DB36 T 1061-2018 农业生产现场物联网建设技术规范.pdf
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1、ICS 65.020.99 B 07 DB36 江西省地方标准 DB36/T 10612018 农业生产现场物联网建设技术规范 Technical regulations for IoT network technical construction in agricultural production site 2018 - 11 - 28发布 2019 - 06 - 01实施 江西省市场监督管理局 发布 DB36/T 10612018 I 目 次 前言 . I 引言 . III 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 功能与性能要求 . 2 5 建设要求 .
2、 7 6 施工与维护 . 9 附录A (资料性附录) 物联网通用框架及主要建设内容 . 11 附录B (资料性附录) 农业物联网开放API说明文档 . 12 DB36/T 10612018 II 前 言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由江西省农业农村厅提出并归口。 本标准起草单位:江西省农业信息中心、江西农信通科技有限公司。 本标准主要起草人:程关怀、陈勋洪、钟志宏、杨眉、姜振国、兰峰、黄友土、赵华、樊首品、熊 倩华、时黛、高蕊、郭良才、刘晓斌、罗青平、万刚。 DB36/T 10612018 III 引 言 大力推进物联网在农业生产中的应用是贯彻落实国家“互联网+
3、”行动计划的重要举措,是江西智慧 农业建设的重要内容。通过实施物联网工程,将农业生产现场按照业务分类为温室、大田、养殖、水产、 农机、植保、重点园区调度中心等类型,实现从以人力为中心向以信息和软件为中心转变的生产模式, 实现农业生产环境数据采集自动化、生产管理可视化、决策指导智能化。为规范全省农业生产现场物联 网建设标准,统一江西省农业物联网云平台数据接口标准,实现全省农业物联网大数据的分析与运用, 特制定本地方标准。 DB36/T 10612018 1 农业生产现场物联网建设技术规范 1 范围 本标准规定了农业生产现场物联网的术语和定义、功能与性能要求、建设要求及施工与维护。 本标准适用于接
4、入农业物联网云平台的农业生产现场物联网建设施工规范。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是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 11607 渔业水质标准 GB 15618 土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行) GB/T 28181 公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求 GB/T 29148 温室节能技术通则 GB/T 29765 信息安全技术 数据备份与恢复产品技术要求与测试评价方法 GB 50057 建筑物防雷设计规范 GB 50254 电气装置安装工
5、程 低压电器施工及验收规范 GB 50311 综合布线系统工程设计规范 GB 50343 建筑物电子信息系统防雷技术规范 GB 50348 安全防范工程技术规范 NY/T 388 畜禽场环境质量标准 NY/T 496 肥料合理使用准则 通则 NY/T 1121.1 土壤检测 第1部分:土壤样品的采集、处理和贮存 NY/T 1121.2 土壤检测 第2部分:土壤pH的测定 NY/T 1451 温室通风设计规范 NY/T 2132 温室灌溉系统设计规范 NY/T 2133 温室湿帘-风机降温系统设计规范 JB/T 10296 温室电气布线设计规范 SL 21 降水量观测规范 SL 207 节水灌溉
