DB37T4735设施蔬菜物联网技术要求

Q/LB.□XXXXX-XXXXDB37/T4735—2024目次TOC\o"1-1"\h\t"标准文件_一级条标题,2,标准文件_附录一级条标题,2,"前言 II1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14缩略语 25总体架构 26技术要求 36.1感知控制层 36.2网络传输层 56.3应用服务层 67安全要求 67.1系统安全 67.2数据安全 67.3接入安全 77.4通信安全 78运行维护要求 78.1基本要求 78.2软件运维 78.3硬件运维 7参考文献 8前言本文件按照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。本文件由山东省农业农村厅提出并组织实施。本文件由山东省农业标准化技术委员会归口。设施蔬菜物联网通用技术要求范围本文件规定了设施蔬菜物联网的总体架构、技术要求、安全要求、运行维护要求。本文件适用于设施蔬菜物联网的设计、研发、布设、改造和运维，其它农业经济作物大棚建设参照执行。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/T15629.15信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第15部分：低速无线个域网（WPAN）媒体访问控制和物理层规范GB/T18657.3远动设备及系统第5部分：传输规约第3篇：应用数据的一般结构GB/T22239—2019信息安全技术网络安全等级保护基本要求GB/T30269.901信息技术传感器网络第901部分：网关：通用技术要求GB/T33745物联网术语GB/Z38623—2020智能制造人机交互系统语义库技术要求GB/T40684—2021物联网信息共享和交换平台通用要求GB/T41187—2021农业物联网应用服务GB/T51243物联网应用支撑平台工程技术标准YD/T3749.1—2020物联网信息系统安全运维通用要求第1部分：总体要求DB37/T2873农业物联网平台基础数据元术语和定义GB/T33745界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

设施蔬菜greenhousevegetables在具有一定环境控制功能的设施内栽培的蔬菜。[来源：NY/T3832—2021，3.1]

物联网internetofthings通过感知设备，按照约定协议，连接物、人、系统和信息资源，实现对物理和虚拟世界的信息进行处理并作出反应的智能服务系统。[来源：GB/T33745—2017，2.1.1]

最大亮度maximumluminanceLED显示屏各基色在最高灰度级、最高亮度级时的亮度。全彩色LED显示屏为规定色温下的白场亮度。[来源：SJ/T11141—2017，3.11]

