DB37T4735設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要求

Q/LB.□XXXXX-XXXXDB37/T4735—2024目次TOC\o"1-1"\h\t"標(biāo)準(zhǔn)文件_一級(jí)條標(biāo)題,2,標(biāo)準(zhǔn)文件_附錄一級(jí)條標(biāo)題,2,"前言 II1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14縮略語(yǔ) 25總體架構(gòu) 26技術(shù)要求 36.1感知控制層 36.2網(wǎng)絡(luò)傳輸層 56.3應(yīng)用服務(wù)層 67安全要求 67.1系統(tǒng)安全 67.2數(shù)據(jù)安全 67.3接入安全 77.4通信安全 78運(yùn)行維護(hù)要求 78.1基本要求 78.2軟件運(yùn)維 78.3硬件運(yùn)維 7參考文獻(xiàn) 8前言本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由山東省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳提出并組織實(shí)施。本文件由山東省農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)通用技術(shù)要求范圍本文件規(guī)定了設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)的總體架構(gòu)、技術(shù)要求、安全要求、運(yùn)行維護(hù)要求。本文件適用于設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)、研發(fā)、布設(shè)、改造和運(yùn)維，其它農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物大棚建設(shè)參照?qǐng)?zhí)行。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T15629.15信息技術(shù)系統(tǒng)間遠(yuǎn)程通信和信息交換局域網(wǎng)和城域網(wǎng)特定要求第15部分：低速無(wú)線個(gè)域網(wǎng)（WPAN）媒體訪問(wèn)控制和物理層規(guī)范GB/T18657.3遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)第5部分：傳輸規(guī)約第3篇：應(yīng)用數(shù)據(jù)的一般結(jié)構(gòu)GB/T22239—2019信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)基本要求GB/T30269.901信息技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)第901部分：網(wǎng)關(guān)：通用技術(shù)要求GB/T33745物聯(lián)網(wǎng)術(shù)語(yǔ)GB/Z38623—2020智能制造人機(jī)交互系統(tǒng)語(yǔ)義庫(kù)技術(shù)要求GB/T40684—2021物聯(lián)網(wǎng)信息共享和交換平臺(tái)通用要求GB/T41187—2021農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)GB/T51243物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支撐平臺(tái)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)YD/T3749.1—2020物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)安全運(yùn)維通用要求第1部分：總體要求DB37/T2873農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)元術(shù)語(yǔ)和定義GB/T33745界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

設(shè)施蔬菜greenhousevegetables在具有一定環(huán)境控制功能的設(shè)施內(nèi)栽培的蔬菜。[來(lái)源：NY/T3832—2021，3.1]

物聯(lián)網(wǎng)internetofthings通過(guò)感知設(shè)備，按照約定協(xié)議，連接物、人、系統(tǒng)和信息資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理和虛擬世界的信息進(jìn)行處理并作出反應(yīng)的智能服務(wù)系統(tǒng)。[來(lái)源：GB/T33745—2017，2.1.1]

最大亮度maximumluminanceLED顯示屏各基色在最高灰度級(jí)、最高亮度級(jí)時(shí)的亮度。全彩色LED顯示屏為規(guī)定色溫下的白場(chǎng)亮度。[來(lái)源：SJ/T11141—2017，3.11]