6、技术规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 农业物联网 agricultural internet of things DB36/T 10612018 2 综合运用各类传感器、RFID、视觉采集终端等感知和识别设备,广泛采集畜禽养殖、水产养殖、大 田种植、设施园艺、农产品物流等不同行业的农业现场信息;按照约定数据传输和格式转换方法,集成 无线传感器网络、电信网和互联网等信息传输通道,实现多尺度农业信息的可靠传输;最后将获取的海 量农业信息进行融合、处理,并通过智能化操作终端实现农业的自动化生产、最优化控制、智能化管理、 电子化交易,进而实现农业集约、高产、优质、高效、生态和
7、安全的目标的一种网络。 3.2 高清视频影像传感器 high definition video image sensor 采用CMOS或CCD图像传感器的高分辨率彩色数字摄像机,可拍摄不低于1080P(19201080分辨率) 的全实时广播级图像。要求能够拍摄显微图像,能够测量拍摄物体的长度、角度、面积等系列参数;需 具备传输速度快、色彩还原性好、成像清晰等特点,可通过建立农业生产常见的病虫标靶的正方向数据 库,识别并计算发生病虫害的类型及单元时间内的病虫数量。 4 功能与性能要求 4.1 数据采集 数据采集主要将大田种植、温室种植、畜禽养殖、水产养殖等农业生产现场的环境、水情、土壤、 水质等
8、信息通过传感器进行采集并上传到江西省农业物联网云平台。环境信息:包含但不限于空气温湿 度、空气质量(PM2.5、负离子含量等)、光照强度、二氧化碳浓度、光辐射、有害气体(硫化氢、氨 气等)浓度、大气压力、风速、风向、雨量、露点等。水情信息:包含但不限于水田的水温、液位、pH 值等。土壤信息:包含但不限于土壤温湿度、土壤酸碱度(pH值)、土壤盐分等。水质信息:包含但不 限于淡水渔业养殖的水温、溶解氧、pH值、电导率等。农业物联网各监测传感器技术指标见表1。 表1 农业物联网传感器主要技术指标 传感器类型 项目 指标 空气温度传感器 测量范围 -50100 分辨率 0.1 测量精度 0.5(25)
9、 响应时间 8s 环境温度 -55C80C 百叶箱 室外:必须配备,室内:无 空气湿度传感器 测量范围 0至100%RH 分辨率 1%RH 测量精度 5%RH(25) 响应时间 8s 环境温度 -55C80C 百叶箱 室外:必须配备,室内:无 光照度传感器 测量范围 0 Lux200000Lux 测量精度 7% 分辨率 10 LUX 环境温度 -20C80C DB36/T 10612018 3 表1 农业物联网传感器主要技术指标(续) 二氧化碳/一氧化碳传感器 测量范围 0 ppm2000ppm 测量精度 (40ppm+2%FS) 分辨率 1 ppm 预热时间 120s 环境温度 0C50C
10、百叶箱 室外:应配备,室内:无 土壤温度传感器 测温范围 -2050 分辨率 0.1 测量精度 0.5 响应时间 1s 环境温度 -55C80C 土壤湿度传感器 测量参数 相对饱和含水率 测量单位 % 量程 0%100% 分辨率 0.1% 测量精度 3% 环境温度 -4085 土壤盐分/电导率传感器 电导率测量范围 0 mg/L8000mg/L 电压与电导相关性(线性度) 98% 电导率分辨率 0.008mS/cm 测量精度 0 mg/L 1000mg/L,+9% 1000 mg/L 3000mg/L,+3% 3000 mg/L 5000mg/L,+4% 5000 mg/L 8000mg/L,
11、+2% 复测误差 0.5% 工作温度 -1060 工作湿度 90% pH值传感器 测量范围 0 pH14pH 测量精度 0.01pH 工作温度 080 响应时间 10s(水中) 温补范围 055(水中) 漂移度 0.02pH/24h(不累加) 水温传感器 测量范围 -50100 分辨率 0.1 测量精度 0.5 液位传感器 测量范围 0 m1m 分辨率 0.01m 测量精度 0.2% DB36/T 10612018 4 表1 农业物联网传感器主要技术指标(续) 溶解氧传感器 测量范围 0 mg/L20mg/L 分辨度 0g/L1000g/L:0.1 g/L 020.00 mg/L:0.01 m
