设施农业物联网数据采集指南DB1301／T331-2020.pdf

ICS 65.020.01 B 07 DB1301 石 家 庄 市 农 业 地 方 标 准 DB 1301/T 331 2020 设施农业物联网数据采集指南 2020-04-14 发布 2020-06-14 实施 石 家 庄 市 市 场 监 督 管 理 局发布DB1301/T 3312020 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引 用文件.1 3 术语和定 义.1 4 总则.2 5 需考虑的 因素.2 附 录 A（资料 性附录）采集 技术指标.8 附录 B（规范 性附录）采集 设备部署 高度.9 DB1301/T 331 2020 II 前 言 本标准按照GB/T 1.1 2009 给 出的规则 起草。本标准由石 家庄市农 业农村局 提出。本标准 主要 起草单位：石家庄 市农林科 学研究院、北 京农业信息 技术研究 中心。本标准 主要 起草人：吴华瑞、李瑜玲、陈诚、杨 英茹、王元胜、高欣娜、缪祎晟、黄媛、朱 华吉、李海杰、彭 程、武猛、郝晓兰。DB1301/T 3312020 1 设施农业 物联网 数据采 集指南 1 范围 本 标准提出 了石家庄 市设施农 业物联网 数据采集 中涉 及的必要环 节，给出 了数据采 集的建议。本标准 适用 于农作物 种植设施 农业物联 网数据采 集工 作，畜牧养殖 物联网数 据采集工 作可参考 本指南。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/T 51057 种植塑 料大棚工 程技术规 范 JB/T 10286 日光温 室技术条 件 JB/T 10292 2001 温室工程 术 语 3 术语和定义 下列术语和 定义适用 于本文件。3.1 日光温室 sunlight greenhouse 以日光为主 要能量来 源的温室，一般由透 光前坡、外 保温帘（被）、后坡、后墙、山墙和操 作间组成。基本朝向 坐北朝 南，东西 向延伸。围 护结构 具有 保温和蓄热 的双重功 能。适合 于冬季寒 冷，但光 照充足地区反 季节种植 蔬菜、花 卉和瓜果。JB/T 10292 2001，定义 2.3 3.2 塑料大棚 plastic greenhouse 完全用塑料薄膜 作为覆盖材 料的大型 保护地栽培 设施。一般塑料大棚 的跨度大于 或等于4.5 m，高度大于或等于2.5 m，都采 用单栋拱形 结构。塑料 大 棚在晴天日间能 大幅度提 高棚内温度，但夜间保 温性较差。塑 料大棚适 合于春提 早、秋延 后栽培及 冬季 多层覆盖育 苗。JB/T 10292 2001，定义 2.4 3.3 设施农业物 联网 internet of things for facility agriculture 通过各种传 感器、控制设 备实时感 知、控制生 产现场 参变量的物 联网，为农作 物生产精 准调控提 供依据。DB1301/T 331 2020 2 3.4 资料性数据 manually reported data 设施农业物 联网数据 采集时，人工在信 息平台填 报的 数据。4 总则 为规范设施 农业物联 网数据采 集工作制 定本指南。设 施农业物联 网数据采 集工作 宜 符合设施 规范、安装合理、采集 指标灵活、记录内容 准确可靠 的基本 原则。本指南适 用于新建 设施农业 物联网系 统的数据采集工作，已有系 统可参照 执行。5 需 考虑的因 素 5.1 基础条件 5.1.1 设施条件 日光温室应 符合JB/T 10286 的 规定要求，塑料大 棚应 符合GB/T 51057 的规 定要求。5.1.2 传输方式 可采用有线连接或无线连接形 式，有线连接宜采用 有线局域网或485 线 连 接 方 式，通 信 协 议 采 用TCP/IP或者RS 485 协议；无线连接宜 采用Wi-Fi、蓝 牙、2.45 G等方 式，通信协 议采用TCP/IP、Zigbee或者Rola 协 议。5.2 设施 5.2.1 构成 5.2.1.1 采集设备 采集设备包 括一个或 多个传感 器。根据实际 需求，可 以布署一个 或多个传 感器，实现一 个或多个 测量参数的实 时采集。5.2.1.2 附属设备 附属设备包 括电源、设备箱等。