GB/T 43816-2024 林草物联网 传感器通用技术要求

　　ICS 35. 100. 01 CCS L 66

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 43816—2024

　　林草物联网 传感器通用技术要求

　　Forestry and grassland internetofthings—

　　Sensortechnology requirement

　　2024-03-15发布 2024-03-15实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 43816—2024

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 分类 2

　　4. 1 物理量 2

　　4. 2 化学量 3

　　4. 3 生理量 3

　　5 技术要求 3

　　5. 1 通用要求 3

　　5. 2 物理量 4

　　5. 3 化学量 7

　　5. 4 生理量 8

　　参考文献 10

　　GB/T 43816—2024

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 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》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由国家林业和草原局提出 。

　　本文件由全国林业和草原信息标准化技术委员会(SAC/TC386)归 口 。

　　本文件起草单位 : 中国电子技术标准化研究院 、国家林业和草原局信息中心 、北京林业大学 、中国电子技术标准化研究院华东分院 、深圳赛西信息技术有限公司 、中国电子科技集团公司第四十九研究所 、保定市心慧教育技术装备有限公司 。

　　本文件主要起草人 :卓兰 、雷根 、顾红波 、白莹 、方博 、张星星 、赵燕东 、王劲松 、刘峰 。

　　Ⅰ

　　GB/T 43816—2024

　　林草物联网 传感器通用技术要求

　　1 范围

　　本文件规定了林草物联网中常用传感器的基本参数和通用技术要求 。

　　本文件适用于林草物联网传感器的设计和开发 。

　　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/T 13283—2008 工业过程测量和控制用检测仪表和显示仪表精确度等级

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　林草物联网 forestry and grassland internetofthings

　　在森林 、草原 、湿地 、荒漠化和沙化等环境中 ,通过感知设备 ,按照约定的协议 ,进行物与物之间的信息交换和通信 ,实现智能化识别 、定位 、跟踪 、监控和管理等功能的系统 。

