基于北斗的农机信息化管理系统技术规范DB42／T 2212-2024.pdf

ICS 65.060.01 CCS B 90 DB 42 湖北省地方标准 DB42/T 2212 2024 基于北斗 的农机信 息化管理 系统技术 规范 Technical specifications for agricultural machinery information management system based on Beidou 2024-03-26 发布 2024-05-26 实施 湖 北 省 市 场 监 督 管 理 局 发 布DB42/T 22122024 I 目 次 前言.III 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 系统组成和系统架构.2 系统组成.2 系统架构.2 5 平台要求.4 功能要求.4 性能要求.5 6 终端要求.6 功能要求.6 性能要求.7 安装要求.8 7 数据传输要求.9 终端通信.9 平台数据推送.9 8 系统安全要求.10 系统安全.10 网络安全.10 应急处理.10 9 运行维护要求.11 运行.11 维护.11 附录A（资料性）终端关键性能指标.12 DB42/T 22122024 III 前 言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由湖北省农业机械化技术推广总站提出。本文件由湖北省农业农村厅归口。本文件起草单位：湖北省农业机械化技术推广总站、湖北地信科技集团股份有限公司、湖北省标准化与质量研究院、湖北省现代农业技师学院（江陵县职业教育中心）。本文件主要起草人：任耀武、苏仁忠、李彦、朱建军、刘书伟、曹威、杨丹丹、王晓晨、范方华、王莹莹、王洪波、张文豪、黄有成、陈雪松。本文件实施应用中的疑问，可咨询湖北省农业农村厅，联系电话：027-87665821，邮箱：；在执行过程中如有意见和建议请邮寄湖北省农业机械化技术推广总站，联系电话：027-82818962，邮箱：。DB42/T 22122024 1 基 于北斗 的农机信 息化管 理系统技 术规范 1 范围 本文件规定了基于北斗的农机信息化管理系统的系统组成和架构、平台、终端、数据传输、安全和运行维护等要求。本文件适用于湖北省内基于北斗的农机信息化管理系统（以下简称系统）的设计、研发、应用。2 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/T 4208 外壳防护等级（IP代码）GB 17859 计算机信息系统 安全保护等级划分准则 GB/T 19056 汽车行驶记录仪 GB/T 19951 道路车辆 静电放电产生的电骚扰试验方法 GB 20263 导航电子地图安全处理技术基本要求 JT/T 808 道路运输车辆卫星定位系统北斗兼容车载终端通讯协议技术规范 QC/T 414 汽车电线（电缆）的颜色规定和型号编制方法 QC/T 417.1 车用电线束插接器 第1部分：定义、试验方法和一般性能规定（汽车部分）QC/T 420 汽车用熔断器 YD/T 1050 800MHz CDMA数字蜂窝移动通信网设备总测试规范：移动台部分 YD/T 1214 900/1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务（GPRS）设备技术规定：移动台 YD/T 1558 800MHz/2GHz cdma2000数字蜂窝移动通信网设备技术规定 移动台（含机卡一体）3 术语和 定义 下列术语和定义适用于本文件。农机信 息化 管理 系统 agricultural machinery information management system 以计算机系统及通信信息技术为基础，通过采集、存储和分析对农机作业信息采集终端获取的数据，实现对农业机械作业的实时监控、面积量测、质量核查、统计分析、自动识别作业类型等功能。