人機(jī)交互系統(tǒng)human-computerinteractionsystem執(zhí)行和/或支持執(zhí)行人與機(jī)器之間進(jìn)行交互的系統(tǒng)。面向智能制造的人機(jī)交互系統(tǒng)可以基于自然語(yǔ)言處理，語(yǔ)義理解，知識(shí)推理，語(yǔ)音識(shí)別和圖片識(shí)別等技術(shù)，在智能制造過(guò)程中為企業(yè)內(nèi)部人員提供服務(wù)，解決包括工控鍵盤(pán)、操作屏等問(wèn)題。[來(lái)源：GB/Z38623—2020，3.2]縮略語(yǔ)下列縮略語(yǔ)適用于本文件。CO2：二氧化碳（CarbonDioxide）JSON：一種輕量級(jí)的數(shù)據(jù)交換格式（JavaScriptObjectNotation）LoRa：遠(yuǎn)距離無(wú)線電，一種低功耗局域網(wǎng)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)（LongRangeRadio）MQTT：消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議（MessageQueuingTelemetryTransport）pH值：酸堿度(PondusHydrogenii)RH：相對(duì)濕度（RelativeHumidity）RS：推薦標(biāo)準(zhǔn)（RecommendedStandard）總體架構(gòu)設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)包括感知控制層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、應(yīng)用服務(wù)層三部分，總體架構(gòu)如圖1所示?？傮w架構(gòu)圖感知控制層是設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息采集和環(huán)境調(diào)控的終端，應(yīng)具備信息采集、智能控制功能。網(wǎng)絡(luò)傳輸層是設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)支撐網(wǎng)絡(luò)，完成感知控制層與應(yīng)用服務(wù)層之間的數(shù)據(jù)傳輸，應(yīng)具備數(shù)據(jù)傳輸、協(xié)議解析與轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)融合功能。應(yīng)用服務(wù)層用于設(shè)備管理、數(shù)據(jù)處理、提供服務(wù)等，應(yīng)具備共性基礎(chǔ)服務(wù)、設(shè)施生產(chǎn)服務(wù)、種植管理服務(wù)等功能，并包含人機(jī)交互服務(wù)系統(tǒng)模塊。技術(shù)要求感知控制層感知設(shè)備感知范圍設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)的感知設(shè)備應(yīng)具有采集相關(guān)參數(shù)、信息的功能，包括但不限于以下內(nèi)容。氣象參數(shù)：空氣溫度、空氣濕度、CO2濃度、光照強(qiáng)度等。土壤參數(shù)：土壤溫度、土壤濕度、土壤電導(dǎo)率、土壤pH值等。蔬菜生理參數(shù)：葉面溫度、葉面濕度、株高、果實(shí)大小等。營(yíng)養(yǎng)液參數(shù)：液位、水溫、電導(dǎo)率、溶解氧、pH值等。蔬菜病害圖像信息，見(jiàn)表1。蔬菜病害圖像信息采集部位采集圖像信息植物葉片淡灰黃色水漬病斑、淺黃色病斑、黑色水漬狀病斑、黑色壞疽狀病斑、黑色斑點(diǎn)、白色皰斑、黃綠色皰斑、萎蔫、腐爛、枯死葉等植物莖部淡灰黃色水漬病斑、黑色水漬狀病斑、黑色壞疽狀病斑、黑色斑點(diǎn)、萎蔫、腐爛等植物根部淡灰黃色水漬病斑、腐爛、凋萎、枯死等果實(shí)黑色水漬狀病斑、黑色壞疽狀病斑、黑色斑點(diǎn)等性能要求常用感知設(shè)備主要測(cè)量性能參數(shù)要求見(jiàn)表2。常用感知設(shè)備的主要性能參數(shù)項(xiàng)目傳感設(shè)備類(lèi)型測(cè)量范圍誤差范圍分辨率測(cè)量頻次氣象參數(shù)空氣溫度傳感器-30?℃～100?℃±0.5?℃≤0.1?℃實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣濕度傳感器0%～100%RH±5%RH≤1%RH實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)CO2濃度傳感器0?ppm～2?000?ppm±40?ppm≤1?ppm實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光照度傳感器0?lux～200?000?lux±5%lux≤10?lux實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣溫度傳感器-30?℃～100?℃±0.5?℃≤0.1?℃實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤參數(shù)土壤溫度傳感器-20?℃～50?℃±0.5?℃≤0.1?℃實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤濕度傳感器0%～100%±3%≤0.1%實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤電導(dǎo)率傳感器0?uS/cm～20?000?uS/cm±3%a±5%b10?uS/cmc50?uS/cmd實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)pH值傳感器0～14±0.1≤0.01實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)表2常用感知設(shè)備的主要性能參數(shù)（續(xù)）項(xiàng)目傳感設(shè)備類(lèi)型測(cè)量范圍誤差范圍分辨率測(cè)量頻次蔬菜生理參數(shù)葉面溫度傳感器-30?℃～100?℃±0.5?℃≤0.1?℃實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)株高參數(shù)采集設(shè)備0?cm～100?cm±0.1?cm≤0.01?cm2次/天果實(shí)直徑采集設(shè)備0?cm～30?cm±0.1?cm≤0.01?cm2次/天營(yíng)養(yǎng)液參數(shù)液位傳感器0?m～1?m±0.2%≤0.01?m實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水溫傳感器-30?