　　[来源 :LY/T 2413. 2—2015,3. 1. 1] 3.2

　　灵敏度 sensitivity

　　某方法对单位浓度或单位量待测物质变化所致的响应量变化程度 。

　　3.3

　　重复性 repeatability

　　在相同测量条件下 ,对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性 。

　　3.4

　　漂移 drift

　　在一定的时间间隔内 ,传感器输出中有与被测量无关的不需要的变化量 。

　　3.5

　　温度漂移 temperaturedrift

　　在一定的时间间隔内 , 由于温度变化引起的传感器输出中有与被测量无关的不需要的变化量 。 3.6

　　零点漂移 zero drift

　　传感器零位随着时间推移产生的变化值 。

　　3.7

　　灵敏度漂移 sensitivitydrift

　　传感器灵敏度随外部条件变化产生的变化 。

　　1

　　GB/T 43816—2024

　　3. 8

　　热灵敏度漂移 thermalsensitivitydrift

　　传感器灵敏度随温度变化而产生的变化 。

　　3.9

　　测量范围 measuring range

　　传感器所能测得最大值和最小值组成的区间 。

　　3. 10

　　输出阻抗 outputimpedance

　　输入端短路时传感器输出端测得的阻抗 。

　　3. 11

　　零点输出 zero output

　　在室内条件下所加被测量为零时的输出 。

　　3. 12

　　响应 response

　　输出时被测量变化的特性 。

　　3. 13

　　响应时间 responsive time

　　传感器因被测量变化引起输出量变化所需的时间 。

　　4 分类

　　4. 1 物理量

　　4. 1. 1 力学量

　　压力传感器 、力矩传感器 、加 速 度 计 、流 量 传 感 器 、流 速 传 感 器 、位 移 传 感 器 、倾 斜 角 传 感 器 、陀 螺仪等 。

　　4. 1.2 热学量

　　温度传感器 、红外温度传感器 、热辐射传感器等 。

　　4. 1.3 湿度量

　　湿度传感器等 。

　　4. 1.4 光学量

　　可见光传感器 、光照强度传感器等 。

　　4. 1.5 声学量

　　超声传感器 、声传感器等 。

　　4. 1.6 电学量

　　电流传感器 、电压传感器 、电场传感器等 。

　　4. 1.7 磁学量

　　磁方位角传感器等 。

　　2

　　GB/T 43816—2024

　　4.2 化学量

　　4.2. 1 气体量

　　一氧化碳浓度传感器 、二氧化碳浓度传感器 、氧浓度传感器 、氮氧化物浓度传感器 、负氧离子传感器 、烟雾传感器 、PM2. 5传感器等 。

　　4.2.2 离子量

　　pH传感器 、钠离子浓度传感器 、钾离子浓度传感器 、氯离子浓度传感器 、钙离子浓度传感器 。

　　4.3 生理量

　　心率传感器 、血氧浓度传感器 、植物茎流传感器 、植物茎体水分传感器等 。

　　5 技术要求

　　5. 1 通用要求

　　通用技术要求如下 :

　　a) 大气压力 :76kPa~ 106kPa;

　　b) 贮存运输温度 : -30 ℃ ~ 60 ℃ ;

　　c) 传输方式 :传感器采用有线或无线传输方式 ;

　　d) 传感器接 口 :支持 RS232串行接口和 RS485串行接口等 ;

　　e) 测量精度 :应不低于 GB/T 13283—2008中规定的 1. 5 级 ;

　　f) 存储容量 :具备存储功能的传感器 ,其存储容量应不少于 10 kB;

　　g) 工作稳定性 :传感器应进行工作稳定性试验 ,通电时间不少于 15 d。

　　不同环境下传感器的其他技术要求见表 1。

　　表 1 不同环境下传感器的其他技术要求

　　类别

　　技术要求

　　1 级

　　— 工作温度 : -40 ℃ ~ 60 ℃ ;

　　— 相对湿度 :10% ~ 100% ;

　　— 沙尘浓度 :0. 17 mg/m3 ~ 0. 22 mg/m3 ;

　　— 连续工作时间 :不应低于 1 年 ;

　　— 标定和校准 :每半年至少进行 1 次标定和校准

　　2 级

　　— 工作温度 : -20 ℃ ~ 60 ℃ ;

　　— 相对湿度 :10% ~ 95% ;

　　— 沙尘浓度 :0. 04 mg/m3 ~ 0. 11 mg/m3 ;

　　— 连续工作时间 :不应低于 2 年 ;

　　— 标定和校准 :每年至少进行 1 次标定和校准

　　3

　　GB/T 43816—2024

　　5.2 物理量

　　5.2. 1 力学量

　　5.2. 1. 1 压力传感器

　　5.2. 1. 1. 1 大气压力传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 :600 hPa~ 1 300 hPa;

　　b) 测量精度 :0. 03% FS;

　　c) 零点漂移 :不大于 0. 02% FS;

　　d) 温度漂移 :不大于 0. 02% FS;

　　e) 热灵敏度漂移 :不大于 0. 02%/℃ 。

　　5.2. 1. 1.2 液体压力传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 :0MPa~ 30MPa;

　　b) 测量精度 :0. 03% FS;

　　c) 零点漂移 :不大于 0. 2% FS;

　　d) 温度漂移 :不大于 0. 02% FS;

　　e) 液体压力传感器应具有防腐蚀的外部壳体 ,并设置有取压孔 ,连续工作寿命超过 10 000 h。

　　5.2. 1.2 力矩传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 :0 r/min~ 6 000 r/min;

　　b) 同心度 :误差不超过 ±0. 2% ;

　　c) 测量精度 :0. 2% FS。

　　5.2. 1.3 加速度计

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 :线加速度为 -200 m/s2 ~ 200 m/s2 ,角加速度为 500(°)/s2 ;

　　b) 输出阻抗 :不大于 1 kΩ;

　　c) 温度漂移 :不大于 0. 02% FS/℃ ;

　　d) 热灵敏度漂移 :不大于 0. 04%/℃ ;

　　e) 最大采样频率 :不低于 1 000 Hz;

　　f) 测量精度 :0. 2% FS。

　　5.2. 1.4 流速传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 : -20 m/s~ 20 m/s;

　　b) 输出阻抗 :不大于 1 kΩ;

　　c) 零点输出 :100 mV;

　　d) 温度漂移 :不大于 0. 02% FS/℃ ;

