設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要求-地方標(biāo)準(zhǔn)格式審查稿

ICS35.240.99CCSZ0437TechnicalrequirementsfortheinternetofthingsapplicationoffacilityvegetablesIDB37/TXXXX—XXXX前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4縮略語 25總體架構(gòu) 26技術(shù)要求 36.1感知控制層 36.2網(wǎng)絡(luò)傳輸層 56.3應(yīng)用服務(wù)層 67安全要求 67.1系統(tǒng)安全 67.2數(shù)據(jù)安全 67.3接入安全 77.4通信安全 78運行維護要求 78.1基本要求 78.2軟件運維 78.3硬件運維 7參考文獻 8DB37/TXXXX—XXXX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)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由山東省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳提出并組織實施。本文件由山東省農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。1DB37/TXXXX—XXXX設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)通用技術(shù)要求本文件規(guī)定了設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)的總體架構(gòu)、技術(shù)要求、安全要求、運行維護要求。本文件適用于設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計、研發(fā)、布設(shè)、改造和運維，其它農(nóng)業(yè)經(jīng)濟作物大棚建設(shè)參照執(zhí)行。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/T15629.15信息技術(shù)系統(tǒng)間遠(yuǎn)程通信和信息交換局域網(wǎng)和城域網(wǎng)特定要求第15部分：低速無線個域網(wǎng)（WPAN）媒體訪問控制和物理層規(guī)范GB/T18657.3遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng)第5部分：傳輸規(guī)約第3篇：應(yīng)用數(shù)據(jù)的一般結(jié)構(gòu)GB/T22239—2019信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全等級保護基本要求GB/T30269.901信息技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)第901部分：網(wǎng)關(guān)：通用技術(shù)要求GB/T33745物聯(lián)網(wǎng)術(shù)語GB/Z38623—2020智能制造人機交互系統(tǒng)語義庫技術(shù)要求GB/T40684—2021物聯(lián)網(wǎng)信息共享和交換平臺通用要求GB/T41187—2021農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)GB/T51243物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支撐平臺工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)YD/T3749.1—2020物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)安全運維通用要求第1部分：總體要求DB37/T2873農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺基礎(chǔ)數(shù)據(jù)元3術(shù)語和定義GB/T33745界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1設(shè)施蔬菜greenhousevegetables在具有一定環(huán)境控制功能的設(shè)施內(nèi)栽培的蔬菜。[來源：NY/T3832—2021，3.1]3.2物聯(lián)網(wǎng)internetofthings通過感知設(shè)備，按照約定協(xié)議，連接物、人、系統(tǒng)和信息資源，實現(xiàn)對物理和虛擬世界的信息進行處理并作出反應(yīng)的智能服務(wù)系統(tǒng)。[來源：GB/T33745—2017，2.1.1]3.3最大亮度maximumluminanceLED顯示屏各基色在最高灰度級、最高亮度級時的亮度。全彩色LED顯示屏為規(guī)定色溫下的白場亮度。2DB37/TXXXX—XXXX[來源：SJ/T11141—2017，3.11]3.4人機交互系統(tǒng)human-computerinteractionsystem執(zhí)行和/或支持執(zhí)行人與機器之間進行交互的系統(tǒng)。注：面向智能制造的人機交互系統(tǒng)可以基于自然語言處理，語義理解智能制造過程中為企業(yè)內(nèi)部人員提供服務(wù)，解決包[來源：GB/Z38623—2020，3.2]4縮略語下列縮略語適用于本文件。CO2：二氧化碳（CarbonDioxide）JSON：一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式（JavaScriptObjectNotation）LoRa：遠(yuǎn)距離無線電，一種低功耗局域網(wǎng)無線標(biāo)準(zhǔn)（LongRangeRadio）MQTT：消息隊列遙測傳輸協(xié)議（MessageQueuingTelemetryTransport）pH值：酸堿度(PondusHydrogenii)RH：相對濕度（RelativeHumidity）RS：推薦標(biāo)準(zhǔn)（RecommendedStandard）5總體架構(gòu)5.1設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)包括感知控制層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、應(yīng)用服務(wù)層三部分，總體架構(gòu)如圖1所示?？