ISO 21622-12026 灌溉技术 灌溉远程监测和控制 第1部分一般考虑标准立项发展报告

灌溉技术灌溉远程监测和控制第1部分：一般考虑标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:IrrigationTechniques—RemoteMonitoringandControlforIrrigation—Part1:GeneralConsiderations摘要随着全球水资源短缺形势日益严峻，农业灌溉用水约占全球淡水资源消耗总量的70%，传统灌溉管理模式面临水资源利用效率低、人工成本高、响应不及时等突出问题。远程监测与控制技术作为智慧农业的核心支撑，能够实现灌溉过程的精准感知、智能决策与远程操控，已成为全球灌溉技术发展的主流方向。然而，由于缺乏统一的国际标准，不同厂商的灌溉远程监测与控制产品在通信协议、数据格式、系统架构等方面存在严重互操作性障碍，制约了技术的规模化应用与产业健康发展。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2026年4月17日正式发布ISO21622-1:2026《灌溉技术灌溉远程监测和控制第1部分：一般考虑》。本标准作为ISO21622系列标准的基础性文件，系统规定了灌溉远程监测与控制系统的术语定义、系统架构、功能组成、一般性技术要求及设计实施原则，为后续各部分专项标准提供了统一的技术框架和术语基础。本报告对该标准的立项背景、编制过程、核心技术内容及其行业影响进行系统阐述，旨在为标准使用者提供全面的解读与实施指导。该标准的发布填补了灌溉远程监测与控制领域国际标准的空白，对促进全球灌溉自动化技术的规范化发展、提升农业用水效率具有重要意义。关键词：灌溉技术；远程监测；远程控制；智慧农业；国际标准；系统架构；互操作性；水资源管理Keywords:Irrigationtechniques;Remotemonitoring;Remotecontrol;Smartagriculture;Internationalstandards;Systemarchitecture;Interoperability;Waterresourcemanagement一、引言1.1标准立项背景全球气候变化与人口增长的双重压力下，水资源短缺已成为制约农业可持续发展的关键瓶颈。联合国粮农组织（FAO）数据显示，全球约40%的粮食产量依赖于灌溉农业，而灌溉用水效率普遍仅为50%-60%，意味着大量水资源在输配、田间灌水过程中被无效消耗。提升灌溉用水效率不仅是农业生产的客观需求，更是保障全球粮食安全与水安全的战略选择。近年来，物联网（IoT）、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术的迅猛发展为灌溉管理的数字化转型提供了技术支撑。灌溉远程监测与控制技术通过部署田间传感器、智能控制器、无线通信网络及云端管理平台，实现了土壤墒情、气象环境、灌水状态等关键信息的实时采集与远程传输，并支持基于预设策略或智能算法的远程灌溉决策与控制。该技术已被实践证明能够有效提升灌溉均匀度和水资源利用率，减少人工巡检成本，是大中型灌区现代化改造和高标准农田建设不可或缺的技术手段。然而，灌溉远程监测与控制技术的快速推广也暴露出标准化缺失的突出问题。不同制造商生产的传感器、控制器、通信模块和管理平台之间接口不统一、数据格式各异、通信协议封闭，导致系统集成困难、设备互换性差、运维成本高昂。更为重要的是，数据互操作性的缺失使得跨区域、跨系统的灌溉数据共享与分析难以实现，制约了灌溉大数据潜在价值的释放。在此背景下，国际标准化组织意识到制定灌溉远程监测与控制国际标准的紧迫性，于2020年前后启动相关预研工作。1.2标准立项必要性ISO21622-1:2026的制定基于以下核心需求：第一，统一术语和定义，消除各方在技术沟通和商务交流中的理解歧义；第二，规范系统架构和接口要求，解决多源设备的互联互通与互操作问题；第三，明确功能组成和性能要求，为产品设计、测试验收和系统评估提供依据；第四，建立设计与实施的一般性原则，指导不同灌溉类型和应用场景下的系统规划与部署。该标准的制定与实施，对于构建开放兼容的灌溉自动化产业生态、促进先进灌溉技术的全球推广应用具有基础性支撑作用。二、标准编制过程与参与单位2.1编制过程ISO21622-1:2026由国际标准化组织ISO/TC23（农林机械技术委员会）下属SC18（灌溉与排水设备分技术委员会）负责制定。