AI物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)牧協(xié)同智能控制系統(tǒng)規(guī)范征求意見稿

1T/CASMEXXXX—XXXXAI物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)牧協(xié)同智能控制系統(tǒng)規(guī)范本文件規(guī)定了AAI物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)牧協(xié)同智能控制系統(tǒng)的總體架構(gòu)、功能模塊、關(guān)鍵技術(shù)、性能要求、測(cè)試方法、實(shí)施步驟以及文檔和培訓(xùn)要求。本文件適用于AI物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)牧協(xié)同智能控制系統(tǒng)的建設(shè)、運(yùn)行和管理。2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(duì)應(yīng)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/T20273信息安全技術(shù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)安全技術(shù)要求GB/T25000.51-2016系統(tǒng)與軟件工程系統(tǒng)與軟件質(zhì)量要求和評(píng)價(jià)（SQuaRE）第51部分：就緒可用軟件產(chǎn)品（RUSP）的質(zhì)量要求和測(cè)試細(xì)則GB/T28452信息安全技術(shù)應(yīng)用軟件系統(tǒng)通用安全技術(shù)要求GB/T36951信息安全技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)感知終端應(yīng)用安全技術(shù)要求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GB/T39786-2021信息安全技術(shù)信息系統(tǒng)密碼應(yīng)用基本要求GB/T41782.1物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)互操作性第1部分：框架GB/T41782.2物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)互操作性第2部分：網(wǎng)絡(luò)連通性YD/T3802-2020電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全通用要求3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.13.2AI物聯(lián)網(wǎng)AIinternetofthings人工智能與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，通過數(shù)據(jù)采集、傳輸和分析，實(shí)現(xiàn)智能化的控制和管理。3.33.4智慧牧場(chǎng)smartranch利用現(xiàn)代信息技術(shù)，對(duì)牧場(chǎng)環(huán)境和生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能化管理，提高生產(chǎn)效率和管理水平。3.53.6混合總線技術(shù)hybridbustechnology結(jié)合多種通信總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的互聯(lián)互通。4系統(tǒng)架構(gòu)及功能規(guī)劃4.1系統(tǒng)組成及總體架構(gòu)AI物聯(lián)網(wǎng)智慧牧場(chǎng)系統(tǒng)包括農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)邊緣中間件系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)混合總線技術(shù)、自組織無線分布式協(xié)同控制系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)微環(huán)境多因子調(diào)控算法模型、超低功耗的物聯(lián)網(wǎng)專用芯片?？傮w架構(gòu)分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。每一層都通過標(biāo)準(zhǔn)化接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)。系統(tǒng)應(yīng)用示意圖如圖1所示。2T/CASMEXXXX—XXXX圖1AI物聯(lián)網(wǎng)智慧牧場(chǎng)系統(tǒng)的組成及架構(gòu)示意圖4.2農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)邊緣中間件系統(tǒng)4.2.1系統(tǒng)組成4.2.1.1末端設(shè)備管理模塊管理連接到系統(tǒng)的各類傳感器和末端設(shè)備，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)監(jiān)控。