使用直流电 源或电池 供电，电 源电压范 围3.6 V 30 V。电源具备IP68防水 等级。设备箱应具备IP5防水等级，箱体宽度 小于500 mm 的，箱体钢板厚度 不低于1 mm。箱体宽度 大于等于500 mm，小 于800 mm 的，箱体 钢板厚 度不低于1.2 mm。箱体宽度 大于等于800 mm 的，钢板厚 度不低于1.5 mm。5.2.1.3 软件 至少应具备服务 端软件和后 台管理平台，服务端软 件 为运行于Linux/Windows 系统上的服 务程序，具备与采集设备、数据库通 信的能力。后台管理平 台 为运行于Linux/Windows 系统上的网 站程序，提 供管理员对设 备、数据 的管理功 能。有条件情况下宜 配套便于终 端用户使 用的手机APP 软 件，在移动互联 网下提供数 据查看、人工填报服务。DB1301/T 3312020 3 5.2.2 数据上传方 式 设施农业物 联网数据 通过自动 上报或手 动上传方 式传 到平台。其中 使用 采集 设备采集 的各类环 境数据、控制信息、报警信息 自动上 报，人工采 集的基地 信息、设施类 型、设施信 息、种植 信息、农事 管理数据通过软 件平台或 服务APP 人 工填报。5.2.3 采集技术指 标 建议采集参数包 括但不限于 空气温度、空气湿度、土 壤温度（20 cm/40 cm/60 cm/80 cm 处分四点采集）、土 壤含水量（20 cm/40 cm/60 cm/80 cm 处分 四点采集）、光照强 度、总辐 射、光合 有效辐射、二氧化碳浓 度、土壤 电导率、土壤PH值。采集技术指 标 宜满足 附录A的 要 求。5.3 安装与维护 5.3.1 附属设备安 装 电源和传输 装置应部 署于 设备 箱内，设 备箱安装 于温 室/大棚内，或温室/大 棚附近便 于检查 和维修的室内地点。设 备箱需具备 适合部署 环境的防水、散 热机制。使用DTU传输方案 时，天线应 延伸到设 备箱外部，保 证通信信 号良好。根据实际需 要，安装 时配置电 源线、网 线、设施 支架 等辅料。5.3.2 采集设备部 署位置 日光温室中，可 部署单套 或两套采 集设备。单 套采集 设备部署于 温室东西 长度的中 间点，南北跨 度自南向北作物种 植区2/3 位 置。两套采 集设备部署 于 温室东西长度的1/3和2/3 处，南北跨 度自南向北 作物种植区2/3 位置。塑料大棚中，可 部署单套 或两套采 集设备，单 套采集 设备部署于 大棚内的 中心点。两套 采集设备 部署于大棚南 北长度的1/3和2/3 处，东西 跨度的中 间点。不同采集设 备部署高 度应符合 附录B 的要 求。5.3.3 维护 采集设备每 年需要进 行年检，检查内容 包括采集 设备 部署位置、供 电和网 络连通、测 量精度。检查结果记入年 检记录文 档。由专 人负责校 准工作，对于 测量精度不 符合技术 指标的采 集设备进 行校准。5.4 记录内容 5.4.1 基地信息 基地信息数 据记录了 物联网设 施所在基 地的详细 信息，数据构成 见表1：表1 基地信息数 据 数据 项 字段 类型 整数 长度 小数 长度 备注 基地 创建 时间 日期 时间-基地 代码 字符 串 20-唯一 值 基地 名称 字符 串 20-基地 简介 长文 本-种植 面积 浮点 型 6 2 单位 为亩 DB1301/T 331 2020 4 表 1 基地信 息数据（续）数据 项 字段 类型 整数 长度 小数 长度 备注 行政 区划 代码 字符 串 6 6位，精确 到县 级 基地 图片 字符 串 255-基地 图片url链接 图1 基地代码格 式 如图1所示基 地代码格 式为10 位 字符，前六 位所在地 行 政区划代码，精 确到县级。后四位为 流水号。基地代码在 本数据表 中是唯一 的。示例：藁城 区某 基地 代码：1301090001 5.4.2 设施类型 农业物联网 平台设施 的类型，数据构成 见表2：表2 设施类型数 据 数据 项 字段 类型 整数 长度 小数 长度 备注 设施 类型 代码 字符 串 4-唯一 值 测量 单位 字符 串 20-最小 测量 值 浮点 型 8 2-最大 测量 值 浮点 型 8 2-测量 精度 浮点 型 8 2-测量 分辨 率 浮点 型 8 2-响应 时间 整数 型-设施 图片 字符 串 255-基地 图片url链接 图2 设施类型代 码格式 如图2所示设 施类型代 码为4 位 字符，首 位为字母，表 示设施种类 代码。