《TNJ1463-农业设备移动式土壤有机质检测系统》

ICS65.060.99

CCSB91

T/NJ1463—2025

农业设备移动式土壤有机质检测系统

Agricultureequipment—Mobilesoilorganicmatterdetectionsystem

（公示稿）

2025-XX-XX发布2025-XX-XX实施

中国农业机械学会发布

T/NJ1463—202X

农业设备移动式土壤有机质检测系统

1范围

本文件规定了基于近红外光谱的移动式土壤有机质检测系统的基本功能、性能、安全等技术要求，

描述了相应试验方法，规定了检验规则、标志、包装、运输和贮存等方面的内容。

本文件适用于基于近红外光谱的移动式土壤有机质检测系统的设计、制造和检验。

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。

GB/T4208—2017外壳防护等级（IP代码）

GB/T5262—2008农业机械试验条件测定方法的一般规定

GB/T5667农业机械生产实验方法

GB10396农林拖拉机和机械、草坪和园艺动力机械安全标志和危险图形总则

GB/T13306标牌

GB19517国家电气设备安全技术规范

GB/T25296电气设备安全通用试验导则

GB/T25392农业工程电气和电子设备对环境条件的耐久试验

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

近红外光谱nearinfraredspectroscopy

通过检测样品在近红外光区域的吸收或反射光谱来分析其分子成分或化学结构，不同化学键的振

动产生特征吸收峰，从而与样品中的成分浓度呈现对应关系。

3.2

移动式土壤有机质检测系统mobilesoilorganicmatterdetectionsystem

在拖拉机等设备的牵引下实现在线实时测量土壤有机质含量的可移动式检测系统。系统实时采集

被测土壤的近红外光谱，通过构建回归模型实现土壤有机质含量的精确检测。

3.3

土壤有机质soilorganicmatter

土壤中所有来源于生物的有机物质，包括动植物残体、微生物及其分解产物。

3.4

土壤成分soilcomponents

土壤由砂粒、粉粒、黏粒等矿物颗粒、有机质、水分及常见无机盐类构成，各成分比例差异会影响

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其近红外光谱特征。

4系统要求

4.1一般要求

4.1.1系统组件

系统组件包括光谱仪、数据存储模块、数据显示模块、数据采集接口、供电模块和通讯模块等。

4.1.2外观

系统各组件外观应符合下列要求：

——表面平整、光洁、无尖锐突出部分；

——外表面不应有锈蚀、锈斑、裂纹、褪色、污迹、变形现象，亦无明显划痕；

——塑料件应无起泡、开裂、变形现象；

——结构件与控制组件应完整，无机械损伤。

4.2功能要求

4.2.1自检

系统应具备完善的自检功能，包括功能自检和状态自检。功能自检应验证各模块的正常工作状态，

确保通信模块、存储器及其他模块的功能完好。状态通过信号灯、显示屏等明确指示当前主机的运行状

态，并对各模块的状态和数据完整性进行实时监测，确保系统的稳定性和可靠性。

4.2.2管理

系统应具有工作参数查询、修改、恢复出厂设置，对内部或外接存储器进行格式化，配置文件、数

据导入导出等管理功能。

4.3数据保存

系统的数据保存应满足以下要求：

——系统应具备测量土壤有机质含量，并将采集数据保存至存储模块的功能；

——存储数据应具备自动覆盖功能，当记录数据达到存储器最大容量时，自动覆盖最旧数据。

4.4性能要求

按使用说明书的规定操作，系统的性能指标应符合表1的规定。

表1系统性能指标

项目指标

重复性/%±1（标准偏差）

稳定性/%±5

测量误差/%≤5

测试周期/s≤5（从采样到结果输出）

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表1系统性能指标（续）

项目指标

数据处理能力每秒处理的数据点数≥500

通过检测土壤样本有机质含量，生成清晰、准确分布

图，直观反映土壤有机质在不同区域的分布特征。成图

土壤有机质含量空间分布数据处理和可视化能力

分辨率满足农田管理和土壤改良精度要求，并能在设备

屏幕上实时显示分布结果或以文件形式导出

4.5电源适应性

系统的主电源为外接电源时，如果系统具备可充电电池，当其失去主电源后，备用电池工作时间不

应少于10min。系统内部电线应有序编扎成束、布置整齐、固定卡紧、接头牢固并有绝缘套，导线穿越

孔洞处应设绝缘套管。

4.6振动、冲击

系统按GB/T25392规定的振动、冲击等机械环境试验后，应无永久性结构变形，无零部件损坏，无

电气故障，无紧固部件松脱现象，无插头、通信接口等接插件脱落或接触不良现象，试验后系统各项功

能均应正常，试验前存储的信息不应丢失。

4.7环境适应性

系统的工作温度应为-10℃～50℃，相对湿度应为10%～90%（无凝露）。系统按GB/T25392规定的

