DB36∕T 1061-2018 农业生产现场物联网建设技术规范(江西省).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
2、求 . 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
3、家“互联网+”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
4、于接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
5、安装工程 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
6、水灌溉技术规范 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、
7、生态和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、水质等信
8、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) 响应
9、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
12、mg/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
13、感器 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/m31000g/m3 分辨率 1g 测量精度 0.1g/m3 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 起动
14、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/Wm25mV/Wm2 年稳定度 2% 光合有效辐射传感器 测量范围
15、0mol/m2s4000mol/m2s 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 可接入传感器数量
16、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
18、终端采用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
19、宽=SX+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)
21、 5 300 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
22、键传感器,种植品种对土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
23、实现远程视频诊断。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
24、传感器,水田主要包含水温和液位两个关键传感器,种植品种对土壤酸碱度较为敏感的大田, 还可辅助配备pH值传感器。 精准灌溉与排灌: 主要实现对稻田水位的精准控制,包含精密液位传感器、灌排一体化管网、电控阀门、远程物联网控制系统等。远程智能化控制:主要是现场安装物联网远程控制终端及电气控制箱等,实现喷、滴灌等设备的智能化控制。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。 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
25、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。 5.3 畜禽养殖物联网 畜禽养殖物联网主要包含畜禽圈舍环境参数采集、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。畜禽圈舍环境参数采集:主要包含圈舍温度、湿度、光照强度、有害气体四个关键指标传感器。其中,有害气体传感器主要分为氨气传感器(畜舍)和硫化氢传感器(禽舍)两种类型。 远程智能化控制: 主要是现场安装物联网远程控制终端及电气控制箱等与圈舍环境传感器联动,实现对畜禽圈舍的风机、湿帘、灯光、投喂设施等设备的智能化控制。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
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