番茄設施生產(chǎn)數(shù)字化管控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

番茄設施生產(chǎn)數(shù)字化管控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范范圍本文件規(guī)定了番茄設施生產(chǎn)數(shù)字化管控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成及功能要求、信息采集系統(tǒng)、環(huán)境智能控制系統(tǒng)、水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)、管控平臺及系統(tǒng)運行維護的技術(shù)要求。本文件適用于番茄設施生產(chǎn)數(shù)字化管控系統(tǒng)。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(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，僅該日期對應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/T5080.2可靠性試驗第2部分：試驗周期設計GB5084農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準GB/T13663.2給水用聚乙烯（PE）管道系統(tǒng)第2部分：管材GB/T13664低壓輸水灌溉用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材GB/T18149離心泵、混流泵和軸流泵水力性能試驗規(guī)范精密級GB/T18690.2

農(nóng)業(yè)灌溉設備微灌用過濾器第2部分：網(wǎng)式過濾器和疊片式過濾器GB/T20524農(nóng)林小氣候觀測儀GB/T33694自動氣候站觀測規(guī)范GB/T37025信息安全技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸安全技術(shù)要求JB/T10296溫室電氣布線設計規(guī)范NY/T496肥料合理使用準則通則NY/T1107大量元素水溶肥料NY/T1363溫室用鋁箔遮陽保溫幕NY/T1451溫室通風設計規(guī)范NY/T2133溫室濕簾-風機降溫系統(tǒng)設計規(guī)范NY/T3657溫室植物補光燈質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范QX4氣象臺（站）防雷技術(shù)規(guī)范SL550灌溉用施肥裝置基本參數(shù)及技術(shù)條件DB32/T3779茄果類蔬菜設施栽培水肥一體化技術(shù)規(guī)程術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用本文件。3.1數(shù)字化管控系統(tǒng)digitalmanagementandcontrolsystem根據(jù)番茄在不同生育期對水肥、環(huán)境的要求，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字化管理與智能化控制的系統(tǒng)。3.2信息采集系統(tǒng)informationacquisitionsystem由采集設施內(nèi)外環(huán)境信息、設備運行信息、作物生長信息等在內(nèi)的數(shù)據(jù)感知終端、通信設備、存儲設備等組成的軟硬件系統(tǒng)。3.3環(huán)境智能控制系統(tǒng)environmentalintelligentcontrolsystem利用濕簾、風機、內(nèi)外遮陽、內(nèi)保溫、天窗、補光燈等控制終端設備，對設施內(nèi)溫度、濕度、二氧化碳、光照強度等空氣環(huán)境實施智能決策與控制的軟硬件系統(tǒng)。3.4水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)waterandfertilizationintegratedintelligentirrigationsystem利用水肥一體化灌溉設備、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)、數(shù)字化管控平臺等，實現(xiàn)水肥智能化施用的軟硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)構(gòu)成及功能要求4.1系統(tǒng)構(gòu)成番茄設施生產(chǎn)數(shù)字化管控系統(tǒng)應包括信息采集系統(tǒng)、環(huán)境智能控制系統(tǒng)、水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)和數(shù)字化管控平臺。