4.2.1.2邏輯設(shè)備管理模塊管理虛擬設(shè)備，協(xié)調(diào)不同設(shè)備間的協(xié)同工作。4.2.1.3感知事件緩存管理模塊緩存實(shí)時(shí)采集的感知數(shù)據(jù)，提供高效的數(shù)據(jù)讀取和寫入能力。4.2.1.4感知事件分發(fā)管理模塊根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則和算法，將感知事件分發(fā)到相應(yīng)的處理模塊或設(shè)備。4.2.1.5中間件控制服務(wù)接口提供標(biāo)準(zhǔn)化的API接口，供上層應(yīng)用調(diào)用。4.2.1.6系統(tǒng)配置模塊負(fù)責(zé)系統(tǒng)的配置管理，通過WEB界面進(jìn)行人機(jī)交互，接收操作指令并執(zhí)行配置操作。4.2.2系統(tǒng)功能4.2.2.1數(shù)據(jù)采集與處理4.2.2.1.1數(shù)據(jù)采集通過末端設(shè)備管理模塊，采集環(huán)境和動(dòng)物體征數(shù)據(jù)。4.2.2.1.2數(shù)據(jù)處理進(jìn)行數(shù)據(jù)的初步處理，過濾和校正不良數(shù)據(jù)。4.2.2.2設(shè)備管理4.2.2.2.1設(shè)備注冊(cè)管理和維護(hù)連接到系統(tǒng)的各類設(shè)備，確保其正常運(yùn)行。4.2.2.2.2設(shè)備監(jiān)控實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理故障。3T/CASMEXXXX—XXXX4.2.2.3事件處理與分發(fā)4.2.2.3.1事件識(shí)別識(shí)別和分類感知事件。4.2.2.3.2事件分發(fā)將處理后的事件結(jié)果分發(fā)到相應(yīng)的設(shè)備或模塊，執(zhí)行相應(yīng)的操作。4.2.3配置與管理4.2.3.1基于WEB的人機(jī)界面4.2.3.1.1界面設(shè)計(jì)提供友好和直觀的人機(jī)交互界面，方便用戶進(jìn)行系統(tǒng)配置和管理操作。4.2.3.1.2操作簡(jiǎn)便用戶通過瀏覽器即可訪問和管理系統(tǒng)，無需復(fù)雜操作。4.2.3.2配置操作與管理4.2.3.2.1系統(tǒng)配置通過系統(tǒng)配置模塊，對(duì)末端設(shè)備、邏輯設(shè)備和感知事件進(jìn)行配置。4.2.3.2.2操作管理記錄和管理用戶的操作日志，確保操作的可追溯性。4.3感知設(shè)備組網(wǎng)與控制技術(shù)4.3.1現(xiàn)場(chǎng)混合總線技術(shù)4.3.1.1現(xiàn)場(chǎng)骨干組網(wǎng)4.3.1.1.1在現(xiàn)場(chǎng)部署高性能無線通信節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建骨干網(wǎng)絡(luò)。4.3.1.1.2通過優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸路徑，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎涂煽啃浴?.3.1.2總線接入4.3.1.2.1實(shí)現(xiàn)串行總線和網(wǎng)絡(luò)總線的無縫接入。4.3.1.2.2確保不同類型設(shè)備之間能夠互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。4.3.2自組織無線分布式協(xié)同控制系統(tǒng)4.3.2.1路由質(zhì)量（Qos）路由4.3.2.1.1根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源情況，選擇最優(yōu)路由，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量和可靠性。4.3.2.1.2根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和變化情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整路由策略。4.3.2.2網(wǎng)絡(luò)資源管理4.3.2.2.1合理分配和管理網(wǎng)絡(luò)資源，確保各設(shè)備的通信需求。4.3.2.2.2優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸路徑，提高系統(tǒng)的整體性能。4.4農(nóng)業(yè)微環(huán)境多因子調(diào)控算法模型4.4.1參數(shù)設(shè)定4.4.1.1溫度控制4.4.1.1.1通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)牧場(chǎng)環(huán)境溫度。4.4.1.1.2根據(jù)溫度變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境控制設(shè)備，確保適宜的生長(zhǎng)條件。4T/CASMEXXXX—XXXX4.4.1.2濕度控制4.4.1.2.1監(jiān)測(cè)牧場(chǎng)環(huán)境濕度，防止過高或過低影響動(dòng)物健康。4.4.1.2.2根據(jù)濕度變化，自動(dòng)調(diào)整加濕或除濕設(shè)備。4.4.1.3氨氣控制4.4.1.3.