℃～100?℃±0.5?℃≤0.1?℃實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)pH值傳感器0～140.1≤0.01實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)營(yíng)養(yǎng)液電導(dǎo)率參數(shù)采集設(shè)備0?uS/cm～20?000?uS/cm±3%e±5%f10?uS/cmg50?uS/cmh實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溶解氧傳感器0?mg/L～20?mg/L±1%≤0.01?mg/L實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蔬菜病害圖像信息圖像信息采集設(shè)備應(yīng)滿足支持的圖像格式包括JPEG、PNG等，圖像分辨率應(yīng)不低于1?920×1?080；水平分辨力應(yīng)不低于900?TVL；最大亮度鑒別等級(jí)應(yīng)不低于10級(jí)；圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)在環(huán)境光照不低于300?lux時(shí)，最大亮度鑒別等級(jí)應(yīng)不低于5級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傳感器的測(cè)量精度值測(cè)量條件：室溫25?℃。土壤濕度是指相對(duì)飽和含水量。a土壤電導(dǎo)率測(cè)量范圍在0?uS/cm～10?000?uS/cm的應(yīng)用場(chǎng)景下，傳感器應(yīng)滿足的誤差范圍要求。b土壤電導(dǎo)率測(cè)量范圍在10?000?uS/cm～20?000?uS/cm的應(yīng)用場(chǎng)景下，傳感器應(yīng)滿足的誤差范圍要求。c土壤電導(dǎo)率測(cè)量范圍在0?uS/cm～10?000?uS/cm的應(yīng)用場(chǎng)景下，傳感器應(yīng)滿足的分辨率要求。d土壤電導(dǎo)率測(cè)量范圍在10?000?uS/cm～20?000?uS/cm的應(yīng)用場(chǎng)景下，傳感器應(yīng)滿足的分辨率要求。e營(yíng)養(yǎng)液電導(dǎo)率測(cè)量范圍在0?uS/cm～10?000?uS/cm的應(yīng)用場(chǎng)景下，采集設(shè)備應(yīng)滿足的誤差范圍要求。f營(yíng)養(yǎng)液電導(dǎo)率測(cè)量范圍在10?000?uS/cm～20?000?uS/cm的應(yīng)用場(chǎng)景下，采集設(shè)備應(yīng)滿足的誤差范圍要求。g營(yíng)養(yǎng)液電導(dǎo)率測(cè)量范圍在0?uS/cm～10?000?uS/cm的應(yīng)用場(chǎng)景下，采集設(shè)備應(yīng)滿足的分辨率要求。h營(yíng)養(yǎng)液導(dǎo)率測(cè)量范圍在10?000?uS/cm～20?000?uS/cm的應(yīng)用場(chǎng)景下，采集設(shè)備應(yīng)滿足的分辨率要求。布設(shè)要求氣象參數(shù)傳感器的布設(shè)符合以下要求：空氣溫濕度傳感器應(yīng)布設(shè)在無(wú)遮擋、不受光線直射或其它溫度源輻射范圍內(nèi)的位置；宜安裝于監(jiān)測(cè)區(qū)域中央，距地面垂直高度1.5?m；光照強(qiáng)度傳感器應(yīng)布設(shè)在四周無(wú)遮擋光源的位置；大氣壓強(qiáng)傳感器宜布設(shè)在監(jiān)測(cè)區(qū)域中央，距地面垂直高度1.5?m；每平方公里應(yīng)至少部署1套氣象參數(shù)傳感器。土壤參數(shù)傳感器的布設(shè)符合以下要求：傳感器應(yīng)埋于土壤中，根據(jù)栽培的設(shè)施蔬菜種類(lèi)確定埋層深度；宜安裝于監(jiān)測(cè)區(qū)域中央，平行于地面垂直插入蔬菜根區(qū)中部；不應(yīng)在空穴或氣孔處安裝；在插拔傳感器時(shí)，宜避免在同一位置重復(fù)操作；布設(shè)點(diǎn)宜考慮影響傳感器測(cè)量精度的因素，包括土壤密度和組成的變化、碎石、植物根系、蚯蚓松動(dòng)效應(yīng)、土壤的排水狀態(tài)、土壤表層的水分揮發(fā)等；1個(gè)作物或品種應(yīng)至少部署1套土壤參數(shù)傳感器。營(yíng)養(yǎng)液參數(shù)傳感器的布設(shè)符合以下要求：營(yíng)養(yǎng)液傳感器宜布設(shè)在管道出口中央位置；1個(gè)灌溉管路應(yīng)至少部署1套營(yíng)養(yǎng)液參數(shù)傳感器?？刂圃O(shè)備控制方式控制設(shè)備應(yīng)能通過(guò)與感知設(shè)備和網(wǎng)關(guān)設(shè)備相連接，執(zhí)行上傳和下發(fā)命令，控制設(shè)施蔬菜生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境信息、土壤信息、營(yíng)養(yǎng)液信息等參數(shù)，主要控制方式包括但不限于以下內(nèi)容。自動(dòng)化控制：提前設(shè)定好運(yùn)行邏輯，在作物生長(zhǎng)周期內(nèi)自動(dòng)化運(yùn)行。按閾值控制：根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，控制農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)其他設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，使某個(gè)指標(biāo)維持在某一特定范圍內(nèi)。