4.2功能要求4.2.1信息采集設備、環(huán)境智能控制設備、水肥一體化智能灌溉設備應接入互聯(lián)網(wǎng)并與數(shù)字化管控平臺交互。4.2.2數(shù)字化管控平臺應至少支持手機端、電腦端兩種訪問方式。4.2.3信息采集系統(tǒng)、環(huán)境智能控制系統(tǒng)、水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)宜模塊化控制，既能獨立運行，又能互聯(lián)互通。信息采集系統(tǒng)5.1信息采集5.1.1信息采集至少包括：——室內(nèi)空氣環(huán)境：空氣溫度、空氣相對濕度、光照強度、光合有效輻射、二氧化碳濃度；——室內(nèi)土壤環(huán)境：土壤溫度、濕度、pH值、EC值；——室外空氣環(huán)境：空氣溫度、空氣相對濕度、光照強度、光合有效輻射、雨量、風速；——水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)運行信息：設備工況、參數(shù)設置、灌溉量、肥水EC值；——環(huán)境智能控制系統(tǒng)運行信息：控制終端設備名稱、操作狀態(tài)、操作時間；——作物栽培信息：育苗日期、定植日期。5.1.2信息采集還宜包括株高、莖粗、葉綠素、葉面積指數(shù)、果X數(shù)、果徑、單果鮮重、可溶性固形物等在內(nèi)的本體信息。5.2采集設備采集點傳感器性能指標應符合表1的要求。表1傳感器性能指標傳感器種類性能參數(shù)空氣溫度傳感器測量范圍：-30℃~50℃；測量精度：±0.5℃；分辨率：0.1℃空氣濕度傳感器測量范圍：0~100%；測量精度：±3%；分辨率：0.1%光照強度傳感器測量范圍：0~200000Lux；波長范圍：380nm-730nm；土壤溫度傳感器測量范圍：0~50℃；測量精度：±0.5℃；分辨率：0.1℃土壤濕度傳感器測量范圍：0~100%；測量精度：±3%；分辨率：0.1%土壤pH傳感器測量范圍：3~9；測量精度：±0.3；土壤EC值傳感器測量范圍：0~10000us/cm；測量精度：±3%；分辨率：10us/cm5.2.2室外空氣環(huán)境采集設備應符合GB/T20524的規(guī)定。所有采集設備的電器穩(wěn)定性應符合GB/T5080.2的規(guī)定。5.3傳感器布設5.3.1室內(nèi)環(huán)境傳感器布設應符合以下要求：——空氣環(huán)境傳感器監(jiān)測點應避免陽光直射，應高于番茄植株頂端20cm~30cm?？諝鉁囟葌鞲衅鲬嚯x熱源不小于0.5m；——2000m2以內(nèi)的溫室應布設空氣環(huán)境傳感器不少于3套，三個采集點布設在對角線四等分的三個等分點。超過2000m2的溫室，應在每500m2范圍內(nèi)布設空氣環(huán)境傳感器不少于1套，四個采集點布設在兩個對角線四等分圍繞中心點的四個點，其他按均勻布點原則；——土壤環(huán)境傳感器應置于靠近番茄植株根部的土壤內(nèi)。5.3.2室外氣象站布設應符合GB/T33694和QX4的規(guī)定。5.4采集時間和頻率采集時間應從番茄定植開始直到采收期結(jié)束。傳感器采集頻率每15min至少1次；設備運行狀態(tài)和參數(shù)設置采集頻率每5min至少1次；灌溉量、肥水EC值采集頻率每1h至少1次。5.5數(shù)據(jù)傳輸5.5.1應具有通用數(shù)據(jù)通信接口，支持有線或無線數(shù)據(jù)傳輸。5.5.2數(shù)據(jù)傳輸安全應符合GB/T37025的要求。6環(huán)境智能控制系統(tǒng)6.1系統(tǒng)組成6.1.1環(huán)境智能控制系統(tǒng)由控制柜和控制終端設備組成。6.1.2控制柜應置于溫室入口側(cè)，所有控制輸出應與配電柜連接，有聯(lián)網(wǎng)通信接口，電氣設計應符合JB/T10296的要求。6.1.3控制終端設備應包括濕簾、風機、內(nèi)外遮陽、內(nèi)保溫、天窗、補光燈等。設備選擇應滿足以下要求：——降溫系統(tǒng)：應符合NY/T2133的要求；——遮陽保溫系統(tǒng)：選用鋁箔遮陽保溫網(wǎng)或由貼塑鋁箔制成的溫室遮陽產(chǎn)品時，應符合NY/T1363的要求；——通風系統(tǒng)：應符合NY/T1451的要求；——補光燈：根據(jù)作物生長發(fā)育所需的光照強度等指標，選擇適宜的植物補光燈，補光燈質(zhì)量應符合NY/T3657的要求。6.2環(huán)境控制要求6.2.1溫室內(nèi)溫度應控制在10℃-35℃。白天適宜溫度為25℃-28℃，夜晚適宜溫度為15℃-17℃。6.2.2溫室內(nèi)空氣相對濕度應控制在45%-65%。6.2.3白天溫室內(nèi)光照強度應控制在3000Lux-70000Lux。白天適宜控制范圍為10000Lux-35000Lux。