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氨氣濃度，確?？諝赓|(zhì)量。4.4.1.3.2根據(jù)氨氣濃度，調(diào)節(jié)通風(fēng)系統(tǒng)，保持良好的空氣流通。4.4.1.4二氧化碳控制4.4.1.4.1監(jiān)測(cè)二氧化碳濃度，維持空氣質(zhì)量。4.4.1.4.2根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，采取相應(yīng)的調(diào)控措施。4.4.1.5負(fù)壓控制4.4.1.5.1通過負(fù)壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)空氣流通，凈化環(huán)境。4.4.1.5.2根據(jù)環(huán)境變化，實(shí)時(shí)調(diào)整負(fù)壓系統(tǒng)參數(shù)。4.4.2協(xié)同控制策略4.4.2.1多因子協(xié)同4.4.2.1.1結(jié)合溫度、濕度、氨氣、二氧化碳等多種參數(shù)，進(jìn)行綜合控制。4.4.2.1.2通過協(xié)同控制，優(yōu)化牧場(chǎng)環(huán)境，提高動(dòng)物生長(zhǎng)條件。4.4.2.2調(diào)控算法模型4.4.2.2.1基于多因子數(shù)據(jù)，應(yīng)用先進(jìn)算法模型進(jìn)行分析。4.4.2.2.2通過算法模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的精準(zhǔn)控制，提高系統(tǒng)的智能化水平。4.5超低功耗物聯(lián)網(wǎng)芯片4.5.1動(dòng)物體征監(jiān)測(cè)芯片4.5.1.1功能概述動(dòng)物體征監(jiān)測(cè)芯片可通過接觸式測(cè)溫，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物體溫的高精度監(jiān)測(cè)。芯片集成了高精度溫度傳感器和數(shù)據(jù)處理單元，應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)采集和分析動(dòng)物體溫?cái)?shù)據(jù)。4.5.1.2測(cè)溫精度芯片的測(cè)溫精度宜達(dá)到0.01℃,確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。4.5.1.3監(jiān)測(cè)時(shí)長(zhǎng)芯片宜采用超低功耗設(shè)計(jì)，支持長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)監(jiān)測(cè)，滿足長(zhǎng)期數(shù)據(jù)采集需求。4.5.2設(shè)備無線控制芯片4.5.2.1功能描述設(shè)備無線控制芯片實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制器的小型化和數(shù)字化。芯片應(yīng)集成了無線通信模塊和控制邏輯，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)。4.5.2.2小型化與數(shù)字化芯片采用集成化設(shè)計(jì)。通過數(shù)字化控制，可實(shí)現(xiàn)更精確的設(shè)備管理和控制，提高系統(tǒng)的智能化水平。5系統(tǒng)性能要求5.1數(shù)據(jù)處理性能5T/CASMEXXXX—XXXX5.1.1系統(tǒng)應(yīng)具備高效的數(shù)據(jù)處理能力，能夠?qū)崟r(shí)分析和處理大量感知數(shù)據(jù)。5.1.2數(shù)據(jù)處理模塊應(yīng)具備高性能的處理器和內(nèi)存，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的計(jì)算和大量的數(shù)據(jù)流。5.2網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性5.2.1系統(tǒng)應(yīng)確保網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性和可靠性，防止數(shù)據(jù)丟失和傳輸延遲。5.2.2網(wǎng)絡(luò)層宜采用先進(jìn)的通信協(xié)議和路由技術(shù)，提供高帶寬和低延遲的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。5.3系統(tǒng)可靠性5.3.1系統(tǒng)應(yīng)具備高可靠性，保證在各種工作環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。5.3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮冗余備份和故障恢復(fù)機(jī)制，確保在出現(xiàn)硬件或軟件故障時(shí)，系統(tǒng)能夠快速恢5.3.3系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫安全應(yīng)符合GB/T20273的規(guī)定。5.4功耗管理5.4.1系統(tǒng)應(yīng)采用低功耗設(shè)計(jì)，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，降低運(yùn)行成本。