AI物联网农牧协同智能控制系统规范征求意见稿

1T/CASMEXXXX—XXXXAI物联网农牧协同智能控制系统规范本文件规定了AAI物联网农牧协同智能控制系统的总体架构、功能模块、关键技术、性能要求、测试方法、实施步骤以及文档和培训要求。本文件适用于AI物联网农牧协同智能控制系统的建设、运行和管理。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/T20273信息安全技术数据库管理系统安全技术要求GB/T25000.51-2016系统与软件工程系统与软件质量要求和评价（SQuaRE）第51部分：就绪可用软件产品（RUSP）的质量要求和测试细则GB/T28452信息安全技术应用软件系统通用安全技术要求GB/T36951信息安全技术物联网感知终端应用安全技术要求GB/T37025信息安全技术物联网数据传输安全技术要求GB/T39786-2021信息安全技术信息系统密码应用基本要求GB/T41782.1物联网系统互操作性第1部分：框架GB/T41782.2物联网系统互操作性第2部分：网络连通性YD/T3802-2020电信网和互联网数据安全通用要求3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.13.2AI物联网AIinternetofthings人工智能与物联网技术相结合，通过数据采集、传输和分析，实现智能化的控制和管理。3.33.4智慧牧场smartranch利用现代信息技术，对牧场环境和生产过程进行实时监控和智能化管理，提高生产效率和管理水平。3.53.6混合总线技术hybridbustechnology结合多种通信总线技术，实现设备间的互联互通。4系统架构及功能规划4.1系统组成及总体架构AI物联网智慧牧场系统包括农业物联网边缘中间件系统、现场混合总线技术、自组织无线分布式协同控制系统、农业微环境多因子调控算法模型、超低功耗的物联网专用芯片。总体架构分为三层：感知层、网络层和应用层。每一层都通过标准化接口进行数据交互，实现系统的整体协调。系统应用示意图如图1所示。2T/CASMEXXXX—XXXX图1AI物联网智慧牧场系统的组成及架构示意图4.2农业物联网边缘中间件系统4.2.1系统组成4.2.1.1末端设备管理模块管理连接到系统的各类传感器和末端设备，负责数据采集和状态监控。4.2.1.2逻辑设备管理模块管理虚拟设备，协调不同设备间的协同工作。4.2.1.3感知事件缓存管理模块缓存实时采集的感知数据，提供高效的数据读取和写入能力。4.2.1.4感知事件分发管理模块根据预设规则和算法，将感知事件分发到相应的处理模块或设备。4.2.1.5中间件控制服务接口提供标准化的API接口，供上层应用调用。4.2.1.6系统配置模块负责系统的配置管理，通过WEB界面进行人机交互，接收操作指令并执行配置操作。4.2.2系统功能4.2.2.1数据采集与处理4.2.2.1.1数据采集通过末端设备管理模块，采集环境和动物体征数据。4.2.2.1.2数据处理进行数据的初步处理，过滤和校正不良数据。4.2.2.2设备管理4.2.2.2.1设备注册管理和维护连接到系统的各类设备，确保其正常运行。4.2.2.2.2设备监控实时监控设备的运行状态，及时发现和处理故障。3T/CASMEXXXX—XXXX4.2.2.3事件处理与分发4.2.2.3.1事件识别识别和分类感知事件。4.2.2.3.2事件分发将处理后的事件结果分发到相应的设备或模块，执行相应的操作。4.2.3配置与管理4.2.3.1基于WEB的人机界面4.2.3.1.1界面设计提供友好和直观的人机交互界面，方便用户进行系统配置和管理操作。4.2.3.1.2操作简便用户通过浏览器即可访问和管理系统，无需复杂操作。4.2.3.2配置操作与管理4.2.3.2.1系统配置通过系统配置模块，对末端设备、逻辑设备和感知事件进行配置。4.2.3.2.2操作管理记录和管理用户的操作日志，确保操作的可追溯性。4.3感知设备组网与控制技术4.3.1现场混合总线技术4.3.1.1现场骨干组网4.3.1.1.1在现场部署高性能无线通信节点，构建骨干网络。4.3.1.1.2通过优化数据传输路径，提高数据传输的效率和可靠性。4.3.1.2总线接入4.3.1.2.1实现串行总线和网络总线的无缝接入。4.3.1.2.2确保不同类型设备之间能够互联互通，实现数据共享。4.3.2自组织无线分布式协同控制系统4.3.2.1路由质量（Qos）路由4.3.2.1.1根据网络资源情况，选择最优路由，确保数据传输的质量和可靠性。4.3.2.1.2根据网络负载和变化情况，动态调整路由策略。4.3.2.2网络资源管理4.3.2.2.1合理分配和管理网络资源，确保各设备的通信需求。4.3.2.2.2优化数据传输路径，提高系统的整体性能。4.4农业微环境多因子调控算法模型4.4.1参数设定4.4.1.1温度控制4.4.1.1.1通过传感器实时监测牧场环境温度。4.4.1.1.2根据温度变化，自动调节环境控制设备，确保适宜的生长条件。4T/CASMEXXXX—XXXX4.4.1.2湿度控制4.4.1.2.1监测牧场环境湿度，防止过高或过低影响动物健康。