6.3環(huán)境智能決策與控制應利用室內(nèi)空氣環(huán)境、室內(nèi)土壤環(huán)境、室外空氣環(huán)境、環(huán)境智能控制系統(tǒng)運行和作物等信息，確定室內(nèi)環(huán)境控制終端設備的執(zhí)行狀態(tài)，形成終端設備調(diào)節(jié)方案，利用數(shù)字化管控平臺實現(xiàn)智能化環(huán)境控制。7水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)7.1系統(tǒng)組成7.1.1水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)應包括水源、首部樞紐（動力泵、過濾器、施肥器、肥液貯存罐、控制與測量設備）和輸水管網(wǎng)（主干管、支管、毛管、滴箭頭或滴灌帶、控制與測量設備）。7.1.2水源包括地下水、庫水、河水等，水質(zhì)應滿足GB5084的要求。7.1.3動力泵規(guī)格根據(jù)灌水器總流量確定，應符合GB/T18149的要求。7.1.4過濾器應符合GB/T18690.2的要求。7.1.5施肥器應符合SL550的要求，可根據(jù)實際需求選擇文丘里施肥器或注肥泵法施肥器。7.1.6輸水管網(wǎng)使用的管材應符合GB/T13663.2或GB/T13664的要求。7.1.7灌水器采用滴箭頭或滴灌帶，流量宜為1.6L/h~4L/h，箭頭間距或孔間距根據(jù)實際株距確定。7.2系統(tǒng)布設系統(tǒng)布設應滿足DB32/T3779的要求。7.3肥料選擇水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)使用的肥料選擇應符合NY/T496、NY/T1107的規(guī)定。不同生長期施肥方案見DB32/T3779。7.4智能灌溉決策與控制智能灌溉決策與控制應利用設施內(nèi)空氣溫濕度、光照強度、土壤溫濕度、土壤EC值、作物生長狀態(tài)等因素，確定灌溉起始和結(jié)束時間、灌溉總量、灌溉頻率以及灌溉液適宜的EC、pH，形成灌溉方案，利用數(shù)字化管控平臺實現(xiàn)智能化灌溉。8管控平臺8.1平臺架構(gòu)平臺按照“五個層級”和“兩大體系”架構(gòu)開發(fā)建設。五個層級包含數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)治理層、管控中臺層、應用層和展示層。兩大體系包含標準規(guī)范與管理制度體系和安全運行維護保障體系。架構(gòu)見圖1。圖1番茄設施生產(chǎn)管控平臺架構(gòu)8.2服務器選擇服務器應滿足以下要求：——處理器：4個核心數(shù)，2.1GHzCPU主頻及以上；——內(nèi)存空間：16GBRAM及以上；——硬盤空間：1TB及以上；——顯示卡：支持1024×768及以上分辨率的高彩色顯示適配器。8.3平臺數(shù)據(jù)管控平臺的數(shù)據(jù)應涵蓋設施番茄種植中的全面數(shù)據(jù)，至少應包括環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、土壤監(jiān)測數(shù)據(jù)、水肥監(jiān)測數(shù)據(jù)、硬件管理設備狀態(tài)數(shù)據(jù)，圖像、視頻監(jiān)控等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，以及機構(gòu)、用戶、溫室、番茄種植（品種、土壤、種植面積、定植日期、輪灌區(qū)）等基本數(shù)據(jù)。8.4平臺功能8.4.1管控平臺應能實現(xiàn)包括數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)診斷、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)預測以及可視化展示的數(shù)據(jù)處理功能。管控平臺應具備對數(shù)據(jù)、傳感器和控制設備運行等異常情況報警的功能，包括報警訂閱、報警歷史查詢和報警設置等。8.4.3管控平臺的管理配置應包括用戶管理和設備資源管理。用戶管理應包括用戶角色劃分、用戶權(quán)限設置功能。設備資源管理應包括傳感器、控制終端設備的增加、刪除、修改和查詢。9系統(tǒng)運行維護9.1信息采集系統(tǒng)9.1.1使用前應對傳感器、通信設備進行現(xiàn)場檢查、校驗。9.1.2應定期檢查、維護采集設備缺損、受潮、松動情況，每XX少1次。9.1.3應定期檢查、標定采集設備測量精度，每年至少1次。9.1.4采收結(jié)束后，應將采集設備斷電或拆卸電池后放置安全處保管。9.2環(huán)境智能控制系統(tǒng)應定期對控制柜、控制終端設備檢測、保養(yǎng)，每年至少1次。9.3水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)9.3.1應定期清洗、檢修過濾器