《農(nóng)機作業(yè)智能感知數(shù)據(jù)采集規(guī)范》-編制說明

《農(nóng)機作業(yè)智能感知數(shù)據(jù)采集規(guī)范》農(nóng)業(yè)行業(yè)標準編制說明哈爾濱工業(yè)大學(xué)2023年4月目錄一、工作簡況 一、工作簡況（一）項目任務(wù)來源2022年4月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管司《關(guān)于下達2022年農(nóng)業(yè)國家和行業(yè)標準制修訂項目計劃的通知》（農(nóng)質(zhì)標函[2022]66號）下達了《農(nóng)機作業(yè)智能感知數(shù)據(jù)采集規(guī)范》行業(yè)標準的制定任務(wù)，項目編號NYB-22236，項目承擔(dān)單位為哈爾濱工業(yè)大學(xué)，項目計劃起止時間為2022年5月12日至2022年12月31日。制定背景1.項目目的制定農(nóng)機作業(yè)智能感知數(shù)據(jù)采集標準，目的是規(guī)范農(nóng)機作業(yè)自適應(yīng)感知數(shù)據(jù)采集指標標準及數(shù)據(jù)約束標準，為實現(xiàn)農(nóng)機智能化作業(yè)、無人化協(xié)同作業(yè)、全國農(nóng)機作業(yè)數(shù)據(jù)自適應(yīng)感知采集及數(shù)據(jù)共享提供重要基礎(chǔ)。通過農(nóng)機作業(yè)適應(yīng)感知數(shù)據(jù)采集的規(guī)范化管理，加快推進人工智能、大數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)、5G等信息技術(shù)與農(nóng)機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有機融合，推進我國農(nóng)機產(chǎn)業(yè)向標準化、高效化、品牌化方向高質(zhì)量發(fā)展。2.標準化對象簡要情況隨著信息技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)、精準農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，現(xiàn)代化農(nóng)機上搭載了傳感器，相較于傳統(tǒng)農(nóng)機被賦予了采集作業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)的功能，從而實現(xiàn)了對作業(yè)環(huán)境的感知，可以實現(xiàn)農(nóng)機無人化作業(yè)、多種類多數(shù)量農(nóng)機的協(xié)同作業(yè)等功能。但目前各類農(nóng)機在作業(yè)過程中采集的數(shù)據(jù)存在目的不明確、結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一、內(nèi)容不具體等問題，大大限制了農(nóng)機無人化作業(yè)的能力、降低了農(nóng)機協(xié)同工作的效率、制約了農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣的能力、提高了數(shù)據(jù)管理的成本。因此，加快編寫制定農(nóng)機作業(yè)智能感知數(shù)據(jù)采集規(guī)范，是貫徹中央1號文件要求、落實“十四五”規(guī)劃內(nèi)容的重大舉措，是實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、農(nóng)機現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)保障，是加強我國對農(nóng)機作業(yè)自適應(yīng)感知數(shù)據(jù)管理能力的關(guān)鍵抓手。3.標準在體系中的位置和作用圖1本標準在農(nóng)業(yè)信息化標準體系中的位置本標準在農(nóng)業(yè)信息化行業(yè)標準體系中屬于專業(yè)性標準，歸屬農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息標準化中的CAa農(nóng)機裝備信息化標準（詳見圖1）.制定本標準具有明顯的社會效益。本標準的制定，一方面，可以系統(tǒng)地梳理農(nóng)機作業(yè)中自適應(yīng)感知數(shù)據(jù)采集的性能指標標準、接口協(xié)議標準和傳輸環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)采集約束標準，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系制定數(shù)據(jù)采集規(guī)范，并充分利用自適應(yīng)感知技術(shù)在數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)識別等方面的技術(shù)優(yōu)勢，結(jié)合運用人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G等信息技術(shù)保證數(shù)據(jù)的可共享性。另一方面，可以避免各類農(nóng)機在作業(yè)過程中采集的數(shù)據(jù)存在的目的不明確、結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一、內(nèi)容不具體等問題，提高農(nóng)機無人化作業(yè)的能力、提高農(nóng)機協(xié)同工作的效率、避免了農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣能力的限制，降低了數(shù)據(jù)管理的成本。農(nóng)機作業(yè)信息感知數(shù)據(jù)采集規(guī)范化，可以更好的實現(xiàn)農(nóng)機無人化作業(yè)、多種類多數(shù)量農(nóng)機的協(xié)同作業(yè)。（三）主要工作過程1.