12、g/L 060: 0.1 整机基本误差 g/L:1.0%FS mg/L:0.5%FS 温度:0.5 整机示值重复性 0.5%FS 整机示值稳定性 1.0%FS 自动温度补偿范围 060,25为基准 响应时间 60 s(终值的 98%,25) 37: 98%终值20 s 浊度传感器 测量范围 0 NTU4000NTU 响应时间90 60秒光源:860nm 最大测量误差 1测量范围 重复误差 0.5测量范围 氨气传感器 测量范围 0 ppm200ppm 分辨率 1ppm 测量精度 0.2 ppm 氮气传感器 测量范围 0%100%VOL 分辨率 0.1%VOL 测量精度 0.01%VOL 氧气传感
13、器 测量范围 0%30%VOL 分辨率 0.1%VOL 测量精度 0.01%VOL 硫化氢传感器 测量范围 0 ppm100ppm 分辨率 1ppm 测量精度 0.2 ppm PM2.5粉尘传感器 测量范围 0g/m 3 1000g/m 3 分辨率 1g 测量精度 0.1g/m 3 响应时间 10s 百叶箱 室外:必须配备,室内:无 风速传感器 测量范围 070m/s 分辨率 0.1m/s 测量精度 (0.3 V +0.03V)m/s 起动风速 0.8m/s 风向传感器 测量范围 0360 分辨率 1 DB36/T 10612018 5 表1 农业物联网传感器主要技术指标(续) 测量精度 3
14、起动风速 0.5m/s 大气压力传感器 测量范围 10 hpa1100hpa 分辨率 0.1hPa 测量精度 0.3 hPa 百叶箱 必须配备 雨量传感器 测量范围 0 mm999.9mm 分辨率 0.2mm 测量精度 4% 降雨强度 0 mm/min 4mm/min 蒸发传感器 测量范围 0 mm1000mm 分辨率 0.1mm 测量精度 0.5% 日照时数传感器 测量范围 0 h24h 光谱范围 0.3m3m 分辨率 0.1h 测量精度 1% 紫外辐射传感器 测量范围 280 nm400nm(UV)AB 灵敏度 0.5 mV/Wm 2 5mV/Wm 2 年稳定度 2% 光合有效辐射传感器
15、测量范围 0mol/m 2 s4000mol/m 2 s 灵敏度 5V/mols150 V/mols1 年稳定度 2% 叶面湿度传感器 测量范围 0%100%RH 分辨率 0.1%RH 测量精度 5%RH(25) 雨雪有无传感器 测量范围 雨、雪 分辨率 有或无 输出形式 开关量 4.2 数据采集终端 数据采集终端主要连接传感器,具备数据运算、存储、通信等能力的设备。数据采集终端应满足24h 不间断实时数据采集和传输要求,并满足最低间隔每五分钟上传一次采集到的数据。数据采集终端主要 技术指标见表2。 DB36/T 10612018 6 表2 农业物联网数据采集终端技术指标 项目 指标 可接入传
16、感器数量 4路,RS232或RS485 数据通信能力 内置或外置数据通信模块,可根据现场组网方式提供 GPRS、NB -IoT、ZigBee、LoRa等数据通信模块。 设备面板显示 支持中文LCD或OLED屏,带背光,具备工作状态指示。 防护等级 室内终端:IP65,室外终端:IP67 4.3 物联网控制终端 物联网控制终端是指能连接农业生产现场的风机、卷帘、湿帘、电磁阀、水肥一体机、增氧机、投 料机等设备,并能根据用户或物联网云平台远程发送的的指令,选取手动或自动方式开启和关闭的控制 设备。物联网控制终端应具备手动和自动两种控制模式,并可自由转换。物联网控制终端主要技术指标 见表3。 表3
17、物联网控制终端技术指标 项目 指标 控制通道 8路 控制类型 单/双回路 控制输出 开关量 负载电流 满足控制设备的功率要求 通信能力 内置或外置数据通信模块,可根据现场组网方式 选择GPRS、NB-IoT、ZigBee、LoRa、WiFi、Ethernet 等数据通信模块。 防护等级 室内终端:IP65,室外终端:IP67 4.4 数据传输 数据传输是对农业物联网数据采集终端、物联网控制终端、视频监控摄像机、远程视频诊断设备等 与物联网云平台进行数据通信的总称。数据传输主要包含两个建设内容:一是物联网流量卡,主要用于 生产现场传感器数据传输及远程设备控制等。当物联网数据采集终端和控制终端采用