如 下所示：W：温室/大棚 V：摄像设备 Q：气象站 C：控制设备 S：传感器 DB1301/T 3312020 5 2 4位字符 为数字，根据不同 型号设施 自行编流 水号。设施类型 代码在本 表中是唯 一值。示例：温室 设施 类型 代码：W001、大棚 设 施类 型代 码：W002、某 品牌 气象 站类 型代码Q001，另 一类 型气 象站 类型 代码Q005。5.4.3 设施信息 农业物联网 平台设施 的信息，数据构成 见表3 表3 设施信息数 据 数据 项 字段 类型 整数 长度 小数 长度 备注 设施 代码 字符 串 20-唯一 值 设施 类型 代码 字符 串 20-设施 名称 字符 串 20-上级 代码 字符 串 20-温室/大棚 的上 级为基地，其 他设 施的 上级为 温室/大棚 长度 int 11 0 单位 mm 跨度 int 11 0 单位 mm 高度 int 11 0 单位 mm 覆盖 材料 varchar 20-墙体 材料 varchar 20-经度 varchar 20-纬度 varchar 20-图3 设施代码格 式 如图3 所示，当设施为 温室/大 棚类型，设施代码 格式 为14 位字符，前10 位 为所在基 地代码，11 位为W，表示温室/大棚，12 位 14位 为温室/大棚流水 号，当设施为棚内设施时，设 施代码格式为18位字符，前14位为棚内设施所在温室/大棚流水号，15位为字母，为 设施类型 的首位，16位 18位为 流水号。设施代码在 本表中为 唯一值。示例：藁城 区某 基地 第二 温室 代码：1301090001W002、该 温室 某摄 像 头代 码：1301090001W002V002。DB1301/T 331 2020 6 5.4.4 采集数据 采集数据为设备 自动采集的 数据，根 据采集设备 不同，包括的内容不 同，具体对 应关系符 合附录A要求。采集数 据必须 包括采集 时间和设 备代码数 据，其他数据字 段为可选。采集数 据至少每30 min采集一次，数据 内容包括 数值和采 集时间。采集时间 信息 精确到秒级，随数值 上报。采 集数据构 成见表4:表4 采集数据 数据 项 字段 类型 整数 长度 小数 长度 备注 设施 代码 字符 串 20-采集 时间 日期 时间-精确 到s 空气 温度 浮点 型 3 2 单位 为 空气 湿度 浮点 型 3 1 单位 为%RH 20 cm 土壤 温度 浮点 型 3 2 单位 为 40 cm 土壤 温度 浮点 型 3 2 单位 为 60 cm 土壤 温度 浮点 型 3 2 单位 为 80 cm 土壤 温度 浮点 型 3 2 单位 为 20 cm 土壤 含水 量 浮点 型 3 1 单位 为%RH 40 cm 土壤 含水 量 浮点 型 3 1 单位 为%RH 60 cm 土壤 含水 量 浮点 型 3 1 单位 为%RH 80 cm 土壤 含水 量 浮点 型 3 1 单位 为%RH 光照 强度 浮点 型 6 0 单位 为lux 总辐 射 浮点 型 4 0 单位 为W/光合 作用 有效 辐射 浮点 型 4 0 单位 为 mol/(s)二氧 化碳 浓度 浮点 型 3 0 单位 为mg/L 土壤 电导 率 浮点 型 5 0 单位 为 s/cm pH值 浮点 型 1 2 单位 为pH 5.4.5 控制信息 控制信息为 物联网设 施控制历 史记录，其数据构 成见 表5：表5 控制历史数 据 数据 项 字 段 类型 整数 长度 小数 长度 备注 设施 代码 字符 串 20-设施 类型 代码 字符 串 20-控制 时间 日期 时间-控制 方式 整数 型-对双 向控 制：0 关闭 1打开 对三 向控 制：0 停止 1开启 2 关闭 物联网控制 设施分为 双向（有 开关两个 状态，用 于补 光灯等具备 开关两个 状态的设 施）和三 向（有开启、关闭、停止三个 状态，其 中开启指 设施正 在开 启状态，关闭 指设施 正在关闭 状态，停 止指设施 不运行状态。用于放风 机等具备 开启、关 闭、停止 状态 的设施）。