預(yù)研究階段項目任務(wù)下達后，哈爾濱工業(yè)大學(xué)聯(lián)合中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)、北大荒信息有限公司、中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院、新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位成立了標準起草工作組，召開了標準起草工作會議，并進行了任務(wù)分工。2.起草階段（1）主要起草人及其所做工作本標準由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部市場與信息化司提出，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)信息化標準化技術(shù)委員會歸口。本標準起草工作組由哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)、北大荒信息有限公司、中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院、新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位組成。調(diào)查研究過程及關(guān)鍵問題調(diào)研情況2022年7月，開展前期籌備工作。組建技術(shù)規(guī)范編寫小組，收集國內(nèi)外相關(guān)農(nóng)機作業(yè)自適應(yīng)感知數(shù)據(jù)采集標準資料。針對不同自適應(yīng)感知技術(shù)展開調(diào)研，收集和整理一線農(nóng)藝工作人員的建議并結(jié)合實際生產(chǎn)情況，擬定符合我國國情的農(nóng)機作業(yè)自適應(yīng)感知數(shù)據(jù)采集技術(shù)規(guī)范方案，并撰寫《農(nóng)機作業(yè)智能感知數(shù)據(jù)采集規(guī)范》的討論稿。（3）形成征求意見稿2022年8月，邀請行業(yè)內(nèi)相關(guān)專家成立專家組，召開專家座談會，對《農(nóng)機作業(yè)智能感知數(shù)據(jù)采集規(guī)范》討論稿進行研討和審查，充分征求專家組的意見，研討優(yōu)化標準中指標設(shè)置、參數(shù)設(shè)置、技術(shù)方法、文字表述等內(nèi)容，并結(jié)合專家組的建議形成《農(nóng)機作業(yè)智能感知數(shù)據(jù)采集規(guī)范》的征求意見稿。3.征求意見階段編制組正在就標準（征求意見稿）向農(nóng)機標準制修訂組織、農(nóng)機制造單位、高等院校、研究單位、應(yīng)用單位等的專家及社會公眾征求意見。二、標準制/修訂原則、主要內(nèi)容及其確定依據(jù)（一）編制原則充分借鑒國內(nèi)外現(xiàn)有研究成果，確保先進性。全面了解國內(nèi)外相關(guān)機構(gòu)和單位關(guān)于農(nóng)機作業(yè)自適應(yīng)感知數(shù)據(jù)采集標準的編制方法和技術(shù)規(guī)范并結(jié)合實際生產(chǎn)情況，充分征求農(nóng)業(yè)信息部門、農(nóng)業(yè)管理部門的意見，并開展了專家論證，確保標準的適用性和可操作性。（二）標準主要內(nèi)容及其確定依據(jù)1.制訂依據(jù)2018年國務(wù)院印發(fā)了《國務(wù)院關(guān)于加快推進農(nóng)業(yè)機械化和農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的指導(dǎo)意見》，《意見》指出完善農(nóng)機裝備創(chuàng)新體系，瞄準農(nóng)業(yè)機械化需求，加快推進農(nóng)機裝備創(chuàng)新，研發(fā)適合國情、農(nóng)民需要、先進適用的各類農(nóng)機。《意見》還強調(diào)加強農(nóng)機裝備質(zhì)量可靠性建設(shè)，加快精準農(nóng)業(yè)、智能農(nóng)機、綠色農(nóng)機等標準制定，構(gòu)建現(xiàn)代農(nóng)機裝備標準體系。2021年1月4日印發(fā)的中央1號文件提出“提高農(nóng)機裝備自主研制能力，支持高端智能、丘陵山區(qū)農(nóng)機裝備研發(fā)制造”，明確了在加快推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的過程中，要強化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技和物質(zhì)裝備支撐。2.主要技術(shù)內(nèi)容的論據(jù)（1）標準名稱農(nóng)業(yè)農(nóng)村部立項的標準名稱為《農(nóng)機作業(yè)智能感知數(shù)據(jù)采集規(guī)范》，在征求意見過程中，幾位專家均提出，標準文件中并未重點突出智能感知，更突出信息感知，建議將智能修改為信息。起草工作組在充分討論的基礎(chǔ)上，將標準名稱最終修改為《農(nóng)機作業(yè)信息感知數(shù)據(jù)采集規(guī)范》。（2）標準范圍本文件規(guī)定了農(nóng)機作業(yè)過程中工況數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)、環(huán)境感知數(shù)據(jù)以及作業(yè)數(shù)據(jù)的采集要求、封裝形式及數(shù)據(jù)約束，描述了對應(yīng)的證實方法。本文件適用于農(nóng)場環(huán)境田間協(xié)同作業(yè)場景的農(nóng)機工況及作業(yè)信息管理。（3）術(shù)語和定義“術(shù)語和定義”主要對《農(nóng)機作業(yè)信息感知數(shù)據(jù)采集規(guī)范》中的“農(nóng)機”、“數(shù)據(jù)采集模塊”、“數(shù)據(jù)約束”、“工況數(shù)據(jù)”、“定位數(shù)據(jù)”、“環(huán)境感知數(shù)據(jù)”、“車輛控制單元”、“作業(yè)數(shù)據(jù)”進行了規(guī)定。