农机作 业信 息采 集终 端 agricultural machinery operation information acquisition terminal 安装于农业机械上，用于采集农业机械实时位置和作业状态信息，主机包括微处理器、数据存储器、（北斗）卫星定位模块、农机作业状态信息采集模块、无线通信传输模块、数据通信接口等，同时预留外接接口，可配装显示屏、传感器、图像采集装置等外设。DB42/T 22122024 2 工作状 态 working condition 农机在作业过程中机具落下或进入作业档，并且作业速度大于0.2 m/s的状态。达标面 积 standard area 农业机械作业时达到规定要求的作业面积。达标比 standard ratio 达标面积占作业面积的百分比。跨区域 作业 cross region operation 农机在所属县级行政区域外进行的作业。机具识 别 implement identification 通过机具识别装置，更换机具时系统能够自动获取机具的类型等基本信息，自动判别农机作业类型。4 系统组 成和 系统 架构 系统组 成 4.1.1 系统组 成部 分 系统由平台、终端、通信网络等组成。通过系统各组成部分之间的互联互通，实现农机作业管理和数据交换共享。4.1.2 平台 平台通过接收终端上传的详细作业信息、存储和管理农机作业数据、精准测量农机作业面积、对作业进行质量分析、统计汇总作业数据、支持重叠和跨区域作业检测与分析、提供数据导出和报表打印等功能。用户可通过PC、手机等移动终端查看平台数据。4.1.3 终端 终端是安装在农机上，具有卫星定位、无线通信等功能的装置。作业深度监测、机具识别、图像采集等功能为扩展项。4.1.4 通信网 络 通信网络应支持5G传输，并兼容4G/3G网络，设备终端和平台、设备终端厂商和平台应按照响应的通讯协议进行数据传输，并保证数据传输的安全性。系统架 构 4.2.1 系统架 构层 次 系统架构自下而上包括：数据采集层、网络传输层、数据资源层、平台支撑层和应用服务层5个层次，见图1。DB42/T 22122024 3 4.2.2 数据采 集层 数据采集层包括北斗农机终端、高清拍照设备、深度传感器、深度显示器以及机具识别卡，可智能准确的实时获取农机作业数据并进行存储和上报处理。4.2.3 网络传 输层 融合现有的移动网络通信技术（5G/4G/3G），将感知层获取的信息通过通讯协议规定的数据内容进行数据上报。4.2.4 数据资 源层 包含数据存储设备、云计算主机、数据库、数据处理服务。实现采集数据的接收、解析和存储（通信服务器），实现数据分析处理，建立业务支撑数据库，包含基础信息数据、作业数据应用共享数据等。4.2.5 平台支 撑层 完成业务数据查询、计算和分析，并提供各种服务调用接口（应用服务器）。4.2.6 应用服 务层 实现农机作业的实时监控、精细化管理、作业质量审核、作业统计、大数据分析等。图1 系统架 构图 DB42/T 22122024 4 5 平台要 求 功能要 求 5.1.1 数据接 收 平台应具备接收终端上报的作业信息及第三方厂商推送的作业信息功能。5.1.2 数据处 理 平台应具备对终端上报的作业信息处理分析的功能。5.1.3 数据存 储 平台应具备存储终端上报的作业信息及数据处理分析结果的功能。5.1.4 基础信 息管 理 平台应支持对机手、农机装备和终端设备基本信息进行管理，并建立绑定关系。5.1.5 报表导 出/打印 平台中所有查询结果及统计分析结果应支持excel的报表导出或者打印功能。5.1.6 权限登 录 平台应具备多级用户权限登录功能。不同权限操作使用不同管理模块，且权限界限明晰。5.1.7 作业类 型 平台应支持作业类型扩展功能，播种、植保、收割、秸秆还田等作业类型都可接入平台，并可进行作业类型切换查询。5.1.8 实时监 控 平台应具备能够对当前在线车辆进行实时监控的功能，可以查看农机具属性信息、机组信息、作业详细信息等。5.1.9 轨迹回 放 平台应具备对农机历史作业轨迹信息回放、再现的功能。