气候环境适应性试验后，应无任何电气故障，机壳等不应有严重变形，试验后系统各项功能均应正常。

4.8可靠性

系统平均故障间隔时间不应小于500h。

4.9安全要求

4.9.1电气安全

系统使用的电气设备的基本安全要求应符合GB19517的规定，应具备独立的电源开关，若采用其他

农机装备（如牵引设备）的电源作为主电源，则应在农机装备启动后才能启动系统。

4.9.2防护等级

系统外壳防护等级不应低于GB/T4208—2017中IP54的规定。连接线的防护等级不应低于GB/T

4208—2017中IP66的规定。

4.9.3安全标志

正常操作和保养时必须外露的功能件、防护装置开口处及其他存在遗留（剩余）风险的部件附近应

设置符合GB10396规定的安全标志，安全标志应在使用说明书中重现。

5试验方法

5.1试验条件与设备

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5.1.1试验地

试验地和作物的选择应符合下列要求：

——试验地应符合被检机型适用范围，选择代表性田块，无障碍物无秸秆覆盖，暂未种植作物。

——试验地测区长度、宽度应不少于10.0m，两端预备区应不小于3.0m。

——按GB/T5262—2008中4.2规定，对试验田块土壤类型、含水率、坚实度等指标进行调查，土

壤状况应符合当地农艺要求。目标田块应具有一定代表性，满足农田土壤有机质测定要求。

5.1.2试验样机与仪器设备

试验前应对系统样机按使用说明书要求进行调试，并按使用说明书的规定进行试验操作。

试验所用仪器、设备、量具应检验合格且在规定有效期内，并能满足土壤有机质含量速测要求。

5.1.3试验牵引设备

在试验过程中用于移动、拖曳和支撑系统的牵引设备，应确保试验设备能够在指定环境中稳定运

行，并应满足下列要求：

——具备足够的牵引力，以满足试验装置在各种地形条件（如泥土、沙地、草地等）下的正常工作

需求；设备总重和试验荷载的牵引力应确保设备移动过程中的平稳性和安全性；

——能够支持平稳启动、加速和停止操作，以避免对系统的稳定性产生不利影响；

——配备标准化的连接装置，确保试验设备与牵引装置的快速、安全连接；

——采用机械驱动（如拖拉机、工程车等）或电动驱动（如电动拖拉机），具体形式根据试验场地

需求确定；

——支持多级速度调节功能，以便在不同试验需求下提供适宜的移动速度；

——配备有效的制动系统，确保系统在牵引或停止时的安全性。

5.2功能与数据保存检验

5.2.1自查

系统功能、数据保存要求符合性，采用目测、按使用说明书进行操作等方式逐项进行检查。

5.2.2实验室测试

在受控环境下，利用标准样品对设备的各项功能和性能参数进行详细测试，验证近红外光谱采集的

准确性及数据处理结果的可靠性。

5.2.3模拟实际环境测试

在模拟车载工作条件下（如震动、温度波动、湿度变化等）对设备进行综合测试，评估设备在实际

使用场景中的稳定性与抗干扰能力。

5.2.4软件功能验证

检验数据采集、处理、存储和报告生成等软件模块的功能完整性和响应速度，确定软件系统与硬件

设备协同工作无误。

5.2.5现场功能测试

为在真实或接近真实的车载环境下开展现场功能测试，确定设备在实际使用场景中的各项功能能

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否稳定发挥，主要包括：

——实时数据采集与处理：将设备安装于移动平台上，行驶过程中采集土壤样本的近红外光谱数据，

并实时处理、显示检测结果，同时与实验室标准数据进行对比验证；

——环境适应性验证：在现场测试中考察设备对车载环境中实际存在的震动、温度波动、湿度变化

等因素的适应能力，确定在连续工作状态下能否保持数据采集的准确性和系统运行的稳定性；

——系统集成与通讯测试：评估现场中设备与数据传输系统、存储模块及报告生成模块的联动情况，

确定数据传输、网络连接和处理有无明显延迟或丢失。

5.3性能试验

5.3.1重复性

在相同测量条件下对同一样品连续测量多次，按公式（1）计算设备的重复性。

2

xxi

n1

=……………（1）

x

式中：

δ——重复性标准偏差；

n——实际测量次数（n≥10）；

xi——第i次测量结果；

x——n次测量的平均值。

5.3.2稳定性

稳定性按公式（2）进行计算。

y−yj

λ=……………（2）

y

式中：

λ——稳定性偏差；

yj——第j次测量结果；

y——测量的平均值。

5.3.3测量精度

随机抽取5个（或以上）土壤样品，对同一样品的同一参数分别使用系统和标准方法测量，并确定

测量精度。

5.3.4测试周期

从土壤样品的预处理开始计时，直到该样品所有参数检测完毕计时结束，此时间段即为测试周期。

5.3.5数据处理能力、土壤有机质含量空间分布数据处理和可视化能力

在实际测试或模拟使用过程中，系统每秒输入不少于500的数据点，以验证其数据处理能力；对多

个试验田块进行土壤有机质含量检测，观察系统显示并导出的检测结果是否符合表1的规定。