18、GPRS、CDMA、NB-IoT 等移动通信网络传输数据时,每个终端应配备一张物联网数据流量卡,流量卡数据流量套餐应按照表 4“A、B”项进行配备;当物联网数据采集终端和控制终端采用ZigBee、LoRa等组网方式、且数据通信网 关使用移动通信网络传输数据时,应选择3G或4G 数据通信网关设备,流量卡数据流量套餐应按照表4“ C” 项进行计算、配备;二是互联网宽带,主要用于生产现场视频传输及远程视频诊断等。各单位应根据实 际需求,选择互联网专线或宽带等带宽持续稳定性好的互联网线路。选择互联网线路时,应向接入通信 运营商提出带宽上下行对等的要求。数据传输专线带宽需求理论值计算方法如下:总带宽=S
19、 X+20Mbps。 其中:S表示单台摄像机(上行)的传输带宽,具体参考值见“表5”;X表示摄像机数量;20Mbps表示园 区生产管理调度中心与物联网云平台联网最低专享带宽需求。在实际建设过程中,考虑到在线观看视频 的用户数量及录像分辨率等需求因素,应参照表6所示向通信运营商申请传输线路带宽。在与物联网云 平台对接时,通过重点园区(经江西省农业厅认定)应选择独享带宽的互联网专线接入,其它企业可选 DB36/T 10612018 7 择价格较低、共享带宽的小区宽带接入(通常无公网IP地址,带宽持续稳定性差、视频清晰度较低)或 选择使用流量卡(建议只进行传感器数据传输和远程设备控制,不要传输视频)
20、。 表4 物联网流量卡月流量消耗参考表 序号 设备名称 月流量消耗 移动通信网络 A 物联网数据采集终端 100MB/月/终端 GPRS、CDMA、NB -IoT B 物联网控制终端 50MB/月/终端 GPRS、CDMA、NB -IoT C 数据通信网关 A连接数量+B连接数量 NB-IoT、WCDMA、LTE 表5 常用摄像机S值参考表 摄像机像素 S值(上行带宽) 200万像素 4Mbps 300万像素 6Mbps 500万像素 8Mbps 600万像素 9Mbps 800万像素 12Mbps 表6 数据传输专线带宽参考表 摄像机数量(台) 摄像机像素(万) 申请带宽(Mbps) 5 3
21、00及以下 20 500及以下 30 5-10 300及以下 30 500及以下 50 10-20 300及以下 50 500及以下 100 20-50 300及以下 100 500及以下 200 50 300及以下 200 500及以下 300 5 建设要求 5.1 温室种植物联网 温室种植物联网主要包含温室环境参数采集、土壤参数采集、水肥一体化(精准灌溉、施肥)、远 程智能化控制、远程视频诊断(监控)及物联网控制终端和线路传输等。温室环境参数采集:主要包含 温室空气温度、空气湿度、光照强度、CO2浓度四个关键指标传感器。土壤参数采集:主要包含土壤温 度、土壤湿度两个关键传感器,种植品种对土
22、壤酸碱度较为敏感的温室,还可辅助配备pH值传感器。水 肥一体化:主要包含水肥机、供水池、回水池、供液管线及喷灌或滴灌系统。供水池安装相应的液位传 感器和控制器,以保证供水池的储水和供水。喷灌或滴灌系统安装电磁阀门及控制系统和土壤湿度传感 器联动实现每个灌溉区域单独控制。远程智能化控制:主要是现场安装物联网控制终端及电气控制箱等 DB36/T 10612018 8 与温室环境传感器联动,实现对风机、遮阳网、湿帘、卷帘等控制。远程视频诊断:主要是在生产现场 安装高清摄像机、全彩防水LED显示屏、拾音器及扩音器实现远程音视频传输,专家可通过物联网云平 台与现场进行视频通话,帮助企业实现远程视频诊断。
23、重点园区(经江西省农业厅认定)带有云台的球 形摄像机像素不低于300万,能实现水平360度旋转。其它企业可选择自行安装远程视频诊断设备,如安 装摄像机建议200万像素。 5.2 大田种植物联网 大田种植物联网(含水稻、茶叶、柑橘等)主要包含大田环境参数采集、土壤参数采集、精准灌溉 与排灌、远程智能化控制、远程视频诊断(监控)及物联网控制终端和线路传输等。大田环境参数采集: 主要是通过安装户外气象站,实现对大气的温度、湿度、气压、风速、风向、雨量、太阳辐射及露点等 参数进行采集。户外气象站供电可根据现场条件选择市电供电或太阳能供电。土壤参数采集:旱地主要 包含三层土壤温度、湿度两个关键传感器,水
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