5.1.10 作业量 统计 平台应具备对农机作业数据按照行政区域、实际作业区域、分组、时间等统计指标进行统计，并可按照不同图表类型予以显示的功能。5.1.11 作业质 量分 析 平台应具备测量作业区域的作业面积、达标面积等，基于数字地图进行位置数据、作业数据的融合展示，并生成多种报表，支持数据导出与打印功能。5.1.12 作业重 叠检 测 DB42/T 22122024 5 平台应具备提取农机作业的区域边界、检测分析农机作业的重叠、跨区等功能。性能要 求 5.2.1 总体性 能 系统总体性能应至少满足以下规定：支持724 h不间断运行；支持终端在工作状态下采集农机作业数据时间间隔5 s；平台应于每日8:00前完成前一天作业数据的处理分析；在没有外部因素影响的情况下，故障恢复时间120 min。5.2.2 作业面 积测 量误 差 作业面积的测量误差应3%。5.2.3 终端接 入性 能 终端接入性能应满足以下规定：平台应支持至少10000 台终端接入，支持超过10000 个动态目标的监控能力；具有数据高并发处理能力：支持平均在线设备1000台以上，峰值在线设备3000 台以上。5.2.4 响应时 间 最大并发用户数达到其系统设计规定时，各事务平均响应时间不应超过单用户平均响应时间的5倍。5.2.5 电子地 图数 据 应使用地面分辨率优于2 m的电子地图。5.2.6 数据存 储 数据在线存储时间5年。5.2.7 安全性 能 平台安全应满足以下规定：数据库中的关键数据加密存储，用户密码加密存储；采用日志对操作和接收及发送的数据记录，至少存储 6个月的日志数据；采用备份平台机制，保证平台达到较高可用性；平台间数据交换采用加密传输方式；平台的作业数据不应人为修改。5.2.8 运行环 境 平台运行环境应满足以下规定：通信网关、应用服务器和数据库服务器独立部署；数据库服务器能支持大数据量存储与检索。5.2.9 数据交 互接 口 DB42/T 22122024 6 平台应具备与其他管理平台信息交换功能，包括接收其他平台的作业信息，以及向其他平台提供作业统计信息等。6 终端要 求 功能要 求 6.1.1 自检 终端应具备自检功能，通过信号灯或显示装置明确表示终端当前主要状态，包括卫星定位及通信模块工作状态等。若出现故障，则通过信号灯或显示装置等显示方式显示故障类型等信息。6.1.2 定位 终端应具备单北斗独立定位能力；支持BDS/GPS双模定位，且多模情况下支持北斗三号优先定位，能够提供实时的时间、经度、纬度、速度、高程和航向等定位状态信息。亚米级终端应能支持差分定位功能。6.1.3 通信 6.1.3.1 通信方 式 应能至少支持基于通用GSM、CDMA、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、TD-LTE、FDD-LTE或其他无线通信网络传输机制下的通信模式之一。6.1.3.2 通信规 定 终端的通信规定应包括以下内容：如果终端无法注册到所在地的无线网络时，应将数据以先进先出方式保存，在恢复通信后将存储的作业信息继续上传；终端应支持数据批量接受与发送功能、断点续传功能。6.1.3.3 显示及 人机 交互 终端应支持通过显示装置实时显示作业信息及终端状态；终端应具有人机交互功能，通过显示装置，可结合信号指示灯或蜂鸣器等设备向驾驶员提供信息。6.1.3.4 报警 终端应具备报警功能，在终端出现故障或判断作业不合格时，应以声或光或文字等方式向农机驾驶员提示。6.1.3.5 盲区补 传 当作业地区无网络信号时，终端应支持作业数据自动存储、不会丢失，当有网络信号时，历史作业数据自动上传。6.1.3.6 终端管 理 终端应支持固件远程升级。DB42/T 22122024 7 6.1.4 扩展功 能 6.1.4.1 作业面 积测 量 终端应能通过作业轨迹实时监测作业面积。6.1.4.2 作业深 度测 量 终端应能通过作业深度监测装置实时监测作业深度。