　　4

　　GB/T 43816—2024

　　e) 热灵敏度漂移 :不大于 0. 04%/℃ ;

　　f) 最大采样频率 :不低于 10 Hz。

　　5.2. 1.5 流量传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 :10 m3/h~ 100 m3/h;

　　b) 测量精度 :0. 5% FS。

　　5.2. 1.6 位移传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 :0 mm~ 100 mm;

　　b) 测量精度 :0. 5% FS。

　　5.2. 1.7 倾斜角传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 : ±60°;

　　b) 测量精度 :0. 5% FS。

　　5.2. 1. 8 陀螺仪

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 :0(°)/s~ 100(°)/s;

　　b) 零偏稳定性 :0. 001(°)/s;

　　c) 分辨率 :0. 01(°)/s;

　　d) 带宽 :大于 50 Hz。

　　5.2.2 热学量

　　5.2.2. 1 温度传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 : -55 ℃ ~ 125 ℃ ;

　　b) 基本误差 :不大于 ±0. 1% FS;

　　c) 响应时间(T90) :不大于 10 s。

　　5.2.2.2 红外温度传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 :0 ℃ ~ 300 ℃ ;

　　b) 响应波长范围 :3 μm~ 14μm;

　　c) 测量精度 :0. 5% FS;

　　d) 分辨率 :0. 1 ℃ ;

　　e) 响应时间 :300 ms;

　　f) 探测距离 :大于 200 m。

　　5.2.2.3 热辐射传感器主要技术要求如下 :

　　5

　　GB/T 43816—2024

　　a) 量程 : -55 ℃ ~ 125 ℃ ;

　　b) 测量精度 :0. 25% FS。

　　5.2.3 湿度量

　　5.2.3. 1 空气湿度传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 误差 : ±5%(10% ~ 80% ,20 ℃) ; ±7%(10%以下或 80%以上 ,20 ℃) ;

　　b) 湿度回差 :不大于 3% ;

　　c) 重复性 :不大于 2% ;

　　d) 响应时间 :不大于 30 s。

　　5.2.3.2 土壤湿度传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 :0% ~ 100%(体积含水率) ;

　　b) 测量精度 :1% FS;

　　c) 响应时间 :不大于 10 s。

　　5.2.4 光学量

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 :200 lx~ 200 000 lx;

　　b) 光谱范围 :400 nm~ 700 nm。

　　5.2.5 声学量

　　5.2.5. 1 超声传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 工作频率 :40 kHz;

　　b) 谐振阻抗 :120 Ω±20 Ω;

　　c) 频带宽度( -3dB) :Δf- 3dB≥2kHz。

　　5.2.5.2 次声传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 工作频率 :0. 001 Hz~ 20 Hz;

　　b) 输出信号 :400 mV/Pa;

　　c) 动态范围 :110 dB。

　　5.2.5.3 声强传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 :30 dB~ 150 dB;

　　b) 频响范围 :20 Hz~ 20 kHz。

　　5.2.6 磁学量

　　主要技术要求如下 :

　　6

　　GB/T 43816—2024

　　a) 测量范围 :0°~ 360°;

　　b) 测量精度 :0. 02% FS;

　　c) 零点输出 :不大于 0. 05°。

　　5.3 化学量

　　5.3. 1 一氧化碳浓度传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 :10‰ ~ 1 000‰ ;

　　b) 测量精度 :0. 1% FS;

　　c) 基本误差 : ±2% 。

　　5.3.2 二氧化碳浓度传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 :0‰ ~ 6 000‰ ;

　　b) 基本误差 :不大于 ±1% ;

　　c) 响应时间 :不大于 20 s。

　　5.3.3 氧浓度传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 :0% ~ 25. 0% ;

　　b) 基本误差 :不大于 ±3. 0% ;