傮w架構(gòu)圖5.2感知控制層是設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息采集和環(huán)境調(diào)控的終端，應(yīng)具備信息采集、智能控制功能。5.3網(wǎng)絡(luò)傳輸層是設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)支撐網(wǎng)絡(luò)，完成感知控制層與應(yīng)用服務(wù)層之間的數(shù)據(jù)傳輸，應(yīng)具備數(shù)據(jù)傳輸、協(xié)議解析與轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)融合功能。3DB37/TXXXX—XXXX5.4應(yīng)用服務(wù)層用于設(shè)備管理、數(shù)據(jù)處理、提供服務(wù)等，應(yīng)具備共性基礎(chǔ)服務(wù)、設(shè)施生產(chǎn)服務(wù)、種植管理服務(wù)等功能，并包含人機交互服務(wù)系統(tǒng)模塊。6技術(shù)要求6.1感知控制層6.1.1感知設(shè)備6.1.1.1感知范圍設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)的感知設(shè)備應(yīng)具有采集相關(guān)參數(shù)、信息的功能，包括但不限于以下內(nèi)容?！獨庀髤?shù)：空氣溫度、空氣濕度、CO2濃度、光照強度等。——土壤參數(shù)：土壤溫度、土壤濕度、土壤電導(dǎo)率、土壤pH值等?！卟松韰?shù)：葉面溫度、葉面濕度、株高、果實大小等?！獱I養(yǎng)液參數(shù)：液位、水溫、電導(dǎo)率、溶解氧、pH值等。——蔬菜病害圖像信息，見表1。表1蔬菜病害圖像信息淡灰黃色水漬病斑、黑色水漬狀病斑、黑色壞疽狀病斑6.1.1.2性能要求常用感知設(shè)備主要測量性能參數(shù)要求見表2。表2常用感知設(shè)備的主要性能參數(shù)-30℃~100℃-30℃~100℃-20℃~50℃0uS/cm~4DB37/TXXXX—XXXX表2常用感知設(shè)備的主要性能參數(shù)（續(xù)）-30℃~100℃-30℃~100℃0uS/cm~注：土壤濕度是指相對飽和含水量。土壤電導(dǎo)率測量范圍在0uS/cm～10000uS/cm的應(yīng)用場景下，傳感器應(yīng)滿足的土壤電導(dǎo)率測量范圍在10000uS土壤電導(dǎo)率測量范圍在0uS/cm～10000uS/cm的應(yīng)用場景下，傳感器應(yīng)滿足的分辨率要求。土壤電導(dǎo)率測量范圍在10000uS/cm～20000uS/cm的應(yīng)用場景下，傳感器應(yīng)滿足的分辨率要求。營養(yǎng)液電導(dǎo)率測量范圍在0uS/cm～10000uS/cm的應(yīng)用場景下，采營養(yǎng)液導(dǎo)率測量范圍在10000uS/cm～20000uS/cm的應(yīng)用場景下，采集6.1.1.3布設(shè)要求6.1.1.3.1氣象參數(shù)傳感器的布設(shè)符合以下要求：——空氣溫濕度傳感器應(yīng)布設(shè)在無遮擋、不受光線直射或其它溫度源輻射范圍內(nèi)的位置；宜安裝于監(jiān)測區(qū)域中央，距地面垂直高度1.5m；——光照強度傳感器應(yīng)布設(shè)在四周無遮擋光源的位置；——大氣壓強傳感器宜布設(shè)在監(jiān)測區(qū)域中央，距地面垂直高度1.5m；每平方公里應(yīng)至少部署1套氣象參數(shù)傳感器。6.1.1.3.2土壤參數(shù)傳感器的布設(shè)符合以下要求：——傳感器應(yīng)埋于土壤中，根據(jù)栽培的設(shè)施蔬菜種類確定埋層深度；——宜安裝于監(jiān)測區(qū)域中央，平行于地面垂直插入蔬菜根區(qū)中部；不應(yīng)在空穴或氣孔處安裝；在插拔傳感器時，宜避免在同一位置重復(fù)操作；——布設(shè)點宜考慮影響傳感器測量精度的因素，包括土壤密度和組成的變化、碎石、植物根系、蚯蚓松動效應(yīng)、土壤的排水狀態(tài)、土壤表層的水分揮發(fā)等；——1個作物或品種應(yīng)至少部署1套土壤參數(shù)傳感器。6.1.1.3.3營養(yǎng)液參數(shù)傳感器的布設(shè)符合以下要求：——營養(yǎng)液傳感器宜布設(shè)在管道出口中央位置；5DB37/TXXXX—XXXX——1個灌溉管路應(yīng)至少部署1套營養(yǎng)液參數(shù)傳感器。6.1.2控制設(shè)備6.1.2.1控制方式控制設(shè)備應(yīng)能通過與感知設(shè)備和網(wǎng)關(guān)設(shè)備相連接，執(zhí)行上傳和下發(fā)命令，控制設(shè)施蔬菜生產(chǎn)過程中的環(huán)境信息、土壤信息、營養(yǎng)液信息等參數(shù)，主要控制方式包括但不限于以下內(nèi)容?！詣踊刂疲禾崆霸O(shè)定好運行邏輯，在作物生長周期內(nèi)自動化運行?！撮撝悼刂疲焊鶕?jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，控制農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)其他設(shè)備的運行狀態(tài)，使某個指標(biāo)維持在某一特定范圍內(nèi)?！磿r間控制：根據(jù)特定的啟停時間，改變運行設(shè)備的運行狀態(tài)。6.1.2.2控制因素表3給出了控制設(shè)備的控制因素。