人机交互系统human-computerinteractionsystem执行和/或支持执行人与机器之间进行交互的系统。面向智能制造的人机交互系统可以基于自然语言处理，语义理解，知识推理，语音识别和图片识别等技术，在智能制造过程中为企业内部人员提供服务，解决包括工控键盘、操作屏等问题。[来源：GB/Z38623—2020，3.2]缩略语下列缩略语适用于本文件。CO2：二氧化碳（CarbonDioxide）JSON：一种轻量级的数据交换格式（JavaScriptObjectNotation）LoRa：远距离无线电，一种低功耗局域网无线标准（LongRangeRadio）MQTT：消息队列遥测传输协议（MessageQueuingTelemetryTransport）pH值：酸碱度(PondusHydrogenii)RH：相对湿度（RelativeHumidity）RS：推荐标准（RecommendedStandard）总体架构设施蔬菜物联网包括感知控制层、网络传输层、应用服务层三部分，总体架构如图1所示。总体架构图感知控制层是设施蔬菜物联网实现信息采集和环境调控的终端，应具备信息采集、智能控制功能。网络传输层是设施蔬菜物联网的基础支撑网络，完成感知控制层与应用服务层之间的数据传输，应具备数据传输、协议解析与转换、网络管理、网络融合功能。应用服务层用于设备管理、数据处理、提供服务等，应具备共性基础服务、设施生产服务、种植管理服务等功能，并包含人机交互服务系统模块。技术要求感知控制层感知设备感知范围设施蔬菜物联网的感知设备应具有采集相关参数、信息的功能，包括但不限于以下内容。气象参数：空气温度、空气湿度、CO2浓度、光照强度等。土壤参数：土壤温度、土壤湿度、土壤电导率、土壤pH值等。蔬菜生理参数：叶面温度、叶面湿度、株高、果实大小等。营养液参数：液位、水温、电导率、溶解氧、pH值等。蔬菜病害图像信息，见表1。蔬菜病害图像信息采集部位采集图像信息植物叶片淡灰黄色水渍病斑、浅黄色病斑、黑色水渍状病斑、黑色坏疽状病斑、黑色斑点、白色疱斑、黄绿色疱斑、萎蔫、腐烂、枯死叶等植物茎部淡灰黄色水渍病斑、黑色水渍状病斑、黑色坏疽状病斑、黑色斑点、萎蔫、腐烂等植物根部淡灰黄色水渍病斑、腐烂、凋萎、枯死等果实黑色水渍状病斑、黑色坏疽状病斑、黑色斑点等性能要求常用感知设备主要测量性能参数要求见表2。常用感知设备的主要性能参数项目传感设备类型测量范围误差范围分辨率测量频次气象参数空气温度传感器-30 ℃～100 ℃±0.5 ℃≤0.1 ℃实时监测空气湿度传感器0%～100%RH±5%RH≤1%RH实时监测CO2浓度传感器0 ppm～2 000 ppm±40 ppm≤1 ppm实时监测光照度传感器0 lux～200 000 lux±5%lux≤10 lux实时监测空气温度传感器-30 ℃～100 ℃±0.5 ℃≤0.1 ℃实时监测土壤参数土壤温度传感器-20 ℃～50 ℃±0.5 ℃≤0.1 ℃实时监测土壤湿度传感器0%～100%±3%≤0.1%实时监测土壤电导率传感器0 uS/cm～20 000 uS/cm±3%a±5%b10 uS/cmc50 uS/cmd实时监测pH值传感器0～14±0.1≤0.01实时监测表2常用感知设备的主要性能参数（续）项目传感设备类型测量范围误差范围分辨率测量频次蔬菜生理参数叶面温度传感器-30 ℃～100 ℃±0.5 ℃≤0.1 ℃实时监测株高参数采集设备0 cm～100 cm±0.1 cm≤0.01 cm2次/天果实直径采集设备0 cm～30 cm±0.1 cm≤0.01 cm2次/天营养液参数液位传感器0 m～1 m±0.2%≤0.01 m实时监测水温传感器-30 ℃～100 ℃±0.5 ℃≤0.1 ℃实时监测pH值传感器0～140.1≤0.01实时监测营养液电导率参数采集设备0 uS/cm～20 000 uS/cm±3%e±5%f10 uS/cmg50 uS/cmh实时监测溶解氧传感器0 mg/L～20 mg/L±1%≤0.01 mg/L实时监测蔬菜病害图像信息图像信息采集设备应满足支持的图像格式包括JPEG、PNG等，图像分辨率应不低于1 920×1 080；水平分辨力应不低于900 TVL；最大亮度鉴别等级应不低于10级；图像质量主观评价在环境光照不低于300 lux时，最大亮度鉴别等级应不低于5级实时监测传感器的测量精度值测量条件：室温25 ℃。土壤湿度是指相对饱和含水量。a土壤电导率测量范围在0 uS/cm～10 000 uS/cm的应用场景下，传感器应满足的误差范围要求。b土壤电导率测量范围在10 000 uS/cm～20 000 uS/cm的应用场景下，传感器应满足的误差范围要求。c土壤电导率测量范围在0 uS/cm～10 000 uS/cm的应用场景下，传感器应满足的分辨率要求。