番茄设施生产数字化管控系统技术规范

番茄设施生产数字化管控系统技术规范范围本文件规定了番茄设施生产数字化管控系统的系统构成及功能要求、信息采集系统、环境智能控制系统、水肥一体化智能灌溉系统、管控平台及系统运行维护的技术要求。本文件适用于番茄设施生产数字化管控系统。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/T5080.2可靠性试验第2部分：试验周期设计GB5084农田灌溉水质标准GB/T13663.2给水用聚乙烯（PE）管道系统第2部分：管材GB/T13664低压输水灌溉用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材GB/T18149离心泵、混流泵和轴流泵水力性能试验规范精密级GB/T18690.2

农业灌溉设备微灌用过滤器第2部分：网式过滤器和叠片式过滤器GB/T20524农林小气候观测仪GB/T33694自动气候站观测规范GB/T37025信息安全技术物联网数据传输安全技术要求JB/T10296温室电气布线设计规范NY/T496肥料合理使用准则通则NY/T1107大量元素水溶肥料NY/T1363温室用铝箔遮阳保温幕NY/T1451温室通风设计规范NY/T2133温室湿帘-风机降温系统设计规范NY/T3657温室植物补光灯质量评价技术规范QX4气象台（站）防雷技术规范SL550灌溉用施肥装置基本参数及技术条件DB32/T3779茄果类蔬菜设施栽培水肥一体化技术规程术语和定义下列术语和定义适用本文件。3.1数字化管控系统digitalmanagementandcontrolsystem根据番茄在不同生育期对水肥、环境的要求，利用物联网、大数据、人工智能等信息技术实现数字化管理与智能化控制的系统。3.2信息采集系统informationacquisitionsystem由采集设施内外环境信息、设备运行信息、作物生长信息等在内的数据感知终端、通信设备、存储设备等组成的软硬件系统。3.3环境智能控制系统environmentalintelligentcontrolsystem利用湿帘、风机、内外遮阳、内保温、天窗、补光灯等控制终端设备，对设施内温度、湿度、二氧化碳、光照强度等空气环境实施智能决策与控制的软硬件系统。3.4水肥一体化智能灌溉系统waterandfertilizationintegratedintelligentirrigationsystem利用水肥一体化灌溉设备、数据采集与传输系统、数字化管控平台等，实现水肥智能化施用的软硬件系统。系统构成及功能要求4.1系统构成番茄设施生产数字化管控系统应包括信息采集系统、环境智能控制系统、水肥一体化智能灌溉系统和数字化管控平台。4.2功能要求4.2.1信息采集设备、环境智能控制设备、水肥一体化智能灌溉设备应接入互联网并与数字化管控平台交互。4.2.2数字化管控平台应至少支持手机端、电脑端两种访问方式。4.2.3信息采集系统、环境智能控制系统、水肥一体化智能灌溉系统宜模块化控制，既能独立运行，又能互联互通。信息采集系统5.1信息采集5.1.1信息采集至少包括：——室内空气环境：空气温度、空气相对湿度、光照强度、光合有效辐射、二氧化碳浓度；——室内土壤环境：土壤温度、湿度、pH值、EC值；——室外空气环境：空气温度、空气相对湿度、光照强度、光合有效辐射、雨量、风速；——水肥一体化智能灌溉系统运行信息：设备工况、参数设置、灌溉量、肥水EC值；——环境智能控制系统运行信息：控制终端设备名称、操作状态、操作时间；——作物栽培信息：育苗日期、定植日期。5.1.2信息采集还宜包括株高、茎粗、叶绿素、叶面积指数、果X数、果径、单果鲜重、可溶性固形物等在内的本体信息。5.2采集设备采集点传感器性能指标应符合表1的要求。表1传感器性能指标传感器种类性能参数空气温度传感器测量范围：-30℃~50℃；测量精度：±0.5℃；分辨率：0.1℃空气湿度传感器测量范围：0~100%；测量精度：±3%；分辨率：0.1%光照强度传感器测量范围：0~200000Lux；波长范围：380nm-730nm；土壤温度传感器测量范围：0~50℃；测量精度：±0.5℃；分辨率：0.1℃土壤湿度传感器测量范围：0~100%；测量精度：±3%；分辨率：0.1%土壤pH传感器测量范围：3~9；测量精度：±0.3；土壤EC值传感器测量范围：0~10000us/cm；测量精度：±3%；分辨率：10us/cm5.2.2室外空气环境采集设备应符合GB/T20524的规定。所有采集设备的电器稳定性应符合GB/T5080.2的规定。5.3传感器布设5.3.1室内环境传感器布设应符合以下要求：——空气环境传感器监测点应避免阳光直射，应高于番茄植株顶端20cm~30cm。空气温度传感器应距离热源不小于0.5m；——2000m2以内的温室应布设空气环境传感器不少于3套，三个采集点布设在对角线四等分的三个等分点。