GBT 43440-2023 物聯(lián)網(wǎng) 智慧農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)應(yīng)用指南

物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)應(yīng)用指南2023-11-27發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會 I 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4縮略語 25智慧農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)傳輸概述 6傳輸技術(shù)應(yīng)用指南 3參考文獻(xiàn) 6IGB/T43440—2023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。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由全國信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC28)提出并歸口。本文件起草單位：中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、深圳賽西信息技術(shù)有限公司、江蘇賽西科技發(fā)展有限公司、中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、西安航天自動化股份有限公司、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所、中移物聯(lián)網(wǎng)有限公司、科大訊飛股份有限公司、無錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院、重慶郵電大學(xué)、騰訊云計算(北京)有限責(zé)任公司、上海逸迅信息科技有限公司、廈門四信通信科技有限公司、中國建材國際工程集團(tuán)有限公司、青島耕云科技有限公司、北京市農(nóng)林科學(xué)院信息技術(shù)研究中心、河南訊飛人工智能科技有限公司、上海海思技術(shù)有限公司、上海集成通信設(shè)備有限公司、北京中科晶上科技股份有限公司、北京電信規(guī)劃設(shè)計院有限公司、農(nóng)芯(南京)智慧農(nóng)業(yè)研究院有限公司、聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)有限責(zé)任公司、華為技術(shù)有限公司、北京理工大學(xué)、廣東東華發(fā)思特軟件有限公司、北京東土科技股份有限公司、杭州東駿科技有限公司、杭州?？低晹?shù)字技術(shù)股份有限公司、上海格麟倍科技發(fā)展有限公司。1物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)應(yīng)用指南本文件給出了智慧農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)，以及大田種植、設(shè)施農(nóng)業(yè)、畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖等不同應(yīng)用場景的傳輸方式和適用協(xié)議。本文件適用于智慧農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計、研發(fā)、選型、部署及應(yīng)用。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。智慧農(nóng)業(yè)intelligentagriculture以信息和知識為核心要素，通過現(xiàn)代信息技術(shù)和智能裝備與農(nóng)業(yè)深度跨界融合，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的信息感知、定量決策、智能控制、精準(zhǔn)投入、個性化服務(wù)的全新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。依照一定的規(guī)則，對物理世界中的客觀現(xiàn)象、物理屬性進(jìn)行監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果轉(zhuǎn)化為可以進(jìn)一步處理的信號的設(shè)備。接收控制信號，根據(jù)控制指令執(zhí)行具體操作，改變被控介質(zhì)的大小，從而將被控變量維持在所要求的數(shù)據(jù)上或一定范圍內(nèi)的設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)internetofthingsgateway具有數(shù)據(jù)存儲能力、計算能力和協(xié)議轉(zhuǎn)換能力等，可通過北向接口與應(yīng)用平臺建立通信連接和通過南向接口與感知控制設(shè)備進(jìn)行通信的實體。注：實體可以是獨(dú)立設(shè)備或軟件。云服務(wù)商提供的云基礎(chǔ)設(shè)施及其上的服務(wù)軟件的集合。邊緣計算服務(wù)器edgecomputingserver在邊緣側(cè)對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的設(shè)備，減少數(shù)據(jù)的計算和分析時間。24縮略語下列縮略語適用于本文件。GPIO:通用型輸入輸出(General-purposeInput/Output)LoRa:遠(yuǎn)距離無線電(LongRangeRadio)Wi-SUN:智能無線網(wǎng)絡(luò)(WirelessUtilityNetworks)4G:第四代移動通信技術(shù)(4thGenerationMobileNetworks)5G:第五代移動通信技術(shù)(5thGenerationMobileNetworks)5智慧農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)傳輸概述智慧農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)示意圖如圖1所示，傳感器、執(zhí)行器、攝像機(jī)、現(xiàn)場用戶終端、遠(yuǎn)程用戶終端等采集各類數(shù)據(jù)后，一部分?jǐn)?shù)據(jù)經(jīng)過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與邊緣計算服務(wù)器的邊緣處理后，與未經(jīng)邊緣處理的數(shù)據(jù)在智慧農(nóng)業(yè)云平臺進(jìn)行匯聚，經(jīng)過智慧農(nóng)業(yè)云平臺分析后，形成對各采集終端的控制決策，通過云平臺以控制指令的方式傳輸給傳感器、執(zhí)行器、攝像機(jī)、現(xiàn)場用戶終端、遠(yuǎn)程用戶終端等采集終端以執(zhí)行相關(guān)控制操作。