《土壤样品前处理与检测机器人技术规范》编制说明

《土壤样品前处理与检测机器人技术规范》

（征求意见稿）编制说明

一、工作简况

（一）任务来源

根据2024年5月23日安徽省农学会关于征集2024年团体

标准（第一批）立项计划的通知，标准牵头单位向安徽省农学

会提交立项申请。根据2024年11月1日安徽省农学会下达的

安徽省农学会关于《稻茬弱筋小麦高产高质高效栽培技术规程》

等12项团体标准的立项公告（皖农学〔2024〕13号），批准本

标准立项。

（二）标准的起草单位及起草人

本标准于2024年由中科合肥智慧农业谷有限责任公司提出，

由安徽省农学会归口，并由安徽农业大学、安徽省计量科学研究

院、安徽省农业机械试验鉴定站、合肥中科方舟机器人技术有限

公司共同起草。

主要起草人为王儒敬、刘宜、王大朋、黄界颍、陈曦、王光

明、吴宝元、邹岩、郭红燕、黄伟、吴永鹤、姜方莹。

（三）主要工作过程

本标准文件的起草编制过程分三个阶段进行。

第一阶段：成立工作组、明确分工（2024年05月—2024

年06月）

团体标准立项后，中科合肥智慧农业谷有限责任公司组织

成立了标准编制工作组，经深入考察，制定了标准编制的详细

工作计划，明确工作组成员的任务分工，做到责任落实到人。

第二阶段：明确提纲、起草初稿（2024年07月—2025年

01月）

标准起草工作组成员认真学习了GB/T1.1-2020《标准化工

作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》，查阅、

梳理了行业主管部门关于规划编制的相关政策、文件及文献等

资料，认真研究标准框架内容，并对土壤样品前处理与检测机

器人相关技术做了进一步的研究，并就该技术的国内外相关标

准制定及应用情况进行了充分的调研。召开标准起草人会议，

讨论确定了《土壤样品前处理与检测机器人技术规范》的范围、

规范性引用文件、术语和定义、产品型号、技术要求、试验方

法、检验规则、标志、包装、运输、贮存等要求。标准起草工

作组完成了土壤样品前处理与检测机器人技术的相关试验数

据及验证数据的收集整理，在此基础上，进一步明确了标准编

制思路。在反复打磨修改后，最终形成标准初稿。

第三阶段：召开研讨会，形成征求意见稿（2025年02月

—2025年07月）

在初稿的基础上反复研讨，多次向相关单位专家进行汇报，

并召开专家研讨会，对初稿加以调整、完善，经多次讨论和修

改，形成《土壤样品前处理与检测机器人技术规范（征求意见

稿）》。

二、标准编制原则和确定标准主要内容

（一）标准编制原则

（不得低于强制性标准的相关技术要求，不得与国家有关产

业政策相抵触）

本文件编制遵循科学性、系统性、适用性的原则。

（1）科学性：本文件按照《中华人民共和国标准化法》和

《安徽省地方标准管理办法》等有关法律、法规编制。制定符合

GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和

起草规则》的要求。在总结研究各类关于土壤样品前处理与检测

机器人技术相关的文献资料基础上进行编制，同时与已颁布的有

关标准、规范内容相衔接、相适应。可为土壤样品前处理及检测

机器人相关产品提供参考依据和指导。

（2）系统性：本技术规范在现行管理条件和工艺技术下，

对土壤样品前处理及检测机器人产品技术要求做出明确界定，内

容涵盖型号及基本参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、

包装、运输及贮存等全流程。

（3）适用性：本文件制定的内容结合各地区土壤检测的实

际条件和土壤检测实验室的管理规范及技术要求，注重解决实际

问题，具有可操作性，便于使用。

（二）标准主要内容