4.4.1.2.2根据湿度变化，自动调整加湿或除湿设备。4.4.1.3氨气控制4.4.1.3.1实时监测氨气浓度，确保空气质量。4.4.1.3.2根据氨气浓度，调节通风系统，保持良好的空气流通。4.4.1.4二氧化碳控制4.4.1.4.1监测二氧化碳浓度，维持空气质量。4.4.1.4.2根据监测结果，采取相应的调控措施。4.4.1.5负压控制4.4.1.5.1通过负压系统调节空气流通，净化环境。4.4.1.5.2根据环境变化，实时调整负压系统参数。4.4.2协同控制策略4.4.2.1多因子协同4.4.2.1.1结合温度、湿度、氨气、二氧化碳等多种参数，进行综合控制。4.4.2.1.2通过协同控制，优化牧场环境，提高动物生长条件。4.4.2.2调控算法模型4.4.2.2.1基于多因子数据，应用先进算法模型进行分析。4.4.2.2.2通过算法模型，实现对环境的精准控制，提高系统的智能化水平。4.5超低功耗物联网芯片4.5.1动物体征监测芯片4.5.1.1功能概述动物体征监测芯片可通过接触式测温，实现对动物体温的高精度监测。芯片集成了高精度温度传感器和数据处理单元，应能够实时采集和分析动物体温数据。4.5.1.2测温精度芯片的测温精度宜达到0.01℃,确保监测数据的准确性和可靠性。4.5.1.3监测时长芯片宜采用超低功耗设计，支持长时间连续监测，满足长期数据采集需求。4.5.2设备无线控制芯片4.5.2.1功能描述设备无线控制芯片实现设备控制器的小型化和数字化。芯片应集成了无线通信模块和控制逻辑，实现对设备的远程控制和状态监测。4.5.2.2小型化与数字化芯片采用集成化设计。通过数字化控制，可实现更精确的设备管理和控制，提高系统的智能化水平。5系统性能要求5.1数据处理性能5T/CASMEXXXX—XXXX5.1.1系统应具备高效的数据处理能力，能够实时分析和处理大量感知数据。5.1.2数据处理模块应具备高性能的处理器和内存，以应对复杂的计算和大量的数据流。5.2网络稳定性5.2.1系统应确保网络通信的稳定性和可靠性，防止数据丢失和传输延迟。5.2.2网络层宜采用先进的通信协议和路由技术，提供高带宽和低延迟的网络服务。5.3系统可靠性5.3.1系统应具备高可靠性，保证在各种工作环境下稳定运行。5.3.2系统设计需要考虑冗余备份和故障恢复机制，确保在出现硬件或软件故障时，系统能够快速恢5.3.3系统数据库安全应符合GB/T20273的规定。5.4功耗管理5.4.1系统应采用低功耗设计，延长设备使用寿命，降低运行成本。5.4.2功耗管理模块需要实时监测和调节设备的功耗，优化能源使用，确保系统在低功耗模式下仍能正常运行。6安全要求6.1访问控制6.1.1系统安全应符合GB/T28452的规定。6.1.2实施多级用户权限管理，不同级别用户只能访问相应权限范围内的数据和功能。6.1.3使用强密码策略，定期要求用户更换密码，并禁止重复使用旧密码。6.1.4采用双因素认证（2FA）机制，提高用户身份验证的安全性。6.1.5系统自身以及与其他体系的网络连通性应符合GB/T41782.2的要求。6.2网络安全6.2.1部署防火墙和入侵检测系统（IDS），实时监控和防御网络攻击。6.2.2所有网络通信应采用加密协议（如SSL/TLS）保护数据传输安全。6.2.3定期进行漏洞扫描和渗透测试，及时修补系统安全漏洞。6.3数据保护6.3.1对敏感数据进行加密存储，确保数据在存储和传输过程中均受到保护。6.3.2建立数据备份和恢复机制，定期备份数据并验证备份的完整性和可用性。6.3.3实施数据访问日志记录，定期审计数据访问行为，发现和处理异常访问。7系统验收7.1环境监测功能7.1.1能够实时准确地采集和传输农牧环境中的温度、湿度、光照、空气质量等关键参数。7.1.2具备数据存储和历史查询功能，可追溯至少6月的环境数据。7.2设备控制功能7.2.1能够远程控制农牧设备，如通风设备、灌溉设备、照明设备等，且控制响应时间不超过5s。7.2.2控制指令执行的准确性应达到100%，无错误操作。7.2.3具备设备故障报警和自动保护机制，例如当设备过载时能自动停机并发出警报。7.3智能决策功能7.3.1系统应基于采集到的环境数据和预设的策略，自动生成合理的控制决策，如根据温度和湿度自6T/CASMEXXXX—XXXX动调整通风。7.3.2智能控制系统终端数据传输应符合GB/T37025的要求。7.4系统基本功能验收7.4.1系统互操作性应符合GB/T41782.1的要求。7.4.2按GB/T25000.51-2016进行软件质量的验证，验证项目应符合第5章的要求。7.4.3通过测试用例验证系统在各种使用场景下的功能表现。7.4.4应验证系统对农牧设备和传感器数据的采集准确性。7.4.5应验证数据在传输过程中的完整性和准确性，确保无数据丢失或篡改。7.4.6应测试系统的AI算法在实际场景中的表现，确保分析结果准确可靠。7.4.7应验证系统能根据分析结果做出正确的自动化决策和控制操作。7.5扩展性7.5.1系统应具备良好的扩展性，能够方便地添加新的传感器和控制设备。7.5.2支持软件