按時(shí)間控制：根據(jù)特定的啟停時(shí)間，改變運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)?？刂埔蛩乇?給出了控制設(shè)備的控制因素?？刂埔蛩仡?lèi)型控制因素溫度土壤溫度、空氣溫度濕度土壤濕度、空氣濕度光照光照強(qiáng)度電導(dǎo)率土壤電導(dǎo)率其他CO2含量、農(nóng)藥噴灑量、病蟲(chóng)害情況網(wǎng)絡(luò)傳輸層基本要求應(yīng)符合以下要求：覆蓋設(shè)施內(nèi)所有傳感設(shè)備，同時(shí)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性；網(wǎng)絡(luò)傳輸層所有設(shè)備支持遠(yuǎn)程控制狀態(tài)監(jiān)控及對(duì)故障的診斷和恢復(fù)；支持路由安全機(jī)制和數(shù)據(jù)安全機(jī)制，對(duì)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行加密傳輸；具有良好的可擴(kuò)充性和升級(jí)能力。設(shè)備要求網(wǎng)絡(luò)傳輸層設(shè)備應(yīng)符合GB/T30269.901的要求。數(shù)據(jù)傳輸要求網(wǎng)絡(luò)傳輸層的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)符合DB37/T2873的要求。接口要求網(wǎng)絡(luò)傳輸層的數(shù)據(jù)接口應(yīng)符合以下要求。北向接口：至少能接入有線通信網(wǎng)、無(wú)線通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)等遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)之一。南向接口：符合GB/T15629.15的要求。其它接口：支持用于數(shù)據(jù)測(cè)試、程序調(diào)試等外接設(shè)備所需的相關(guān)接口，并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。傳輸協(xié)議要求傳輸協(xié)議符合以下要求：智能控制設(shè)備與平臺(tái)之間通過(guò)MQTT等通用協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)內(nèi)容采用JSON字符串方式；智能控制箱與平臺(tái)之間按照GB/T18657.3規(guī)定的增強(qiáng)性三層參考模型，制定實(shí)用的幀結(jié)構(gòu)，傳輸順序?yàn)楦呶辉谇埃臀辉诤?，高字?jié)在前，低字節(jié)在后；傳感器與智能控制箱之間的通訊綜合考慮安裝條件和成本，選擇合適的通訊方式，宜選擇RS485串行有線通訊，可通過(guò)內(nèi)嵌LoRa通訊模塊的方式實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊。應(yīng)用服務(wù)層模塊要求各服務(wù)模塊應(yīng)符合以下要求：共性基礎(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)模塊符合GB/T41187—2021中5.2的要求；設(shè)施生產(chǎn)服務(wù)系統(tǒng)模塊符合GB/T41187—2021中5.3.2的要求；種植管理服務(wù)系統(tǒng)模塊至少包含作業(yè)指導(dǎo)應(yīng)用功能；人機(jī)交互服務(wù)系統(tǒng)模塊符合GB/Z38623—2020中第5章的要求。性能要求各模塊性能應(yīng)符合以下要求：應(yīng)用服務(wù)層數(shù)據(jù)管理及服務(wù)支撐符合GB/T40684—2021的相關(guān)要求；人機(jī)交互系統(tǒng)服務(wù)模塊終端設(shè)備技術(shù)要求符合GB/T51243的要求。安全要求系統(tǒng)安全設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)符合GB/T22239—2019中第7章的要求。設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)具有安全自診斷功能，包括但不限于：必要的檢測(cè)異常、崩潰恢復(fù)、數(shù)據(jù)備份和錯(cuò)誤提示，對(duì)于嚴(yán)重故障有必要的應(yīng)急措施；考慮系統(tǒng)中設(shè)備本身的物理安全性，具有軟件篡改證據(jù)收集、防御篡改功能；設(shè)備被破壞時(shí)，具備把設(shè)備從智能系統(tǒng)中剝離的功能；具備自身安全問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和識(shí)別能力。設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)具有遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程管理等維護(hù)功能，包括但不限于：遠(yuǎn)程修改設(shè)備參數(shù)；遠(yuǎn)程查看運(yùn)行信息；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)備份/還原的功能；遠(yuǎn)程查看操作系統(tǒng)內(nèi)核的狀態(tài)；遠(yuǎn)程調(diào)試線程或任務(wù)；異常時(shí)的遠(yuǎn)程內(nèi)核狀態(tài)等功能。數(shù)據(jù)安全設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)有防范數(shù)據(jù)被內(nèi)部或外部入侵者獲取的措施，包括但不限于：部署安全操作系統(tǒng)，實(shí)