d土壤电导率测量范围在10 000 uS/cm～20 000 uS/cm的应用场景下，传感器应满足的分辨率要求。e营养液电导率测量范围在0 uS/cm～10 000 uS/cm的应用场景下，采集设备应满足的误差范围要求。f营养液电导率测量范围在10 000 uS/cm～20 000 uS/cm的应用场景下，采集设备应满足的误差范围要求。g营养液电导率测量范围在0 uS/cm～10 000 uS/cm的应用场景下，采集设备应满足的分辨率要求。h营养液导率测量范围在10 000 uS/cm～20 000 uS/cm的应用场景下，采集设备应满足的分辨率要求。布设要求气象参数传感器的布设符合以下要求：空气温湿度传感器应布设在无遮挡、不受光线直射或其它温度源辐射范围内的位置；宜安装于监测区域中央，距地面垂直高度1.5 m；光照强度传感器应布设在四周无遮挡光源的位置；大气压强传感器宜布设在监测区域中央，距地面垂直高度1.5 m；每平方公里应至少部署1套气象参数传感器。土壤参数传感器的布设符合以下要求：传感器应埋于土壤中，根据栽培的设施蔬菜种类确定埋层深度；宜安装于监测区域中央，平行于地面垂直插入蔬菜根区中部；不应在空穴或气孔处安装；在插拔传感器时，宜避免在同一位置重复操作；布设点宜考虑影响传感器测量精度的因素，包括土壤密度和组成的变化、碎石、植物根系、蚯蚓松动效应、土壤的排水状态、土壤表层的水分挥发等；1个作物或品种应至少部署1套土壤参数传感器。营养液参数传感器的布设符合以下要求：营养液传感器宜布设在管道出口中央位置；1个灌溉管路应至少部署1套营养液参数传感器。控制设备控制方式控制设备应能通过与感知设备和网关设备相连接，执行上传和下发命令，控制设施蔬菜生产过程中的环境信息、土壤信息、营养液信息等参数，主要控制方式包括但不限于以下内容。自动化控制：提前设定好运行逻辑，在作物生长周期内自动化运行。按阈值控制：根据监测数据，控制农业设施内其他设备的运行状态，使某个指标维持在某一特定范围内。按时间控制：根据特定的启停时间，改变运行设备的运行状态。控制因素表3给出了控制设备的控制因素。控制因素类型控制因素温度土壤温度、空气温度湿度土壤湿度、空气湿度光照光照强度电导率土壤电导率其他CO2含量、农药喷洒量、病虫害情况网络传输层基本要求应符合以下要求：覆盖设施内所有传感设备，同时保证数据传输的准确性；网络传输层所有设备支持远程控制状态监控及对故障的诊断和恢复；支持路由安全机制和数据安全机制，对感知数据进行加密传输；具有良好的可扩充性和升级能力。设备要求网络传输层设备应符合GB/T30269.901的要求。数据传输要求网络传输层的数据传输应符合DB37/T2873的要求。接口要求网络传输层的数据接口应符合以下要求。北向接口：至少能接入有线通信网、无线通信网、卫星通信网等远程通信网络之一。南向接口：符合GB/T15629.15的要求。其它接口：支持用于数据测试、程序调试等外接设备所需的相关接口，并符合相关标准的规定。传输协议要求传输协议符合以下要求：智能控制设备与平台之间通过MQTT等通用协议进行数据通信，数据内容采用JSON字符串方式；智能控制箱与平台之间按照GB/T18657.3规定的增强性三层参考模型，制定实用的帧结构，传输顺序为高位在前，低位在后，高字节在前，低字节在后；传感器与智能控制箱之间的通讯综合考虑安装条件和成本，选择合适的通讯方式，宜选择RS485串行有线通讯，可通过内嵌LoRa通讯模块的方式实现无线通讯。应用服务层模块要求各服务模块应符合以下要求：共性基础服务系统模块符合GB/T41187—2021中5.2的要求；设施生产服务系统模块符合GB/T41187—2021中5.3.2的要求；种植管理服务系统模块至少包含作业指导应用功能；人机交互服务系统模块符合GB/Z38623—2020中第5章的要求。性能要求各模块性能应符合以下要求：应用服务层数据管理及服务支撑符合GB/T40684—2021的相关要求；人机交互系统服务模块终端设备技术要求符合GB/T51243的要求。安全要求系统安全设施蔬菜物联网系统应符合GB/T22239—2019中第7章的要求。设施蔬菜物联网系统应具有安全自诊断功能，包括但不限于：必要的检测异常、崩溃恢复、数据备份和错误提示，对于严重故障有必要的应急措施；考虑系统中设备本身的物理安全性，具有软件篡改证据收集、防御篡改功能；设备被破坏时，具备把设备从智能系统中剥离的功能；具备自身安全问题的发现和识别能力。设施蔬菜物联网系统应具有远程配置、远程诊断、远程管理等维护功能，包括但不限于：远程修改设备参数；远程查看运行信息；远程数据备份/还原的功能；远程查看操作系统内核的状态；远程调试线程或任务；异常时的远程内核状态等功能。数据安全设施蔬菜物联网应有防范数据被内部或外部入侵者获取的措施，包括但不限于：部署安全操作系统，实