②②緣計算服務(wù)器智慧農(nóng)業(yè)云平臺農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)傳輸實體農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)傳輸邏輯分析⑥③⑤①標(biāo)引序號說明：①——采集到邊緣處理的數(shù)據(jù)傳輸；②——采集到云平臺匯聚的數(shù)據(jù)傳輸；③——邊緣處理到云平臺匯聚的數(shù)據(jù)傳輸；④——云平臺匯聚到分析的數(shù)據(jù)傳輸；⑤——分析到控制的數(shù)據(jù)傳輸；⑥——控制到云平臺匯聚的數(shù)據(jù)傳輸。圖1智慧農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)示意圖各采集終端采集數(shù)據(jù)的種類見表1。3終端名稱采集數(shù)據(jù)種類傳感器物生理生態(tài)數(shù)據(jù)，飼養(yǎng)物的位置數(shù)據(jù)、健康狀況數(shù)據(jù)等執(zhí)行器執(zhí)行器設(shè)備狀態(tài)、位置信息數(shù)據(jù)等攝像機(jī)農(nóng)作物的生長狀態(tài)、病蟲害情況，飼養(yǎng)物的生長狀態(tài)圖像或視頻數(shù)據(jù)現(xiàn)場用戶終端用戶的控制操作指令數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程用戶終端用戶的控制操作指令數(shù)據(jù)6傳輸技術(shù)應(yīng)用指南6.1采集到邊緣處理的數(shù)據(jù)傳輸6.1.1由物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行邊緣處理如圖1中①所示，傳感器、執(zhí)行器、攝像機(jī)、現(xiàn)場用戶終端等采集數(shù)據(jù)后，傳輸給物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)的邊緣匯聚及處理。在大田種植場景中，農(nóng)作物種植面積較廣，區(qū)域跨度較大，采集終端部署較分散，與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)距離較遠(yuǎn)，傳輸距離較長，有線網(wǎng)絡(luò)實施難度及成本較高。傳感器、執(zhí)行器、現(xiàn)場用戶終端發(fā)出的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較小，對帶寬要求不高，可采用LoRa、Wi-SUN等傳輸方式。攝像機(jī)發(fā)出的圖片、視頻圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較大，對帶寬要求較高，可采用無線局域網(wǎng)等傳輸方式。在設(shè)施農(nóng)業(yè)場景中，農(nóng)作物種植范圍較小，采集終端部署較緊密，與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)距離較近，供電及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境較好。傳感器、執(zhí)行器、現(xiàn)場用戶終端發(fā)出的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較小，對帶寬要求不高，可采用無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙、新一代無線短距通信技術(shù)、紫蜂(ZigBee)、以太網(wǎng)、串口、GPIO等傳輸方式。攝像機(jī)發(fā)出的圖片、視頻圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較大，對帶寬要求較高，可采用無線局域網(wǎng)、以太網(wǎng)等傳輸方式。在畜禽養(yǎng)殖場景中，飼養(yǎng)范圍較小、飼養(yǎng)密度較高，采集終端部署較緊密，與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)距離較近，供電及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)境較好。傳感器、執(zhí)行器、現(xiàn)場用戶終端發(fā)出的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較小，對帶寬要求不高，可采用無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙、新一代無線短距通像機(jī)發(fā)出的圖片、視頻圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較大，對帶寬要求較高，可采用無線局域網(wǎng)、以太網(wǎng)等傳輸方式。在水產(chǎn)養(yǎng)殖場景中，若面向淡水區(qū)域養(yǎng)殖，養(yǎng)殖范圍較小，采集終端部署較緊密，與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)距離較近，供電及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)境較好。傳感器、執(zhí)行器、現(xiàn)場用戶終端發(fā)出的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較小，對帶寬要求不高，可采用無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙、新一代無線短距通信技術(shù)、Zigbee、以太網(wǎng)、串口、GPIO等傳輸方式。攝像機(jī)發(fā)出的圖片、視頻圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較大，對帶寬要求較高，可采用無線局域網(wǎng)、以太網(wǎng)等傳輸方式。若面向海水養(yǎng)殖，養(yǎng)殖戶一般會將養(yǎng)殖場所選在離海岸線幾公里甚至十幾公里遠(yuǎn)的海域，且養(yǎng)殖范圍較大，采集終端部署較分散，與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)距離較遠(yuǎn)，傳輸距離較長，難以實施有線網(wǎng)絡(luò)。傳感器、執(zhí)行器、現(xiàn)場用戶終端發(fā)出的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較小，對帶寬要求不高，可采用LoRa、Wi-SUN等傳輸方式。