5.4.2功耗管理模塊需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)設(shè)備的功耗，優(yōu)化能源使用，確保系統(tǒng)在低功耗模式下仍能正常運(yùn)行。6安全要求6.1訪問控制6.1.1系統(tǒng)安全應(yīng)符合GB/T28452的規(guī)定。6.1.2實(shí)施多級(jí)用戶權(quán)限管理，不同級(jí)別用戶只能訪問相應(yīng)權(quán)限范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)和功能。6.1.3使用強(qiáng)密碼策略，定期要求用戶更換密碼，并禁止重復(fù)使用舊密碼。6.1.4采用雙因素認(rèn)證（2FA）機(jī)制，提高用戶身份驗(yàn)證的安全性。6.1.5系統(tǒng)自身以及與其他體系的網(wǎng)絡(luò)連通性應(yīng)符合GB/T41782.2的要求。6.2網(wǎng)絡(luò)安全6.2.1部署防火墻和入侵檢測(cè)系統(tǒng)（IDS），實(shí)時(shí)監(jiān)控和防御網(wǎng)絡(luò)攻擊。6.2.2所有網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)采用加密協(xié)議（如SSL/TLS）保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸安全。6.2.3定期進(jìn)行漏洞掃描和滲透測(cè)試，及時(shí)修補(bǔ)系統(tǒng)安全漏洞。6.3數(shù)據(jù)保護(hù)6.3.1對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密存儲(chǔ)，確保數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)和傳輸過程中均受到保護(hù)。6.3.2建立數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)機(jī)制，定期備份數(shù)據(jù)并驗(yàn)證備份的完整性和可用性。6.3.3實(shí)施數(shù)據(jù)訪問日志記錄，定期審計(jì)數(shù)據(jù)訪問行為，發(fā)現(xiàn)和處理異常訪問。7系統(tǒng)驗(yàn)收7.1環(huán)境監(jiān)測(cè)功能7.1.1能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地采集和傳輸農(nóng)牧環(huán)境中的溫度、濕度、光照、空氣質(zhì)量等關(guān)鍵參數(shù)。7.1.2具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和歷史查詢功能，可追溯至少6月的環(huán)境數(shù)據(jù)。7.2設(shè)備控制功能7.2.1能夠遠(yuǎn)程控制農(nóng)牧設(shè)備，如通風(fēng)設(shè)備、灌溉設(shè)備、照明設(shè)備等，且控制響應(yīng)時(shí)間不超過5s。7.2.2控制指令執(zhí)行的準(zhǔn)確性應(yīng)達(dá)到100%，無錯(cuò)誤操作。7.2.3具備設(shè)備故障報(bào)警和自動(dòng)保護(hù)機(jī)制，例如當(dāng)設(shè)備過載時(shí)能自動(dòng)停機(jī)并發(fā)出警報(bào)。7.3智能決策功能7.3.1系統(tǒng)應(yīng)基于采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的策略，自動(dòng)生成合理的控制決策，如根據(jù)溫度和濕度自6T/CASMEXXXX—XXXX動(dòng)調(diào)整通風(fēng)。7.3.2智能控制系統(tǒng)終端數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)符合GB/T37025的要求。7.4系統(tǒng)基本功能驗(yàn)收7.4.1系統(tǒng)互操作性應(yīng)符合GB/T41782.1的要求。7.4.2按GB/T25000.51-2016進(jìn)行軟件質(zhì)量的驗(yàn)證，驗(yàn)證項(xiàng)目應(yīng)符合第5章的要求。7.4.3通過測(cè)試用例驗(yàn)證系統(tǒng)在各種使用場(chǎng)景下的功能表現(xiàn)。7.4.4應(yīng)驗(yàn)證系統(tǒng)對(duì)農(nóng)牧設(shè)備和傳感器數(shù)據(jù)的采集準(zhǔn)確性。7.4.5應(yīng)驗(yàn)證數(shù)據(jù)在傳輸過程中的完整性和準(zhǔn)確性，確保無數(shù)據(jù)丟失或篡改。7.4.6應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)的AI算法在實(shí)際場(chǎng)景中的表現(xiàn)，確保分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠。7.4.7應(yīng)驗(yàn)證系統(tǒng)能根據(jù)分析結(jié)果做出正確的自動(dòng)化決策和控制操作。7.5擴(kuò)展性7.5.1系統(tǒng)應(yīng)具備良好的擴(kuò)展性，能夠方便地添加新的傳感器和控制設(shè)備。7.5.2支持軟件