TGXAS-数字蔗田 甘蔗农业物联网基础数据采集规范编制说明

STYLEREF标准文件_文件编号错误!使用“开始”选项卡将标准文件_文件编号应用于要在此处显示的文字。团体标准《数字蔗田甘蔗农业物联网基础数据采集规范》（征求意见稿）编制说明一、项目来源根据《广西标准化协会关于下达2023年第九批团体标准制修订项目计划的通知》（桂标协〔2023〕49号）文件精神，由广西壮族自治区农业科学院提出，广西壮族自治区农业科学院、广西糖业集团有限公司、广西凤糖生化股份有限公司、广西泛糖科技有限公司、广西大学、广西壮族自治区地质调查院、广西前沿智能科技有限公司、桂林电子科技大学、广西农业职业技术大学、中粮崇左糖业有限公司、中国农业科学院、中国农业大学、广西田之源农业科技有限公司、广西博庆食品有限公司、广西亚热带经济作物研究所、北京市农林科学院信息技术研究中心、南宁职业技术学院、中国科学院微生物研究所、来宾市农业科学院、捷佳润科技集团股份有限公司、广西丹桂鲜农科技发展有限公司、河池市农业科学研究所、柳州市农业科学研究中心、百色市农业科学研究所、广西南亚热带农业科学研究所、广西田林福生农业有限公司、广西航天宏图信息技术有限公司、广西甘化集团有限公司、南宁糖业股份有限公司、广西甘蔗生产服务有限公司、扶绥县农业科学研究所、广西气象科学研究所等单位共同起草的团体标准《数字蔗田甘蔗农业物联网基础数据采集规范》（项目编号：2023-0905）已获批立项。二、项目背景及目的意义数字蔗田”是指将遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）技术（下称3S技术）以及多（高）光谱、计算机、通讯、大数据、自动化、人工智能等工程技术与农学、数学、物理学、地理学、土壤学、遗传学、生理生态学、生物信息学等农业基础学科有机地结合起来，实现在甘蔗育、繁、推、耕、种、管、收过程中对其“三生”（生命、生产、生态）现象从宏观、中观到微观的实时数据监测和定期信息获取，生成动态空间信息系统，并通过数字化可视化技术对甘蔗“三生”现象及过程进行模拟，以达到合理利用农业资源、降低生产成本、改善生态环境，最终实现提高甘蔗产量和蔗糖分的一种生产模式。甘蔗农业物联网平台基础数据是其重要的一个环节，规范甘蔗农业大数据的采集对象、采集方式、采集原则、采集流程、采集指标、采集工具、采集范围、采集精度、采集频率等。根据国家给予广西1150万亩糖料蔗生产保护区目标任务和广西竞争性农产品的发展趋势，广西将“十四五”期间糖料蔗种植面积调控在1000～1150万亩之间，在生产的各个环节中存在各种需要监测的环境数据、生产数据以及各类作业技术参数，用于甘蔗生产指导。然而，在监测手段上，往往还是采用人工监测的方式进行，造成采集数据的精准度与覆盖面，难以实现现代农业生产体系所要求的管理精度，不利于甘蔗种植生产的品质提升与市场竞争力的增强。利用物联网平台对甘蔗基础数据进行采集有诸多优势。一是数据提取多元化，大数据平台根据纸媒存储磁带、软盘、光盘等存储媒介的不同,开放不同的数据提取方法。二是异源数据共享，大数据平台开放通用数据接入端口，适配使用不同技术开发的信息系统。三是数据信息直采，大数据平台利用传感器、RFID、二维码、GPS遥感等技术,实时直接采集温度、湿度、种植面积信息。甘蔗种植具有种植范围广、监测点多、布线复杂等特征，很难兼顾到农田的方方面面，但是利用物联网技术可以让大田农业也能实现精耕细作的发展目标。随着不同农业生产条件，如土壤类型、灌溉水源、灌溉方式及种植作物等统筹划分各类型区，然后，再在各类型区域里选取具有典型性的地块，建设含有土壤水含量、地下水位量和降雨量等水文信息的具有自动采集和传输功能的监测点。通过灌溉预报和信息监测时报两个系统，获取农作物最佳灌溉时间、灌溉用水量等，定期向群众发布相关信息，科学指导农民灌溉。