本标准文件主要参照GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部

分：标准化文件的结构和起草规则等内容进行编制，主要对土壤

检测过程中进行多指标自动化前处理和检测的机器人系统的性

能指标、技术要求、验证及检验方法等进行了相关规定。本标准

文件命名为《土壤样品前处理与检测机器人技术规范》，主要内

容包括以下章节：范围、规范性引用文件、术语和定义、产品型

号、技术要求、试验方法、检验规则、以及标志、包装、运输、

贮存等。

本标准文件适用于土壤检测过程中进行多指标自动化前处

理和检测的土壤样品前处理与检测机器人。

在规范引用文件章节，列举了本文件中规范性引用的文件名

称。

在术语和定义章节，定义了土壤样品前处理与检测机器人是

指全自动开展土壤检测中的称量、加液、搅拌、清洗、振荡、离

心、移液、过滤、加热冷凝回流、加热消解、冲洗、定容、pH值

检测、有机质滴定检测、氮含量检测（凯式定氮法）步骤的多功

能平台装置，实现土壤pH值、有机质和全氮等项目的全自动前

处理和检测，实现阳离子交换量、交换性钙、交换性镁、速效钾、

缓效钾、有效磷、有效硫、有效硼、有效铁、有效锰、有效铜、

有效锌、有效钼、有效硅、全钾、全磷、全铜、全锌、总汞、总

砷、总镉、总铬、总铅、总镍等项目的全自动前处理。

在产品型号章节，规定了产品的型号和产品代码。

在技术要求章节，规定了产品的工作条件要求，包括电源、

工作环境。规定了产品的产品外观要求以及产品通电、液后要求。

规定了产品的性能指标要求，包括开机初始化、进样称量模块、

加液模块、pH值搅拌模块、pH值清洗模块、pH值检测模块、垂

直振荡模块、离心模块、移液模块、加热冷凝回流模块、恒温振

荡模块、过滤模块、颜色判定模块、有机质消解模块、有机质冲

洗模块、有机质滴定检测模块、全氮消解模块、凯氏定氮仪模块、

重金属消解模块、定容模块、三轴模组和电动手爪、地轨和六轴

机械手、指示灯、急停要求、软件等的技术要求。

在试验方法章节，规定了产品的试验条件，包括环境条件和

试验工具。规定了产品的外观试验方法。规定了产品的性能试验

方法，包括进样称量模块试验、加液精度和稳定性试验、pH值搅

拌模块试验、pH值清洗模块试验、pH值检测模块试验、垂直振

荡模块试验、离心模块试验、移液模块试验、加热冷凝回流模块

试验、恒温振荡模块试验、过滤模块试验、颜色判定模块试验、

有机质消解模块试验、有机质冲洗模块试验、有机质滴定检测模

块试验、全氮消解模块试验、凯氏定氮仪模块试验、重金属消解

模块试验、定容模块试验、三轴模组和电动手爪试验、地轨和六

轴机械手试验以及方法试验，列举了方法试验的检测项目指标和

依据的检测方法。规定了产品的安全试验方法，包括绝缘电阻试

验和高低温运行试验。

在检验规则章节，规定了产品的检验分类和出厂检验要求。

规定了产品的型式检验要求，包括型式检验项目和型式检验的判

定规则和复检规则。

在标志、包装、运输、贮存章节，规定了产品的标志、包装、

随带文件、运输、贮存的要求。

（三）标准制定参考的主要依据

本文件的制定主要依据以下法律法规、政策性文件和技术标

准文件。

(1)《中华人民共和国标准化法》

(2)《安徽省地方标准管理办法》

(3)GB/T26497-2022电子天平

(4)GB/T11165-2005实验室pH计

(5)GB/T33862-2017全（半）自动凯式定氮仪

(6)GB/T6682-2008分析实验室用水规格和试验方法

(7)NY/T1121.2-2006土壤检测第2部分：土壤pH的测定

(8)《土壤分析技术规范》（第二版）

(9)NY/T1121.13-2006土壤检测第13部分：土壤交换性钙和镁

的测定

(10)NY/T889-2004土壤速效钾和缓效钾含量的测定

(11)NY/T1121.7-2014土壤检测第7部分：土壤有效磷的测定