攝像機(jī)發(fā)出的圖片、視頻圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較大，對帶寬要求較高，可采用無線局域網(wǎng)等傳輸方式。6.1.2由邊緣計算服務(wù)器進(jìn)行邊緣處理如圖1中①所示，傳感器、執(zhí)行器、攝像機(jī)、現(xiàn)場用戶終端等采集數(shù)據(jù)后，傳輸給邊緣計算服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的邊緣匯聚及處理。4在大田種植場景中，農(nóng)作物種植面積較廣，區(qū)域跨度較大，采集終端部署較分散，與邊緣計算服務(wù)器距離較遠(yuǎn)，傳輸距離較長，有線網(wǎng)絡(luò)實施難度和成本較高。傳感器、執(zhí)行器、現(xiàn)場用戶終端發(fā)出的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較小，對帶寬要求不高，可采用LoRa等傳輸方式。攝像機(jī)發(fā)出的圖片、視頻圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較大，對帶寬要求較高，可采用無線局域網(wǎng)等傳輸方式。在設(shè)施農(nóng)業(yè)場景中，農(nóng)作物種植范圍較小，采集終端部署較緊密，與邊緣計算服務(wù)器距離較近，供電及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境較好?？刹捎靡蕴W(wǎng)、無線局域網(wǎng)等傳輸方式。在畜禽養(yǎng)殖場景中，飼養(yǎng)范圍較小、飼養(yǎng)密度較高，采集終端部署較緊密，與邊緣計算服務(wù)器距離較近，供電及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)境較好。可采用以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)等傳輸方式。在水產(chǎn)養(yǎng)殖場景中，若面向淡水區(qū)域養(yǎng)殖，養(yǎng)殖范圍較小，采集終端部署較緊密，與邊緣計算服務(wù)器距離較近，供電及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)境較好。可采用以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)等傳輸方式。若面向海水養(yǎng)殖，養(yǎng)殖戶一般會將養(yǎng)殖場所選在離海岸線幾公里甚至十幾公里遠(yuǎn)的海域，且養(yǎng)殖范圍較大，采集終端部署分場用戶終端發(fā)出的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較小，對帶寬要求不高，可采用LoRa等傳輸方式。攝像機(jī)發(fā)出的圖片、視頻圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較大，對帶寬要求較高，可采用無線局域網(wǎng)等傳輸方式。6.2采集到云平臺匯聚的數(shù)據(jù)傳輸如圖1中②所示，傳感器、執(zhí)行器、攝像機(jī)、現(xiàn)場用戶終端等采集數(shù)據(jù)后，傳輸給智慧農(nóng)業(yè)云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)匯聚。傳感器、執(zhí)行器、遠(yuǎn)程用戶終端、現(xiàn)場用戶終端發(fā)出的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較小，對帶寬要求不高，可采用通用無線分組業(yè)務(wù)(GPRS)、第三代移動通信技術(shù)(3G)、衛(wèi)星通信、窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)等傳輸。攝像機(jī)發(fā)出的圖片、視頻圖像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較大，對帶寬要求較高，可采用4G、5G、無線局域網(wǎng)等傳輸方式。6.3邊緣處理到云平臺匯聚的數(shù)據(jù)傳輸如圖1中③所示，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和邊緣計算服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)邊緣處理后，傳輸至智慧農(nóng)業(yè)云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)匯聚。在大田種植場景中，農(nóng)作物種植面積較廣，區(qū)域跨度較大，有線網(wǎng)絡(luò)實施難度及成本較高?？刹捎?G、5G等傳輸方式。在設(shè)施農(nóng)業(yè)場景中，農(nóng)作物種植范圍較小，供電及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境較好?？刹捎脽o線局域網(wǎng)、以太網(wǎng)等傳輸方式。在畜禽養(yǎng)殖場景中，飼養(yǎng)范圍較小、飼養(yǎng)密度較高，供電及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)境較好?？刹捎脽o線局域網(wǎng)、以太網(wǎng)等傳輸方式。在水產(chǎn)養(yǎng)殖場景中，若面向淡水區(qū)域養(yǎng)殖，養(yǎng)殖范圍較小，供電及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)境較好，可采用無線局域網(wǎng)、以太網(wǎng)等傳輸方式。若面向海水養(yǎng)殖，養(yǎng)殖戶一般會將養(yǎng)殖場所選在離海岸線幾千米甚至十幾千米遠(yuǎn)的海域，且養(yǎng)殖范圍較大，難以實施有線網(wǎng)絡(luò)，可采用4G、5G、無線局域網(wǎng)等傳輸方式。6.4云平臺匯聚到分析的數(shù)據(jù)傳輸如圖1中④所示，各類數(shù)據(jù)在智慧農(nóng)業(yè)云平臺匯聚后，傳輸給具有數(shù)據(jù)分析功能的模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，此流程一般在互聯(lián)網(wǎng)、專網(wǎng)上進(jìn)行，可采用以太網(wǎng)傳輸6.5分析到控制的數(shù)據(jù)傳輸如圖1中⑤所示，各類數(shù)據(jù)由智慧農(nóng)業(yè)云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析后，傳輸給相應(yīng)模塊形成控制決策，此5流程一般在互聯(lián)網(wǎng)、專網(wǎng)上進(jìn)行，可采用以太網(wǎng)傳輸方式。6.6控