当前甘蔗大量应用水肥一体化灌溉设备以及配套环境监测传感器，农业物联网技术应用广泛。虽然农业数字化得到了迅猛发展，但是依旧存在一些问题。如采集技术停留表面，缺乏推广、采集标准存在差异、采集数据不全面等。通过制定广西地方标准《数字蔗田甘蔗农业物联网基础数据采集规范》，以标准为抓手，切实解决广西甘蔗产业目前存在的问题，为广西糖业数字升级提供标准支撑和理论指导，对规范和提升甘蔗农业物联网平台基础数据采集水平，推动广西糖业高质量发展具有重要意义。三、项目编制过程（一）成立标准编制工作组团体标准《数字蔗田甘蔗农业物联网基础数据采集规范》项目任务下达后，广西壮族自治区农业科学院成立了标准编制工作组，起草单位制定了起草编写方案与进度安排，明确任务职责，确定工作技术路线，开展标准研制工作。具体标准编制工作由广西壮族自治区农业科学院、广西糖业集团有限公司、广西凤糖生化股份有限公司、广西泛糖科技有限公司、广西大学、广西前沿智能科技有限公司等起草单位组成标准编制工作组，编制工作组下设三个小组，分别是资料收集组、草案编写组、标准实施组。资料收集组负责国内外有关甘蔗农业物联网基础数据采集的文献资料的查询、收集和整理工作，查阅前人对甘蔗农业物联网基础数据采集研究情况和目前科学界对甘蔗农业物联网基础数据采集的研究进展。草案编写组负责起草标准草案、征求意见稿和标准编制说明、送审稿及编制说明的编写工作，包括后期召开征求意见会、网上征求意见，以及标准的不断修改和完善。标准实施组负责《数字蔗田甘蔗农业物联网基础数据采集规范》团体标准发布后，组织科研院所、相关企业开展标准宣贯培训会，对标准进行详细解读，让相关人员了解标准，并根据标准对甘蔗农业物联网基础数据采集进行实践验证和运用，保证甘蔗农业物联网基础数据的准确性和完整性，并对标准实施情况进行总结分析，不断对团体标准提出修正意见。（二）查阅标准及文献资料标准编制工作组收集了国内有关“甘蔗农业物联网基础数据采集”相关文献资料。主要有：GB/T36625.3-2021《智慧城市数据融合第3部分：数据采集规范》GB/T/38619-2020《工业物联网数据采集结构化描述规范》LY/T2930-2017《林业数据采集规范》DB37/T3553-2019《茶树物联网平台数据采集规范》DB37/T2874-2016《农业物联网平台基础数据采集规范》DB23/T3280-2022《农业物联网平台基础数据采集规范》DB50/T1205-2022《农业物联网生产环境数据采集规范》DB1301/T331-2020《设施农业物联网数据采集指南》DB5101/T33-2018《农业物联网平台基础信息采集要求》等。（三）研讨确定标准主体内容标准编制工作组在对收集的资料进行整理研究之后，标准编制工作组召开了标准编制会议，对标准的整体框架结构进行了研究，并对标准的关键性内容进行了初步探讨。经过研究，标准的主体内容确定为术语和定义、采集方式及内容、采集过程、数据采集质量控制、数据存储与传输、数据采集安全控制。（四）立项讨论、形成草案、征求意见稿2023年2月-3月，标准起草工作小组进行了广泛实地调研工作，查阅了大量的国内外文献资料，对甘蔗农业物联网基础数据采集的前人研究成果进行系统总结。形成了标准的基本构架，对主要内容进行了讨论并对项目的工作进行了部署和安排。2023年4月-5月，在前期工作的基础之上，通过理清逻辑脉络，整合已有的参考资料中有关甘蔗农业物联网基础数据采集要求，并结合广西壮族自治区农业科学院实验研究的基础上，按照简化、统一等原则编制完成团体标准《数字蔗田甘蔗农业物联网基础数据采集规范》（草案）。2023年6月-9月，标准编制工作组深入各地市数字蔗田应用示范基地以及自治区农科院甘蔗所进行调研，实际征求相关单位意见，并多次组织召开会议，对标准草案进行反复修改和研究讨论，形成团体标准《数字蔗田甘蔗农业物联网基础数据采集规范》（征求意见稿）和（征求意见稿）编制说明。