DB1301/T 3312020 7 5.4.6 报警信息 报警信息为 设施或平 台警告历 史记录，其数据构 成见 表6:表6 报警信息 数据 项 字段 类型 整数 长度 小数 长度 备注 设施 代码 字符 串 20-设施 类型 代码 字符 串 20-警告 时间 日期 时间-控制 方式 字符 串 20-值溢 出/设 备故 障/网络故 障/其他 警告 详情 长文 本-5.4.7 种植信息 需记录当前 设施内作 物类别、品种、定 植时间。信 息 通过人工报 送方式采 集。采集 数据字段 格式见表7：表7 种植信息数 据 数据 项 字段 类型 整数 长度 小数 长度 备注 采集 时间 datetime-设施 代码 varchar 20-自定 义格 式 类别 varchar 20-作物，如 黄瓜 品种 varchar 20-具体 品种 名 定植 时间 date-当前 生育 期 varchar 20-记录 当前 所处 生育 期 5.4.8 农事管理 需记录当前 设施内温 度调控设 备、空气 湿度调控 设备 等的使用情 况。记录 整地、灌 溉、施肥、中耕除草、病虫 害防治等 农事操作 记录。信 息通过人 工报 送方式采集。采集数 据字段格 式见表8：表8 农事管理数 据 数据 项 字段 类型 整数 长度 小数 长度 备注 采集 时间 datetime-设施 代码 varchar 20-自定 义格 式 品种 varchar 20-当前 作物 名称 操作 类别 varchar 20-如整 地、灌溉 等 操作 信息 text-操作 细节 文字 记录 农投 品名 称 varchar 50-施肥、用 药时 记录 产品 名称 农投 品厂 商 varchar 50-施肥、用 药时 记录 产品 厂商 DB1301/T 331 2020 8 A A 附 录 A（资料性附 录）采集技术指 标 采集设备应 满足表A.1 的技术指 标：表A.1 测量技术指 标 采集 项 测量 范围 测量 精度 分辨 率 响应 时间 空气 温度-15 70 0.5 0.05 2 s 空气 湿度 0%RH 100%RH 3%RH 0.1%RH 2 s 土壤 温度-15 70 0.5 0.05 2 s 土壤 含水 量 0%RH 100%RH 2%RH 0.5%RH 2 s 光照 强度 0 lux 200000 lux 10000 lux 100 lux 2 s 总辐 射 0 W/2000 W/100 W/1 W/2 s 光合 有效 辐射 02000 mol/(s)100 mol/(s)1 mol/(s)2 s 二氧 化碳 浓度 0 mg/L 2000 mg/L 50 mg/L 1 mg/L 2 s 土壤 电导 率 0 s/cm 20000 s/cm 1000 s/cm 10 s/cm 2 s 土壤pH 值 014 0.01 0.01 2 s DB1301/T 3312020 9 B B 附 录 B（规范性附 录）采集设备部 署高度 采集设备部 署高度应 满足表B.1 的指标要 求：表B.1 采集设备部 署高度指 标 传感 器 部署 高度 空气 温度 采集 设备 感应 中心 位于 植株 以上20 cm，随 株高 进行 调整。允 许误 差10 cm。空气 湿度 采 集 设备 符合 空气 温度 采集 设备 要求。土壤 温度 采集 设备 探头 埋入 土壤 中，四路 土壤 温度 设备 探头 分别 埋入 土深20 cm/40 cm/60 cm/80 cm 处。20 cm 探头 允许 误差 1 cm，40 cm 和60 cm 探头 允许 误差 3 cm，80 cm 探头 允许 误差5 cm。土壤 含水 量采 集设 备 探头 埋入 土壤 中，四路 土壤 含水 量设 备探 头分 别埋 入土 深20 cm/40 cm/60 cm/80 cm处。20 cm 探头 允许 误差 1 cm，40 cm 和60 cm 探头 允许 误差 3 cm，80 cm 探头 允许误差 5 cm。部署 位 置 选取 地势 居中，两 排作 物之 间的 土壤。光照 强度 采集 设备 符合 空气 温度 采集 设备 要求。辐射 采集 设备 符合 空气 温度 采集 设备 要求。二氧 化碳 浓度 采集 设备 符合 空气 温度 采集 设备 要求。土壤 电导 率采 集设 备 符合 土壤 温度 采集 设备 要求。土壤pH值 采集 设备 符合 土壤 温度 采集 设备 要求。_