遥感技术，传感器技术，机械制造技术，无线网络传

输技术等也为我国农业物联网的发展提供了坚实的基础。近几年来我

国社会以及院校等科研工作者也对农田信息采集技术做出了大量的

研究工作。整体而言，我国现代农业与信息化的融合发展已经取得了

一定的发展，卫星导航技术、智慧节水技术、无人机技术、无人农场

技术、设施农业物联网技术以及传感器技术进行了典型或者多个技术

的落地应用工作。基于“云平台”、“物联网”、“大数据”的农田灌溉用

水智能决策成为农田智慧调控的主要发展趋势。但是，由于系统信息

体系不统一、设备接入模式不一致、数据挖掘不充分等问题导致农田

灌溉用水可持续调控需求难以实现，亟需开展农田灌溉智慧应用技术

规范研究。