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5.4电源适应性检测

按表2电源电压波动范围、极性反接试验电压及过电压指标进行电源适应性测试。电源电压极性反

接和过电压测试的最小时长为1min。测试过程中，除熔断器外（允许更换烧坏的熔断器）不应有其他

电气故障。试验后终端各项功能均应正常。

表2电气性能试验参数

单位为伏特（V）

标称电源电压电源电压波动范围极性反接试验电压过电压

129～1614±0.124

2418～3228±0.236

系统内部电线目测法检查。

5.5振动、冲击

按GB/T25392的规定进行振动、冲击等机械环境试验。

5.6环境适应性检测

在4.7的规定条件下，按GB/T25392的规定进行气候及机械环境耐久试验。

5.7可靠性试验

5.7.1评价方法

按GB/T5667的规定进行可靠性试验。

5.7.2故障分类

5.7.2.1致命故障

导致功能完全丧失或造成重大经济损失的故障为致命故障，如电路板烧毁，致使整个系统失灵。

试验时工况检测终端如果发生致命故障，可靠性试验为不合格。

5.7.2.2严重故障

主要零部件损坏导致功能严重下降有以下情况：

——重要的独立部件，如检测平台的电路板等损坏；

——重要的内部零部件，如继电器、电机或者传感器的损坏。

5.7.2.3一般故障

造成功能下降或损失增加，但通过调整、更换机器外部易拆卸的零件、次要的小部件以及一般标准

件，如更换移液管、搅拌棒，便可修复。

5.7.2.4轻微故障

引起操作人员操作不便，但不影响工作的故障，如因移液管发生堵塞，但排除时间在10min以内，

可不按故障计。

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5.7.3可靠性

采取定时截尾试验方法，在正常作业条件下（或模拟试验）系统的总工作时间不小于1000h，试验

期间记录试样的工作情况、故障情况和修复情况等，考核计算试样平均故障间隔时间（MTBF）按公式

（3）计算。

1t

……………（3）

tMTBFttMTBFi

i1

式中：

tMTBF——平均故障间隔时间，单位为小时（h）；

ti——试样工作时间，单位为小时（h）；

γ——试验期间工况检测终端发生的严重故障、一般故障次数，轻微故障不计。

5.8安全要求检验

电气设备基本安全要求按GB/T25296的规定进行检测；采用目测、手动实际操作和/或常规方式逐

项检查防火、防水、静电接地、漏电及过载保护装置、安全标志及电源开关的符合性。

系统外壳防护等级、连接线的防护等级验证试验按GB/T4208的规定进行。

5.9其他

系统组件、外观等其他项目采用目测检查。

6检验规则

6.1出厂检验

6.1.1每套系统应经制造厂质量检验部门检查合格，并附有产品质量合格证方准入成品库和出厂。

6.1.2每套系统出厂前应进行出厂检验，检验项目见表3，全部检验项目均应合格。如有不合格项目允

许修复、调整，检验合格后方可出厂。

6.2型式检验

6.2.1有下列情况之一时，需要进行型式检验：

——新产品定型鉴定和老产品转厂生产；

——正式生产后，结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能；

——工装、模具的磨损可能影响产品性能；

——长期停产后，恢复生产；

——批量生产，周期性检验（一般每2年～3年进行一次）；

——出厂检验结果与上次型式检验有较大差异。

6.2.2型式检验项目按表3规定。

6.2.3采取随机抽样，在工厂抽样时，应在制造厂近一年内生产的合格产品中随机抽取，检查批量不

应少于8套，在用户和经销部门抽样不受此限，抽取样本为2台。样机抽取封存后至检验工作结束期

间，除按使用说明书规定进行保养和调整外，不应再进行其他调整、修理和更换。

6.2.4型式检验项目分类见表3，按其对产品质量的影响程度，分为A、B、C三类。A类为对产品质

量有重大影响的项目，B类为对产品质量有较大影响的项目，C类为对产品质量影响一般的项目。

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表3检验项目分类

项目分类

检验项目对应技术要求条款出厂检验型式检验

类项

1安全要求4.9√√

A2重复性表1—√

3稳定性表1—√

1系统组件与外观4.1√√

2功能要求4.2√√

3数据保存4.3√√

4测量精度表1—√

5测试周期表1—√

6数据处理能力表1—√

B土壤有机质含量空间分布数据

7表1

处理和可视化能力

8电源适应性4.5√√

9耐振动、冲击性能4.6—√

10环境适应性4.7—√

11可靠性4.8—√

12标牌、标志7.1、7.2√√

注：“√”表示应检验项目，“—”表示不检验项目。

6.2.5抽样判定方案按表4的规定。表中接收质量限（AQL）、接收数（Ac）、拒收数（Re）均按计点

法（即不合格项次数）计算。采用逐项考核，按类别判定的原则，若各类不合格项次小于或等于Ac时，

判定该（批）产品合格；若不合格项次大于或等于Re时，判定该（批）产品不合格。

表4抽