(12)NY/T1121.14-2023土壤检测第14部分：土壤有效硫的测

定

(13)《第三次全国土壤普查样品制备与检测规范》

(14)NY/T890-2004土壤有效态锌、锰、铁、铜含量的测定二

乙三胺五乙酸（DTPA）浸提法

(15)NY/T1121.9-2023土壤检测第9部分：土壤有效钼的测定

(16)NY/T1121.15-2006土壤检测第15部分：土壤有效硅的测

定

(17)NY/T1121.6-2006土壤检测第6部分：土壤有机质的测定

(18)NY/T1121.24-2012土壤检测第24部分：土壤全氮的测定

自动定氮仪法

(19)LY/T1232-2015森林土壤磷的测定

(20)LY/T1234-2015森林土壤钾的测定

(21)GB/T22105.1-2008土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原

子荧光法第1部分：土壤中总汞的测定

(22)GB/T22105.2-2008土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原

子荧光法第2部分：土壤中总砷的测定

(23)HJ766-2015固体废物金属元素的测定电感耦合等离子体

质谱法

(24)GB/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分：试验方法

试验A：低温

(25)GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法

试验B：高温

(26)GB/T4793.1-2007测量、控制和试验室用电气设备的安全

要求第1部分：通用要求

(27)GB/T13384-2008机电产品包装通用技术条件

(28)GB/T191-2008包装贮运图示标志

三、与有关的现行法律、法规和强制性标准的关系

本文件符合《中华人民共和国标准化法》、《安徽省地方标

准管理办法》等现行的法律、法规、规章要求，与现行法律法规、

标准无冲突。

四、主要条款的说明，主要技术指标、参数、试验验证的

论述

本标准文件中的主要技术指标、参数为土壤样品前处理与检

测机器人产品各功能模块技术指标和参数。

进样称量模块主要包括翻转步进电机、接近传感器、振动调

控器、振动器、天平，完成土壤样品的精确进样和称量。翻转步

进电机有效翻转范围：0°～90°，误差：不大于±2°。通电运行后，

电机翻转流畅无阻塞，接近传感器信号稳定精准。振动器采用直

线振动方式，可以根据样品颗粒的物理性质变化而调整直线振动

器的振动频率和振幅，频率调节范围：40Hz～60Hz。土壤进样

粒径范围：0.149mm～2mm，进样重量：0.0500g～10.0000g，

量程范围：0g～320g，称量最大精度：0.0001g。天平性能指标

按照GB/T26497-2022电子天平中6.要求的规定执行。

加液模块采用高精度蠕动泵或高精度注射泵加液，完成土壤

样品的精确加液，包括水、浸提剂、消解液、各类试剂等。泵管

材料为硅胶、聚四氟乙烯（PTFE）、聚氯乙烯（PVC），耐酸碱

腐蚀。加液准确性：相对误差≤1.0%，加液稳定性：相对标准偏

差≤0.5%。

pH值搅拌模块采用搅拌桨搅拌，完成土壤样品的搅拌。搅拌

速度：10rpm～900rpm。

pH值清洗模块具有自动冲水清洗、排废液和自动喷气吹干功

能，完成搅拌桨和pH电极的清洗和吹干。清洗泵为可调速隔膜

泵，最大流量：不低于1800mL/min，最大液体压力：不低于0.5

Mpa。废液泵为微型蠕动泵，最大流量：不低于640mL/min，最

大压力：不低于0.17Mpa。静音无油空压机最大压力：不低于8bar，

最大空气流量：不低于120L/min，罐体容积：不低于38L。