　　c) 响应时间 :不大于 20 s。

　　5.3.4 氮氧化物浓度传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 :0‰ ~ 1 500‰ ;

　　b) 供电电压 :AC 220V×(1+10%) ,频率 50 Hz,或 DC 9 V~ 24V;

　　c) 基本误差 :不大于 ±5% ;

　　d) 响应时间 :不大于 90 s。

　　5.3.5 负氧离子传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 离子极性 :应分别测量正 、负离子 ;

　　b) 响应时间常数 :小于或等于 15 s;

　　c) 极化电源 :DC 90 V 5%等于正 、层叠电池组 ;

　　d) 外接电源 :AC 220V 5%等于正 、负离子传感器 ±2 Hz;

　　e) 功耗 :不大于 40W ;

　　f) 取样空气流量 :8 820 cm3/s±441 cm3/s;

　　g) 离子迁移率[cm2/(V · s)] :1. 0、0. 4、0. 15;

　　h) 测量误差 : ±10% 。

　　5.3.6 烟雾传感器

　　主要技术要求如下 :

　　7

　　GB/T 43816—2024

　　a) 测量范围 :100‰ ~ 10000‰ ;

　　b) 供电电压 :DC 9 V~ 24V;

　　c) 模拟输出 :0 V~ 5 V;

　　d) 测量精度和响应时间 : 当 烟 雾 浓 度 达 到 5%obs/m 时 , 传 感 器 应 响 应 且 响 应 时 间 小 于 或 等 于20 s。

　　5.3.7 PM2.5 传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 :0 μg/m3 ~ 999μg/m3 ;

　　b) 测量精度 :0. 1% FS;

　　c) 大气压测量显示值误差 :不大于 1 kPa;

　　d) 平均无故障时间 :不小于 800h。

　　5.3. 8 pH传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量范围 :0~ 14;

　　b) 测量精度 :0. 5% FS或 0. 05% FS;

　　c) 响应时间 :1 s 内完成 90%的读数 ;

　　d) 零电位 pH :7±0. 25。

　　5.4 生理量

　　5.4. 1 心率传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 工作温度范围 : -20 ℃ ~ 60 ℃ ;

　　b) 测量范围 :0 bit/min~ 250 bit/min;

　　c) 测量精度 :1% FS。

　　5.4.2 血氧浓度传感器(血氧饱和度)

　　主要技术要求如下 :

　　a) 工作温度范围 :0 ℃ ~ 50 ℃ ;

　　b) 测量范围 :50% ~ 100% ;

　　c) 血氧饱和度检测准确度 :85% ~ 100%为 ±1%;70% ~ 84%为 ±2%;50% ~ 69%为 ±3% ;

　　d) 重复性应不大于 0. 05。

　　5.4.3 植物茎流传感器

　　针式植物茎流传感器主要技术要求如下 :

　　a) 测量参数 :植物茎体流速(g/h) ;

　　b) 探针直径 :1. 5 mm;

　　c) 探针长度 :33 cm、43 cm、63 cm;

　　d) 适合树干直径 :大于 150 mm;

　　e) 输出电压 :0 mV~ 100 mV。

　　包裹式植物茎流传感器主要技术要求如下 :

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　　GB/T 43816—2024

　　a) 测量参数 :植物茎体流速(g/h) ;

　　b) 适合树干直径 :2 mm~ 150 mm;

　　c) 输出电压 : -2. 5 mV~ 2. 5 mV。

　　5.4.4 植物茎体水分传感器

　　主要技术要求如下 :

　　a) 测量参数 :植物茎体含水率 ;

　　b) 测量范围 :0% ~ 100%(体积含水率) ;

　　c) 测量误差 : ±3% ;

　　d) 输出信号 :0 V~ 5 V,0 mA~ 100 mA,RS485;

　　e) 响应时间 :不大于 2 s;

　　f) 适合树干直径 :30 mm~ 120 mm。

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　　GB/T 43816—2024

　　参 考 文 献

　　[1] LY/T 2413. 2—2015 林业物联网 第 2 部分 :术语

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