（4）農(nóng)機作業(yè)信息感知數(shù)據(jù)采集要求農(nóng)機應(yīng)設(shè)置數(shù)據(jù)采集模塊以收集數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容不同，將農(nóng)機數(shù)據(jù)分為環(huán)境感知數(shù)據(jù)、工況數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)、作業(yè)數(shù)據(jù)等部分。數(shù)據(jù)收集匯總后，數(shù)據(jù)采集模塊應(yīng)以json的形式封裝機組內(nèi)的所有感知數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集模塊宜直接自農(nóng)機各模塊調(diào)取數(shù)據(jù)。農(nóng)機作業(yè)機組采集的數(shù)據(jù)應(yīng)至少包括：農(nóng)機工況數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)、環(huán)境感知數(shù)據(jù)、作業(yè)數(shù)據(jù)等。非自走式農(nóng)機應(yīng)至少采集作業(yè)數(shù)據(jù)。農(nóng)機應(yīng)有唯一識別碼。農(nóng)機定位數(shù)據(jù)中的時間戳應(yīng)作為唯一時間戳以確認數(shù)據(jù)感知時間。農(nóng)機定位數(shù)據(jù)中的時間戳應(yīng)作為唯一時間戳以確認數(shù)據(jù)感知時間。匯總后的感知數(shù)據(jù)宜封裝為3個對象，分別為數(shù)據(jù)對象、圖像對象及點云對象。其中圖像對象為封裝后的攝像頭數(shù)據(jù)，點云對象為封裝后的雷達數(shù)據(jù)。封裝后的數(shù)據(jù)對象應(yīng)由唯一識別碼及時間戳確定農(nóng)機及感知數(shù)據(jù)時間。對于有其他數(shù)據(jù)采集需求，可于json對象中增加數(shù)據(jù)類別及指標。（5）農(nóng)機工況數(shù)據(jù)要求“農(nóng)機工況數(shù)據(jù)要求”主要對農(nóng)機工況數(shù)據(jù)進行規(guī)范（6）定位數(shù)據(jù)要求“定位數(shù)據(jù)要求”主要對定位數(shù)據(jù)進行規(guī)范（7）環(huán)境感知數(shù)據(jù)要求“環(huán)境感知數(shù)據(jù)要求”主要對環(huán)境感知數(shù)據(jù)進行規(guī)范（8）農(nóng)機作業(yè)數(shù)據(jù)要求“農(nóng)機作業(yè)數(shù)據(jù)要求”主要對各作業(yè)環(huán)節(jié)的農(nóng)機作業(yè)數(shù)據(jù)進行規(guī)范（9）農(nóng)機作業(yè)信息感知數(shù)據(jù)封裝要求農(nóng)機的數(shù)據(jù)采集模塊應(yīng)匯總所有數(shù)據(jù)，并統(tǒng)一打包為3個json數(shù)據(jù)對象。Json數(shù)據(jù)對象共分為四個層次：對象層次、類別層次、功能層次、數(shù)據(jù)層次。（10）證實方法“證實方法”主要是對采集頻率及數(shù)據(jù)格式的證實方法進行規(guī)范3.規(guī)范性引用情況引用文件《農(nóng)林拖拉機和機械串行控制和通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)第7部分：機具消息應(yīng)用層》（GB/T35381.7）引用文件《農(nóng)機作業(yè)遠程監(jiān)測管理平臺數(shù)據(jù)交換技術(shù)規(guī)范》（NY/T3892-2021）引用文件《農(nóng)機具產(chǎn)品型號編制規(guī)則》（JB/T8574）引用文件《農(nóng)業(yè)機械衛(wèi)星導(dǎo)航自動駕駛系統(tǒng)前裝通用技術(shù)條件》（T/CAAMM13-2018）三、試驗驗證報告，技術(shù)經(jīng)濟論證，預(yù)期經(jīng)濟效果通過本項目的實施，形成一套適應(yīng)農(nóng)機作業(yè)環(huán)境和自適應(yīng)感知技術(shù)特點的標準，規(guī)范農(nóng)機作業(yè)自適應(yīng)感知數(shù)據(jù)采集指標標準及數(shù)據(jù)約束標準，為實現(xiàn)農(nóng)機智能化作業(yè)、無人化協(xié)同作業(yè)、全國農(nóng)機作業(yè)數(shù)據(jù)自適應(yīng)感知采集及數(shù)據(jù)共享提供重要基礎(chǔ)。通過農(nóng)機作業(yè)自適應(yīng)感知數(shù)據(jù)采集的規(guī)范化管理，加快推進人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G等信息技術(shù)與農(nóng)機產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有機融合，推進我國農(nóng)機產(chǎn)業(yè)向標準化、高效化、品牌化方向高質(zhì)量發(fā)展。四、與國際國外同類標準的比對情況本標準緊密結(jié)合我國農(nóng)業(yè)信息化理論與實踐，未開展與國際、國外同類標準的技術(shù)對比。五、引用、采用或參考國際國外標準情況本標準為自主研制，不涉及采用國際或國外標準的情況，且不涉及引用、參考國際國外標準情況。六、與現(xiàn)行法律法規(guī)、強制性標準、相關(guān)標準的關(guān)系（一）與現(xiàn)行法律法規(guī)的協(xié)調(diào)性本標準不存在與有關(guān)現(xiàn)行法律法規(guī)的沖突或矛盾。（二）與強制性標準的協(xié)調(diào)性本標準不存在與強制性國家標準的沖突或矛盾。（三）與相關(guān)標準的協(xié)調(diào)性標準按照GB/T1.1-2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定規(guī)