6.1.4.3 机具识 别 通过机具识别装置，在更换作业机具时，系统应能自动获取机组的机具类型、作业幅宽等信息。6.1.4.4 图像信 息采 集 终端应具有图像信息采集功能，图像信息采集应满足以下技术规定：至少支持一路摄像头；摄像头应支持夜视功能；可设置多种成像分辨率，至少支持 640480；可支持对图像数据标记，该类图像不允许被覆盖；能采集当前图片的日期和时间。性能要 求 6.2.1 定位性 能要 求 终端定位性能应满足以下要求：定位数据采样间隔3 s；卫星接收通道12 个；捕获灵敏度优于-130 dBm，跟踪灵敏度应优于-147 dBm；作业条件下，水平定位精度：1.5 m；测速精度0.2 m/s；数据输出更新频率1 Hz；具有抗干扰能力；冷启动时间60 s，热启动时间5 s，重捕获时间5 s。6.2.2 无线通 信模 块 6.2.2.1 电源电 压适 应性 在按表1给出的电源电压波动范围进行电压适应性试验时，试验后终端各项功能均应正常。DB42/T 22122024 8 表1 电气性 能试 验参 数 单位为伏特（V）标称电源电压 电源电压波动范围 极性反接试验电压 过电压 12 9 16 140.1 24 24 18 36 280.2 40 6.2.2.2 耐电源 极性 反接 性能 在表1规定的标称电源电压极性反接试验下，终端应能承受1 min的极性反接试验，除熔断器外（允许更换烧坏的熔断器）不应有其他电气故障。试验后终端各项功能均应正常。6.2.2.3 耐电源 过电 压性 能 在表1规定的过电压下，应能承受1 min的电源过电压试验。试验后终端各项功能均应正常。6.2.2.4 连接线 连接线性能应符合QC/T 414的规定。终端的连接线要整齐布置，并用线夹、电缆套、电缆圈等固定，线束内的导线要有序编扎。导线颜色应符合GB/T 19056的规定。电源导线上应串联熔断器，熔断器性能应符合QC/T 420的规定。6.2.2.5 接插器 接插器性能应符合QC/T 417.1的规定。连接器插头两端的线色应一致。两个以上非通用接口应有明显标识，同时插头不准许互换。6.2.2.6 环境适 应性 存储温度：-40 85。工作温度：-10 70。相对湿度：10%RH90%RH(无凝露)。6.2.2.7 电磁兼 容 具备抗点火干扰、静电放电抗扰、辐射抗扰、无线电骚扰抗扰以及对由传导和耦合引起的电骚扰抗扰能力。6.2.3 其他性 能要 求 其他关键性能指标参数详见附录A。安装要 求 6.3.1 总体要 求 终端安装应避免改变农机本身的电气结构与布线，保证不会因为终端的安装而产生安全隐患。DB42/T 22122024 9 6.3.2 终端安 装 终端安装应满足以下规定：终端的安装应远离碰撞、过热、阳光直射、水和灰尘，不影响原车外观和农机手操作；显示报警装置应安装在驾驶员容易观察的位置；卫星定位天线安装位置规定：高处、无遮挡、拖拉机中心线上，远离其他敏感的电子设备，保证信号的正常接收与传输；设备的安装固定应保证不会松动。6.3.3 布线安 装 安装布线应满足以下规定：设备在农机上的线路都应保证整齐安全地连接、固定，线路用线夹固定好，走线固定在波纹管里。安装完毕后，电线没有外露；布线时应避免作业机具升降过程中刮蹭、拽断线缆，避免作业过程中隆起的土块、秸秆等挂断线缆；设备不应利用拖拉机上自带的熔断丝做保护，所接电源线的额定电流值要远大于终端电源的实际工作电流值。6.3.4 安装完 成后 的测 试 终端本体及附属设备安装就绪，应由专门的技术人员进行检查然后方能给终端通电和初始化设置。完成以上安装工作的终端应按照该产品的使用说明书进行远程测试，保证各项功能正常。安装测试完成后，安装位置不可变动，如安装位置发生改变，需要重新进行标定测试。7 数据传 输要 求 终端通 信 终端与平台之间的通信协议基于TCP/IP实现，终端和平台建立连接后，能保证在作业时进行长效、实时、双向通信，终端能将作业时的实时经纬度位置、作业机具标识、农机具作业深度、作业图片等信息实时传输到平台，平台接收到数据后能实时给予应答。