四、标准制定原则1、实用性原则本文件是在充分收集相关资料和文献，分析甘蔗农业物联网基础数据采集当前现状，在现有国家、行业标准相关农业物联网基础数据采集要求的基础上，结合广西壮族自治区农业科学院、广西大学等单位多年的实验研究、实践经验总结起草的。符合当前甘蔗农业物联网基础数据采集的相关要求，保证甘蔗农业物联网基础数据的准确性和完整性，并对标准实施情况进行总结分析，不断对团体标准提出修正意见。2、协调性原则本文件编写过程中注重与标准体系相关法律法规的协调问题，在内容上与现行法律法规、标准协调一致。3、规范性原则本文件严格按照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》的要求和规定编写本标准的内容，保证标准的编写质量。4、前瞻性原则本文件在兼顾当前区内甘蔗农业物联网基础数据采集实际情况的同时，考虑到“数字蔗田”建设发展需要，在标准中体现了个别特色性、前瞻性和先进性的条款，作为对甘蔗农业物联网基础数据采集发展的指导。标准主要内容及依据来源团体标准《数字蔗田甘蔗农业物联网基础数据采集规范》主要章节内容包括术语和定义、采集方式及内容、采集过程、数据采集质量控制、数据存储与传输、数据采集安全控制。术语和定义主要依据“农业物联网”的相关定义并结合数字蔗田物联网基础数据采集的的特点对“甘蔗农业物联网”进行定义。采集方式及内容1.采集方式参照GB/T36625.3-2021《智慧城市数据融合第3部分：数据采集规范》中“7.2数据采集”的相关内容和甘蔗农业物联网基础数据采集的实际情况分别对不同的采集方式提出进要求，见图1，采集分为人工手动采集和系统自动采集两种方式。要求人工手动采集通过人工调查、人工填报、人工导人等方式获得及处理数据。在支持全量、历史数据采集；；支持条件过滤；支持采集作业管理和调度；支持数据标签；支持数据建模等方面对系统自动采集提出相关要求。图1摘自GB/T36625.3-2021，7.22.采集内容采集内容分为人工手动采集内容和系统自动采集内容两种，对于不同采集方式其采集内容也有所区别，主要根据甘蔗生长全过程的相关信息及土地情况进行拟定，系统自动采集内容主要参照相关标准及实际生产操作过程中能够实现自动采集的部分进行拟定。其中，主要根据农艺学、生态学、表型组学等学科，结合甘蔗农业生产特征对人工手动采集内容进行确定，分为四个类型，包括地块基础信息、生产资料管理、蔗田生产管理和甘蔗生长调查。地块基础信息是依据蔗农与糖厂签订的订单合同确定，内容包括地块编号、种植主体、订单合同编号、地租、面积、地块坡度、海拔、地形等。生产资料管理依据甘蔗地块作业生产过程中涉及的资料进行确定，包括耕整地类型、耕幅、耕深、耕地时间、种植行距、蔗沟深度、耕整地作业价格等。蔗田生产管理依据甘蔗生产过程中涉及的农艺技术和生产管理的内容进行确定，旨在记录和了解甘蔗生产过程中实施的管理情况，从而更好分析甘蔗农艺管理对甘蔗种植投入和甘蔗产量的影响，内容包括种植品种、种植时间、种植方式、种植深度、覆土厚度、培土高度、灌溉方式、灌溉时间、施肥时间、施肥方式、防病作业时间、防虫作业时间、防草作业时间等。甘蔗生长调查主要根据甘蔗生产过程中甘蔗生长调查情况进行确定，旨在更好对蔗地的产量产值进行调查分析，并未甘蔗后续种植和管理提供参考。内容包括调查面积、生长阶段、主苗数、发株数、病虫害类型、病虫害数、分蘖苗数、总株数、锤度、蔗糖分、实际测产等。主要参考相关农业物联网平台技术数据采集的相关内容和甘蔗生产过程中的特点及实际确定，包括控制设备和采集设备两种系统自动采集设备，在采集设备中，采集内容主要根据目前农业物联网的常规采集数据和甘蔗相关病虫害进行确定。