表3控制因素6.2網(wǎng)絡(luò)傳輸層6.2.1基本要求應(yīng)符合以下要求：——覆蓋設(shè)施內(nèi)所有傳感設(shè)備，同時保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性；——網(wǎng)絡(luò)傳輸層所有設(shè)備支持遠(yuǎn)程控制狀態(tài)監(jiān)控及對故障的診斷和恢復(fù)；——支持路由安全機制和數(shù)據(jù)安全機制，對感知數(shù)據(jù)進行加密傳輸；——具有良好的可擴充性和升級能力。6.2.2設(shè)備要求網(wǎng)絡(luò)傳輸層設(shè)備應(yīng)符合GB/T30269.901的要求。6.2.3數(shù)據(jù)傳輸要求網(wǎng)絡(luò)傳輸層的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)符合DB37/T2873的要求。6.2.4接口要求網(wǎng)絡(luò)傳輸層的數(shù)據(jù)接口應(yīng)符合以下要求?！毕蚪涌冢褐辽倌芙尤胗芯€通信網(wǎng)、無線通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)等遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)之一?！舷蚪涌冢悍螱B/T15629.15的要求。——其它接口：支持用于數(shù)據(jù)測試、程序調(diào)試等外接設(shè)備所需的相關(guān)接口，并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)6DB37/TXXXX—XXXX6.2.5傳輸協(xié)議要求傳輸協(xié)議符合以下要求：——智能控制設(shè)備與平臺之間通過MQTT等通用協(xié)議進行數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)內(nèi)容采用JSON字符串方——智能控制箱與平臺之間按照GB/T18657.3規(guī)定的增強性三層參考模型，制定實用的幀結(jié)構(gòu)，傳輸順序為高位在前，低位在后，高字節(jié)在前，低字節(jié)在后；——傳感器與智能控制箱之間的通訊綜合考慮安裝條件和成本，選擇合適的通訊方式，宜選擇RS485串行有線通訊，可通過內(nèi)嵌LoRa通訊模塊的方式實現(xiàn)無線通訊。6.3應(yīng)用服務(wù)層6.3.1模塊要求各服務(wù)模塊應(yīng)符合以下要求：——共性基礎(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)模塊符合GB/T41187—2021中5.2的要求；——設(shè)施生產(chǎn)服務(wù)系統(tǒng)模塊符合GB/T41187—2021中5.3.2的要求；——種植管理服務(wù)系統(tǒng)模塊至少包含作業(yè)指導(dǎo)應(yīng)用功能；——人機交互服務(wù)系統(tǒng)模塊符合GB/Z38623—2020中第5章的要求。6.3.2性能要求各模塊性能應(yīng)符合以下要求：——應(yīng)用服務(wù)層數(shù)據(jù)管理及服務(wù)支撐符合GB/T40684—2021的相關(guān)要求；——人機交互系統(tǒng)服務(wù)模塊終端設(shè)備技術(shù)要求符合GB/T51243的要求。7安全要求7.1系統(tǒng)安全7.1.1設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)符合GB/T22239—2019中第7章的要求。7.1.2設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)具有安全自診斷功能，包括但不限于：——必要的檢測異常、崩潰恢復(fù)、數(shù)據(jù)備份和錯誤提示，對于嚴(yán)重故障有必要的應(yīng)急措施；——考慮系統(tǒng)中設(shè)備本身的物理安全性，具有軟件篡改證據(jù)收集、防御篡改功能；——設(shè)備被破壞時，具備把設(shè)備從智能系統(tǒng)中剝離的功能；——具備自身安全問題的發(fā)現(xiàn)和識別能力。7.1.3設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)具有遠(yuǎn)程配置、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程管理等維護功能，包括但不限于：——遠(yuǎn)程修改設(shè)備參數(shù)；——遠(yuǎn)程查看運行信息；——遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)備份/還原的功能；——遠(yuǎn)程查看操作系統(tǒng)內(nèi)核的狀態(tài)；——遠(yuǎn)程調(diào)試線程或任務(wù)；——異常時的遠(yuǎn)程內(nèi)核狀態(tài)等功能。7.2數(shù)據(jù)安全設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)有防范數(shù)據(jù)被內(nèi)部或外部入侵者獲取的措施，包括但不限于：——部署安全操作系統(tǒng)，實現(xiàn)自身軟硬件的可信度量；7DB37/TXXXX—XXXX——部署安全監(jiān)測模塊，實現(xiàn)設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)及本地網(wǎng)絡(luò)的安全監(jiān)測；——部署北向安全接入軟件，實現(xiàn)自身接入身份認(rèn)證以及數(shù)據(jù)傳輸加密；——進行數(shù)據(jù)交換的會話管理有安全措施，在設(shè)備丟失/被盜取、會話被截獲時可以被迅速重置。7.3接入安全對所有設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)的用戶交互訪問應(yīng)進行合法訪問授權(quán)控制。7.4通信安全對設(shè)施蔬菜物聯(lián)網(wǎng)的開放性無線通信接口應(yīng)設(shè)計確保機密性和完整性的機制。8運行維護要求8.1基本要求感知控制層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和應(yīng)用服務(wù)層的運行維護應(yīng)符合YD/T3749.1—2020的要求。8.