该标准的编制遵循ISO标准制定的规范程序，经历了以下几个主要阶段：-提案阶段（ProposalStage）：2019年至2020年，SC18分委会成员国和相关联络组织提出制定灌溉远程监测与控制系列标准的提案，经投票表决获得通过，正式注册为新工作项目（NWIP）。-准备阶段（PreparatoryStage）：成立工作组（WorkingGroup），由来自中国、美国、荷兰、以色列、澳大利亚、法国、西班牙等灌溉技术先进国家的专家组成起草团队，完成工作草案（WD）的编写。-委员会阶段（CommitteeStage）：草案在SC18分委会内部多次讨论修改，形成委员会草案（CD），分发给各成员国征求意见。-征询阶段（EnquiryStage）：委员会草案经修改后形成国际标准草案（DIS），进行为期三个月的国际投票和意见征集。-批准阶段（ApprovalStage）：最终国际标准草案（FDIS）经全体成员国投票通过后，由ISO中央秘书处完成编辑性修订和排版。-出版阶段（PublicationStage）：2026年4月17日，ISO正式发布ISO21622-1:2026。在标准编制过程中，工作组充分参考了国际灌溉管理研究院（IWMI）、联合国粮农组织（FAO）等机构发布的技术报告，以及IEEE802.15.4、ISO/IEC20922（MQTT）、IEC62541（OPCUA）等物联网通信领域相关国际标准，确保了标准内容的技术先进性和协调一致性。2.2标准定位与结构ISO21622是系列标准，本部分即第1部分主要聚焦于一般性、基础性内容，为后续的专项技术标准奠定基础。该系列标准的预期结构包括但不限于：数据采集与传输规范、控制策略与执行要求、系统安全与可靠性要求、测试方法与合格评定等部分。三、标准主要内容ISO21622-1:2026的核心内容包括术语定义、系统架构、功能组成、一般技术要求以及设计与实施原则五个方面。3.1术语与定义本标准对灌溉远程监测与控制领域的核心术语进行了统一规范。标准明确界定了“远程监测”（remotemonitoring）、“远程控制”（remotecontrol）、“灌溉管理系统”（irrigationmanagementsystem）、“田间控制单元”（fieldcontrolunit）、“土壤墒情传感器”（soilmoisturesensor）、“电磁阀”（solenoidvalve）、“通信网关”（communicationgateway）等关键术语的定义。这些定义建立在现有灌溉技术术语体系之上，同时兼顾了信息技术领域的一般性概念，力求准确传达灌溉远程监测与控制的技术内涵。标准还定义了与系统运行模式相关的术语，如“自动控制”（automaticcontrol）、“半自动控制”（semi-automaticcontrol）和“手动控制”（manualcontrol），明确了不同控制模式的技术边界和使用场景。3.2系统架构系统架构是标准最为核心的内容之一。ISO21622-1:2026将灌溉远程监测与控制系统抽象为三个层次：感知层、传输层和应用层，并明确了各层之间的接口关系。感知层由部署在灌区的各类传感器（土壤水分、温度、电导率、流量、压力、气象等）、智能控制器和现场执行设备（电磁阀、水泵、施肥机等）构成；传输层负责将感知数据可靠地传输至管理平台，支持有线（RS-485、以太网等）和无线（NB-IoT、LoRa、4G/5G等）多种通信方式；应用层包括数据存储与处理平台、灌溉决策分析系统和人机交互界面，实现数据可视化展示、智能决策支持和远程操控指令下达等功能。该三层架构与工业物联网参考架构（ISO/IEC30141）保持了一致性，有利于与更广泛的物联网标准体系相衔接。同时，标准强调系统各组成部分之间的兼容性和可扩展性，要求架构设计应支持不同厂商设备的灵活接入和系统功能的持续升级。3.3功能组成标准系统性地梳理了灌溉远程监测与控制系统应具备的核心功能模块，包括但不限于以下几个方面：数据采集与处理功能——对土壤墒情、气象环境、管网压力、瞬时流量、累计水量、设备状态等多源异构数据进行定时采集和实时上报，并完成数据清洗、异常检测和初步处理。远程监控与报警功能——支持对灌区现场设备的状态监测、远程启停控制和运行参数调节，具备阀门的开关控制、水泵的启停控制等多类控制操作能力。当管网压力异常、设备故障、通信中断等异常事件发生时，系统应主动推送报警信息。灌溉决策支持功能——基于实时采集数据和预设灌溉策略（如土壤水分阈值控制、ET-based灌溉制度、定时定量灌溉等），生成灌溉建议方案或自动执行灌溉任务。系统应记录历史操作日志和灌水记录，为用户提供不同时间粒度的统计报表和趋势分析。