pH值检测模块采用标准实验室pH计进行pH值测量，完成

土壤样品pH值检测。性能指标按照GB/T11165-2005实验室pH

计中4.要求的规定执行。

垂直振荡模块采用垂直振荡模式，完成土壤样品振荡混匀。

振荡幅度：40mm，振荡频率：0rpm～300rpm。

离心模块采用具有自动定位功能的水平转子离心机，完成土

壤样品的固液离心分离，最大离心转速：不低于4500rpm，最大

相对离心力：不低于3560×g。

移液模块采用高精度注射泵移液，完成样品溶液的定量移液。

移液头吸液保持不低于30s，吸头无水滴形成，保持不低于3min

无漏液。移液准确性：误差≤1%，移液稳定性：相对标准偏差≤0.5%。

加热冷凝回流模块完成土壤样品的加热回流浸提。石墨炉温

控范围：室温～240℃，温度误差：不大于±1℃，控温精度：0.1℃。

石墨炉升降机构运行连续平稳，无卡滞振动现象，运行声音无异

响，重复定位精度：不大于±0.1mm。采用滚珠丝杠作为水平移

动机构，行程：不低于150mm。采用循环冷水机配合石英冷凝

管作为冷却方式，制冷功率：不低于1.4kW，温度误差：不大于

±0.3℃。采用滚珠丝杠作为升降机构控制石英冷凝管移动，行程：

不低于200mm。冷凝管下端杯盖与加热待测瓶下沉托板孔位同

心，加热待测瓶下沉托板孔位与石墨炉孔位同心。

恒温振荡模块具有水浴恒定温度的功能，控温范围：室温～

100℃，温差：不大于±1℃。采用往复或回旋振荡模式，完成土

壤样品的恒温振荡浸提，振荡幅度：20mm，振幅误差：不大于

±20%；振荡频率：180rpm～300rpm，误差：不大于±10%。

过滤模块采用漏斗式滤纸过滤方式，倾倒机构将锥形瓶翻转

倾倒，确保锥形瓶里面的液体全部流入滤纸内，完成土壤样品的

过滤分离。倾倒模块的夹持机构能够夹住烧杯外壁，倾倒时不张

开，保持烧杯稳定。倾倒模块的倾倒角度合适，能够对准漏斗中

心。倾倒机构重复定位精度≤0.5°。

颜色判定模块采用摄像机进行图像采集，结合颜色识别算法，

完成样品溶液颜色的自动判断。摄像机：不低于500万像素，分

辨率不低于2448×2048。背景光源：色温6000K～7000K，照度

0lux～10000lux线性调节。

有机质消解模块采用高纯度石墨进行土壤样品有机质消解，

温控范围：室温～240℃，温度误差：不大于±1℃，温控精度：

±0.1℃。

有机质冲洗模块采用高精度蠕动泵加液，加液准确性：相对

误差≤1.0%，加液稳定性：相对标准偏差≤0.5%。控制溶液最终体

积在50mL～60mL之内，使回流盖及杯壁无消解溶液残留。

有机质滴定检测模块采用高精度注射泵进行滴定，注射泵重

复性误差：相对标准偏差≤0.5%。通过机器视觉准确判定溶液颜

色由蓝绿变为棕红的突变点，自动搅拌30s，溶液不褪色，停止

滴定，完成土壤样品有机质的滴定检测。摄像机：不低于500万

像素，分辨率不低于2448×2048；背景光源：色温6000K～7000

K，照度0lux～10000lux线性调节。

全氮消解模块采用石墨炉加热系统，完成土壤全氮样品的消

解。石墨炉控温范围：室温～450℃，温度误差：不大于±1℃，

控温精度：±0.1℃。

凯式定氮仪模块采用采用全自动凯式定氮仪进行土壤全氮

的测量。性能指标按照GB/T33862-2017全（半）自动凯式定氮

仪中4.要求的规定执行。

重金属消解模块采用表面涂覆聚四氟乙烯的石墨炉加热系

统，完成土壤样品的酸法消解。石墨炉控温范围：室温～240℃，

温度误差：不大于±1℃，控温精度：±0.1℃。

定容模块采用超声波液位传感器，配合高精度蠕动泵和耐腐

蚀输液泵溶剂选择阀，实现消解管内溶液的精确定容。定容准确

性：误差≤1%，定容稳定性：相对标准偏差≤0.5%。

三轴模组配合电动手爪完成容器和土壤样品的抓取、转移，

以及离心管的开关盖、锥形瓶加塞和去塞。三轴模组采用滚珠丝