相较于传统农业物联网平台技术数据采集内容，增加了条螟、黄螟、二点螟的数据采集内容采集过程根据采集方式将采集过程分为人工手动采集和系统自动采集两种方式，参照相关标准及根据甘蔗农业物联网基础数据采集的实际情况，分别对不同方式的采集流程和采集过程提出相关要求。对于人工手动采集，其采集流程主要包括：数据采集、数据录入、数据核查、数据入库等，对于数据核查中不合格的数据，需要中心采集，只有核查合格的数据能够分类入库存储。对于系统自动采集，其采集流程主要包括：获取采集权限、确认接口协议、数据自动采集、数据核查、数据治理、数据入库等。其中接口协议推进使用使用具有LOT模块的TCP（TransmissionControlProtocol）、UDP（UserDatagramProtocol）、CoAP（ConstrainedApplicationProtocol）、LwM2M（LightweightMachine-To-Machine）、MQTT（MessageQueueTelemetryTransport）等协议，也可根据不同传输层、数据层、应用层场景，应用不同接口协议。对于不合格的数据可以采用数据治理的方式优化治理数据，合格后方可入库，仍然不合格则需要重新采集数据。数据采集质量控制为了确保采集到的甘蔗农业物联网基础数据是合格的，需要对数据采集质量的控制提出相关要求。依据GB/T36625.3-2021《智慧城市数据融合第3部分：数据采集规范》的相关要求（图2）和甘蔗农业物联网基础数据采集的实际情况对“数字蔗田”的农业物联网基础数据采集的质量控制提出相关要求。图2摘自GB/T36625.3-2021，8.2和8.3数据存储与传输主要参照NY/T3180-2018《土壤墒情监测数据采集规范》中数据储存与传输的相关要求（图3）及甘蔗农业物联网基础数据采集过程中的实际情况进行确定。对于有线连接建议采用有线局域网或485线连接方式，通信协议采用TCP/IP、RS485等协议。对于无线连接，建议采用wi-Fi、蓝牙、2.45G、5G等方式，通信协议采用TCP/IP、Zigbee或者Rola协议。图3摘自NY∕T3180-2018，5数据采集安全控制依据GB/T36625.3-2021《智慧城市数据融合第3部分：数据采集规范》的相关要求（图4）并结合甘蔗农业物联网基础数据采集的安全实际进行确定图4摘自GB/T36625.3-2021，9国内同类标准制修订情况及与法律法规、强制性标准关系经查阅，与数据采集有关的国家标准、行业标准、地方标准和团体标准有：GB/T36625.3-2021《智慧城市数据融合第3部分：数据采集规范》规定了智慧城市数据融合过程中数据采集过程、数据采集内容、数据采集技术、数据采集质量控制及数据采集安全控制，适用于智慧城市各系统的规划设计、建设和管理，其他信息化领域的数据采集过程也可参考使用。GB/T/38619-2020《工业物联网数据采集结构化描述规范》规定了工业物联网数据采集中的数据源识别、数据构成、数据关联关系、数据展示以及数据操作的描述方法，适用于工业物联网系统数据采集模块的设计和开发。LY/T2930-2017《林业数据采集规范》规定了林业数据采集前期准备、林业数据采集过程和林业数据采集后处理等技术规范，适用于林业数据调查、数据处理、数据入库、数据编目等各环节的工作。DB37/T3553-2019《茶树物联网平台数据采集规范》规定了茶树物联网平台数据采集要求，包括数据采集方式、采集过程、采集内容等要求，适用于山东省茶产区实施物联网平台管理的茶园。DB37/T2874-2016《农业物联网平台基础数据采集规范》规定了山东省农业物联网平台基础数据的采集要求,包括数据采集方式、采集过程、采集内容等要求，适用于农业物联网平台农作物基础数据的采集,畜牧和水产类可以此为参考。DB23/T3280-2022《农业物联网平台基础数据采集规范》界定了农业物联网平台基础数据采集相关术语和定义,规定了农业物联网平台基础数据的采集方式、