用户权限管理功能——系统应提供多级用户权限管理，按照管理员、技术人员、操作人员等不同角色分配相应的操作权限，确保系统操作的安全性和可追溯性。系统自诊断与维护功能——支持对传感器数据有效性、通信链路质量和控制设备响应状态的自动诊断，当传感器故障或数据越限时触发预警。3.4一般技术要求在技术要求方面，ISO21622-1:2026对系统各组成部分提出了基础性要求：-可靠性要求：系统在规定的环境条件和工作负载下应能持续稳定运行，关键设备应具备故障自恢复能力，数据存储应采取冗余措施防止数据丢失。-环境适应性要求：现场设备应能适应农田环境中的高温、低温、高湿、粉尘、雷电等严酷条件，具备相应的防护等级（IP等级）。-供电与能耗要求：系统设计应充分考虑现场供电条件，支持太阳能供电、电池供电等离网工作方式，并在低功耗模式下保证数据上报的连续性。-扩展性要求：系统架构应支持接入设备的数量增长和功能模块的逐步扩展，避免因系统封闭导致后续升级困难。3.5设计与实施原则标准结合灌溉工程实际，提出了一系列设计与实施指导原则，包括系统规划应与灌区规模、水源条件、种植结构、管理需求等相匹配；设备选型应综合考虑性能、成本、可维护性和兼容性；通信方案设计应结合现场网络覆盖条件和经济性进行多方案比选；系统部署应制定分阶段实施计划，并同步建立运行维护管理制度；数据管理与安全应遵循相关法律法规，保障数据的安全可靠等。四、主要参与单位介绍4.1中国水利水电科学研究院中国水利水电科学研究院（以下简称“中国水科院”）是中国水利部直属的综合性水利科学研究机构，成立于1958年，是中国水利水电领域规模最大、学科最全、综合实力最强的国家级科研机构之一。该院拥有国家重点实验室、国家工程研究中心等多个国家级科研平台，长期从事节水灌溉理论与技术、灌区现代化管理、农业水资源优化配置等领域的科学研究与技术推广工作。在ISO21622-1:2026的编制过程中，中国水科院作为中国国内技术对口单位的重要支撑力量，派遣了具有丰富灌溉自动化和信息化研究经验的专家加入工作组，深度参与了标准框架设计、术语定义讨论、系统架构论证和关键技术指标确定等核心环节。中国水科院依托其在国家“十三五”“十四五”重点研发计划、国家科技支撑计划中积累的灌溉自动化与信息化领域研究成果，以及在全国大中型灌区信息化建设中积累的大量工程实践经验，为标准技术内容的科学性、实用性和可操作性提供了有力保障。特别是在系统架构设计和功能组成界定方面，中国水科院专家提出的基于灌区实际管理需求的分层架构方案和功能模块划分建议，被工作组采纳并成为标准核心框架的重要组成部分。此外，该院还组织国内相关企业和科研院所对标准草案进行了多轮研讨和试验验证，有效确保了标准在国内的适用性和可实施性。五、标准发布的意义与影响5.1对灌溉技术发展的推动作用ISO21622-1:2026的发布标志着灌溉远程监测与控制领域正式迈入标准化、规范化发展的新阶段。该标准为全球范围内的灌溉远程监测与控制系统的规划、设计、建设和管理提供了统一的技术语言和基本框架，有效消除了不同国家和地区之间因技术理解差异造成的交流障碍。通过明确系统架构和接口关系，标准为不同厂商设备之间的互联互通创造了条件，有助于促进灌溉自动化设备市场的良性竞争和健康发展。5.2对水资源高效利用的支撑作用在全球水资源约束日益趋紧的背景下，灌溉远程监测与控制技术的规模化应用是提升农业用水效率的重要路径。标准的发布将加速先进灌溉管理技术的推广普及，帮助更多国家和地区通过数字化手段实现精准灌溉，减少无效耗水，缓解农业用水矛盾。据估算，全面实施远程监测与控制灌溉管理后，灌溉水利用效率可提升15%-30%，节水潜力十分可观，对于保障国家粮食安全和水安全具有重要的现实意义。5.3对智慧农业发展的引领作用六、结论与展望ISO21622-1:2026《灌溉技术灌溉远程监测和控制第1部分：一般考虑》作为灌溉遥测遥控领域首项国际标准，填补了该领域国际标准体系的空白。该标准的发布是灌溉技术标准化进程中一座重要的里程碑，不仅为灌溉远程监测与控制系统的设计、实施和运维提供了统一的技术依据，也为后续系列标准的制定奠定了坚实基础。标准所确立的三层系统架构、功能组成框架和一般技术要求，为各类灌溉场景下的系统建设提供了明确的技术指引，具有广泛的适用性和长远的指导价值。展望未来，随着ISO21622系列标准的逐步完善，灌溉远程监测与控制领域的标准体系将不断丰富，覆盖数据通信协议、设备互操作性、网络安全、系统可靠性、测试评估等更为细化的技术方向。与此同时，人工智能、数字孪生、5G通信等新兴技术在灌溉领域的应用也为标准的持续演进提出了新的课题。建议各国标准化机构和相关企事业单位积极组织标准的宣贯培训，推动标准在工程实践中的落地应用，并在实施过