超过2000m2的温室，应在每500m2范围内布设空气环境传感器不少于1套，四个采集点布设在两个对角线四等分围绕中心点的四个点，其他按均匀布点原则；——土壤环境传感器应置于靠近番茄植株根部的土壤内。5.3.2室外气象站布设应符合GB/T33694和QX4的规定。5.4采集时间和频率采集时间应从番茄定植开始直到采收期结束。传感器采集频率每15min至少1次；设备运行状态和参数设置采集频率每5min至少1次；灌溉量、肥水EC值采集频率每1h至少1次。5.5数据传输5.5.1应具有通用数据通信接口，支持有线或无线数据传输。5.5.2数据传输安全应符合GB/T37025的要求。6环境智能控制系统6.1系统组成6.1.1环境智能控制系统由控制柜和控制终端设备组成。6.1.2控制柜应置于温室入口侧，所有控制输出应与配电柜连接，有联网通信接口，电气设计应符合JB/T10296的要求。6.1.3控制终端设备应包括湿帘、风机、内外遮阳、内保温、天窗、补光灯等。设备选择应满足以下要求：——降温系统：应符合NY/T2133的要求；——遮阳保温系统：选用铝箔遮阳保温网或由贴塑铝箔制成的温室遮阳产品时，应符合NY/T1363的要求；——通风系统：应符合NY/T1451的要求；——补光灯：根据作物生长发育所需的光照强度等指标，选择适宜的植物补光灯，补光灯质量应符合NY/T3657的要求。6.2环境控制要求6.2.1温室内温度应控制在10℃-35℃。白天适宜温度为25℃-28℃，夜晚适宜温度为15℃-17℃。6.2.2温室内空气相对湿度应控制在45%-65%。6.2.3白天温室内光照强度应控制在3000Lux-70000Lux。白天适宜控制范围为10000Lux-35000Lux。6.3环境智能决策与控制应利用室内空气环境、室内土壤环境、室外空气环境、环境智能控制系统运行和作物等信息，确定室内环境控制终端设备的执行状态，形成终端设备调节方案，利用数字化管控平台实现智能化环境控制。7水肥一体化智能灌溉系统7.1系统组成7.1.1水肥一体化智能灌溉系统应包括水源、首部枢纽（动力泵、过滤器、施肥器、肥液贮存罐、控制与测量设备）和输水管网（主干管、支管、毛管、滴箭头或滴灌带、控制与测量设备）。7.1.2水源包括地下水、库水、河水等，水质应满足GB5084的要求。7.1.3动力泵规格根据灌水器总流量确定，应符合GB/T18149的要求。7.1.4过滤器应符合GB/T18690.2的要求。7.1.5施肥器应符合SL550的要求，可根据实际需求选择文丘里施肥器或注肥泵法施肥器。7.1.6输水管网使用的管材应符合GB/T13663.2或GB/T13664的要求。7.1.7灌水器采用滴箭头或滴灌带，流量宜为1.6L/h~4L/h，箭头间距或孔间距根据实际株距确定。7.2系统布设系统布设应满足DB32/T3779的要求。7.3肥料选择水肥一体化智能灌溉系统使用的肥料选择应符合NY/T496、NY/T1107的规定。不同生长期施肥方案见DB32/T3779。7.4智能灌溉决策与控制智能灌溉决策与控制应利用设施内空气温湿度、光照强度、土壤温湿度、土壤EC值、作物生长状态等因素，确定灌溉起始和结束时间、灌溉总量、灌溉频率以及灌溉液适宜的EC、pH，形成灌溉方案，利用数字化管控平台实现智能化灌溉。8管控平台8.1平台架构平台按照“五个层级”和“两大体系”架构开发建设。五个层级包含数据采集层、数据治理层、管控中台层、应用层和展示层。两大体系包含标准规范与管理制度体系和安全运行维护保障体系。架构见图1。图1番茄设施生产管控平台架构8.2服务器选择服务器应满足以下要求：——处理器：4个核心数，2.1GHzCPU主频及以上；——内存空间：16GBRAM及以上；——硬盘空间：1TB及以上；——显示卡：支持1024×768及以上分辨率的高彩色显示适配器。8.3平台数据管控平台的数据应涵盖设施番茄种植中的全面数据，至少应包括环境监测数据、土壤监测数据、水肥监测数据、硬件管理设备状态数据，图像、视频监控等非结构化数据，以及机构、用户、温室、番茄种植（品种、土壤、种植面积、定植日期、轮灌区）等基本数据。8.4平台功能8.4.1管控平台应能实现包括数据存储、数据清洗、数据诊断、数据融合、数据预测以及可视化展示的数据处理功能。管控平台应具备对数据、传感器和控制设备运行等异常情况报警的功能，包括报警订阅、报警历史查询和报警设置等。8.4.3管控平台的管理配置应包括用户管理和设备资源管理。用户管理应包括用户角色划分、用户权限设置功能。设备资源管理应包括传感器、控制终端设备的增加、删除、修改和查询。9系统运行维护9.1信息采集系统9.1.1使用前应对传感器、通信设备进行现场检查、校验。9.1.2应定期检查、维护采集设备缺损、受潮、松动情况，每XX少1次。9.1.3应定期检查、标定采集设备测量精度，每年至少1次。9.1.4采收结束后，应将采集设备断电或拆卸电池后放置安全处保管。9.2环境智能控制系统应定期对控制柜、控制终端设备检测、保养，每年至少1次。9.3水肥一体化智能灌溉系统9.3.1应定期清洗、检修过滤器