通讯的内容应包括以下内容：终端登录鉴权及平台应答；终端和平台双向心跳及应答；实时位置传输（附加作业机具、作业深度）及平台应答；实时作业图片上传及平台应答；历史轨迹补传及平台应答；批量轨迹补传及平台应答；终端报警及平台应答；断开连接及平台应答。平台数 据推 送 支持平台与各终端设备厂商平台之间进行数据推送，使用Http(s)协议实现，主要用于特殊情况下（如网络故障、设备故障等）终端设备的作业轨迹及作业面积推送。平台数据推送包括以下内容：DB42/T 22122024 10 a)作业信息推送：终端设备号；作业类型；作业日期（YYYY-MM-DD）；开始时间（YYYY-MM-DD HH24:MI:SS）；结束时间（YYYY-MM-DD HH24:MI:SS）；作业时长（分钟）；作业地点经度；作业地点纬度；作业幅宽（m）；作业面积（亩）；作业达标面积（亩）；地块坐标组；省、市、县、乡镇详细作业地址；b)轨迹信息推送：终端设备号；终端轨迹数据：包含（设备时间 YYYY-MM-DD hh:mm:ss；服务器时间 YYYY-MM-DD hh:mm:ss；经度；纬度；海拔高度；速度；方向；作业深度（可选）。8 系统安 全要 求 系统安 全 8.1.1 系统权 限 系统基于角色进行多级访问控制，不同角色有不同的访问权限，不同用户可以设置不同角色，用户可以访问且只能访问自己被授权的资源。8.1.2 主机系 统安 全 制定身份鉴别与认证、访问控制和审计跟踪等安全策略，主机安全访问进行加固。8.1.3 虚拟机 系统 安全 虚拟机管理均经过加密，虚拟主机的访问及存取受身份识别的严格管控，需设置防火墙对虚拟环境进行逻辑隔离以确保安全。8.1.4 系统运 行安 全 按照系统操作程序，明确职责，对应用系统的安装过程进行管理的策略。8.1.5 数据安 全 具备数据可靠存储资源的能力，保证数据在存储时的可用性、完整性；保证一个副本或备份有效，支持数据备份恢复机制。网络安 全 8.2.1 操作安 全 系统应设置管理权限，对于控制、保护等功能的操作应具有加密功能，确保操作安全。8.2.2 加密认 证措 施 应采用认可的加密认证措施，实现对系统数据存储、传输的加解密，保证数据的准确性，可靠性和安全性。8.2.3 信息安 全 符合国家信息安全等级保护制度第三级要求。应急处 理 DB42/T 22122024 11 8.3.1 网络通 信监 测 系统应具备网络通信状态监测和故障定位功能。8.3.2 服务受 理 运维管理机构应设置固定客服热线电话，提供每周724 h接听处理用户的技术咨询、服务请求和故障申报，反馈运维服务信息。8.3.3 定期维 护 建设运维管理机构对系统各部分进行定期维护，进行预防性检查维护。9 运行维 护要 求 运行 9.1.1 人员培 训 对运维人员进行专业培训。9.1.2 自检 系统应进行定期事件、数据同步的自检，并进行核查。9.1.3 存档 系统运维的事件记录应每年定期归档、留存。维护 9.2.1 运行维 护库 系统应具备运维相关信息库，实现系统维护记录与设备变更日志管理、支持运行维护日志查询等。9.2.2 系统诊 断 系统应具备专家知识库，提供系统诊断功能，能综合分析诊断面积相关的异常。9.2.3 设置管 理 系统应具备基础设置管理，实现作业类型、作业季、用户权限等信息的管理。9.2.4 运行管 理 系统应按周期运行情况进行对部署环境的磁盘空间、内存使用率等指标进行定期检查和处理，以保证系统正常运行。DB42/T 22122024 12 附录A（资料 性）终端关 键性 能指 标 表A.1给出了终端关键性能指标。表A.1 终端关 键性 能指 标 指标类型 指标参数 定位 支持北斗、GPS双模载波相位差分定位 RTK定位精度：1.5 m 北斗/GPS接收频率：北斗 B1 B2 B3、GPS L1 L2 通讯 支持5G，并向下兼容4G/3G 更新频率：1 Hz-5 Hz 通讯方式：RS232、TCP/IP、电台、蓝牙、NTRIP 其他 工作温度：-1070 存储温度：-4585 配备显示屏，触控操作方便灵活