杆驱动，X、Y、Z轴平移最大速度：不低于200mm/s，重复定

位精度：不大于±0.1mm。精密伺服电动夹爪，柔性夹持，精密

力控，最大夹持力：不低于100N，重复定位精度：不大于±0.1mm。

地轨配合六轴机械臂完成样品的转移。伺服地轨长度覆盖所

有功能区，重复定位精度：不大于±0.2mm。六轴机械臂负载：

不低于20kg，工作半径：不低于1700mm，重复定位精度：不

大于±0.05mm。

操作软件用于控制土壤样品前处理与检测机器人的运行，自

动完成土壤样品搬运、称量、加液、搅拌、清洗、振荡、离心、

移液、过滤、加热冷凝回流、加热消解、冲洗、定容、pH值检测、

有机质滴定检测、氮含量检测（凯式定氮法）以及成分含量计算

等指令。在启动土壤样品检测的运行之前，首先通过软件系统来

选择样品的前处理和检测方法，编辑土壤样品的相关参数。方法

涵盖土壤pH值、阳离子交换量、交换性钙、交换性镁、速效钾、

缓效钾、有效磷、有效硫、有效硼、有效铁、有效锰、有效铜、

有效锌、有效钼、有效硅、有机质、全氮、全钾、全磷、全铜、

全锌、总汞、总砷、总镉、总铬、总铅、总镍等指标的标准方法。

上述各模块的功能和参数主要依据国家或农业部对土壤样

品检测分析规范的要求及检测分析的试验条件，并综合考虑自动

化和人工智能技术开发的特点，合理设定。

土壤样品前处理与检测机器人以及各模块性能指标的试验

验证方法，主要依据仪器仪表及设备的计量校准方法和规范合理

设定。检测指标的方法试验主要依据土壤样品检测分析规范的方

法要求设定。

五、标准中如果涉及专利，应有明确的知识产权说明

无

六、采用国际标准或国外先进标准的，说明采标程度，以

及国内外同类标准水平的对比情况

无

七、重大分歧意见的处理经过和依据

无

八、贯彻标准的要求和措施建议

本标准一经发布，标准起草组将联合相关生产企业、应

用单位以及主管部门，共同组织《土壤样品前处理与检测机

器人技术规范》团体标准实施建议方案，并有针对性的开展

土壤样品前处理与检测机器人技术规范》的宣贯和集中培训，

增强企业在生产、应用过程中实施标准的自觉性。通过标准

的实施、监督和评价，使标准得到有效运用，同时将实施过

程中的问题和改进建议及时进行收集和记录，后续可根据实

际应用情况对标准进行修订，逐渐形成土壤检测领域自动化

装备产业发展标准化长效机制。

九、废止现行有关标准的建议

无

十、其他应予说明的事项

无

标准起草组

2025年07月

《土壤样品前处理与检测机器人技术规范》

（征求意见稿）编制说明

一、工作简况

（一）任务来源

根据2024年5月23日安徽省农学会关于征集2024年团体

标准（第一批）立项计划的通知，标准牵头单位向安徽省农学

会提交立项申请。根据2024年11月1日安徽省农学会下达的

安徽省农学会关于《稻茬弱筋小麦高产高质高效栽培技术规程》

等12项团体标准的立项公告（皖农学〔2024〕13号），批准本

标准立项。

（二）标准的起草单位及起草人

本标准于2024年由中科合肥智慧农业谷有限责任公司提出，

由安徽省农学会归口，并由安徽农业大学、安徽省计量科学研究

院、安徽省农业机械试验鉴定站、合肥中科方舟机器人技术有限

公司共同起草。

主要起草人为王儒敬、刘宜、王大朋、黄界颍、陈曦、王光

明、吴宝元、邹岩、郭红燕、黄伟、吴永鹤、姜方莹。

（三）主要工作过程

本标准文件的起草编制过程分三个阶段进行。

第一阶段：成立工作组、明确分工（2024年05月—2024

年06月）

团体标准立项后，中科合肥智慧农业谷有限责任公司组织

成立了标准编制工作组，经深入考察，制定了标准编制的详细

工作计划，明确工作组成员的任务分工，做到责任落实到人。

第二阶段：明确提纲、起草初稿（2024年07月—2025年

01月）

标准起草工作组成员认真学习了