DOC《山东省农业物联网信息化系统》

山东省农业物联网信息化系统 建设指南 (试行) 为规范农业物联网、大数据等先进技术在 山东省高效特色农业发展平台 、 山东省水肥一体化工程示范 和 山东省农技推广信息化应用示范 等部、省级项目中的应用,全面提升项目的建设、管理和运行维护质量和水平,更好地发挥项目的示范引领作用,特制订《山东省农业物联网信息化系统建设指南(试行)》.

本指南的制定,将有利于打造统

一、标准和实用的信息化系统,推进全省农业技术信息资源的整合共享,也便于各地编制实施相关项目参照.

一、编制依据

(一)省农业厅、省财政厅《山东省农业物联网技术应用示范工程建设实施意见》(鲁农市信字〔2013〕10号)

(二)省农业厅关于印发《山东省农技推广信息化应用示范项目实施方案》的通知(鲁农科技字〔2016〕20号)

(三)省农业厅《关于做好2017年高效特色农业发展平台项目实施方案编报工作的通知》(鲁农财字〔2017〕75号)

(四)省农业厅、省财政厅《关于印发山东省2017年水肥一体化工程示范项目实施方案的通知》(鲁农财字〔2017〕28号)

(五)农业物联网平台基础数据采集规范(DB37/T 2874―2016)

(六)农业物联网平台基础数据元(DB37/T 2873―2016)

(七)农业物联网平台基础代码集(DB37/T 2872―2016)

二、建设内容

(一)省级平台建设内容 目前,山东省农业物联网云平台(以下简称省级平台)已建成运行,平台的服务内容主要包括:对水果、蔬菜、茶叶和中药材等作物生长状况、环境条件、病虫害发生情况等信息的采集,并对水肥一体化、大棚环境调节等一系列自动化控制设备、网关设备进行精准时空物联远程控制.通过对全省范围种植环境等数据的采集,为省内涉农企业以及农户提供农技指导、农业病虫害预警、农产品质量溯源等相关服务.通过智能化控制,减少劳动力及农资投入,提高农业生产效率.数据的积累还可为农业专家对各类农作物构建生产模型提供数据保障,为政府主管部门宏观监管决策提供数据支撑. 全省 高效特色农业发展平台 、 水肥一体化工程示范 和 山东省农技推广信息化应用示范 等项目中现代农业示范园区、重点农业企业已建、在建的物联网设备都需与省级平台对接,并确保数据及影像资料实时连续接入.其它企业自行建设的农业物联网系统也可与省级平台对接.

(二)项目实施区建设内容 在水果、蔬菜、茶叶和中药材等高效特色作物项目实施区内,通过安装土壤墒情、环境气候等物联网监测设备和水肥一体化灌溉设备,实现对作物长势、环境条件、病虫害发生情况等信息的实时监测,监测数据实时传输到省级平台.通过计算机、智能手持终端和物联网终端等设备,实现气象、土壤等信息的查看,时空物联的远程精准控制.

三、建设要求

(一)项目实施区配套要求 项目实施区需配套相应的物联网设备、网关设备、水肥一体化设备和相应的软件系统,实现空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照强度、CO2浓度、土壤pH值、时间空间和现场视频等信息的自动采集和存储,满足生产环境自动监测和精准控制要求.

(二)与省级平台对接要求 项目实施区的前端采集、监测和控制设备数据的传输应满足省级平台的规范要求,所采集的各类数据必须从现场物联网设备、网关直接(不得通过第三方平台转接)实时传输到省级平台,满足省级平台数据实时获取、处理、控制和决策等要求,网关设备的时间要与省级平台同步.对于视频图像数据,要求在本地控制中心存储,存储保存时间不得少于15天,省级平台要能够随时调阅查看实施区不同时段的视频图像.

(三)与省级平台的兼容性要求 项目实施区的网关设备(以下简称网关设备)、VPN、视频存储控制设备在数据格式、通讯协议、接口标准、指令解析、时空基准服务等方面必须与省级平台衔接.系统安装前,需先通过省级平台指定的第三方专业机构的兼容性测试,并取得相应的认证.

(四)软件功能要求 项目实施区应部署适宜的生产管理软件和移动客户端软件,以实现前端采集设备的数据展示、现场设备控制、视频监控、精准位置获取、采集时间同步、数据统计分析及智能决策辅助等功能.

(五)物联网设备布设要求 1.前置物联网设备需定时或实时自动采集相应参数,采集频率根据相关标准或不同作物、环境设定;

设备应具有数据双发(同时传输至本地中心和省级平台)、容错和工况报告等功能;

具有现场或远程编程能力,支持设备固件远程升级和设备参数远程设置;

各类传感器的量程和精度应满足水果、蔬菜、茶叶和中药材生产的实际需要,物联网系统能够现场长期稳定可靠的工作(使用寿命不少于5年).具体参数详见示范项目信息化系统设备明细表(附件1).物联网设备安装应符合下列要求(表1). 表1前置物联网设备安装要求 序号 项目类型 安装要求

1 果树、茶叶及中药材园区 物联网系统具备监测和控制功能.安装位置选择应具有代表性,监测数据应真实反映园区整体情况.传感器安装位置和高度须满足精准管理需要,设备及安装材料须具备长期抗腐蚀性.安装设备须进行防水、防风、防腐、防暴晒等设计和特殊处理,符合国家相关安全标准.

2 设施蔬菜 物联网系统具备监测和控制功能,安装位置选择应具有代表性.可选择立杆、管理房等安装位置,进行防水、防风、防腐、防暴晒等设计.每种设备每亩要求布设3个点以上,日光温室沿中间线(前后)由里到外均匀分布,连栋温室在设施内均匀平行分布.建议土壤数据监测点分布不少于3个,土壤墒情统一采用相对含水量.传感器安装深度须根据具体蔬菜种类确定,并满足蔬菜精准管理需要,其中:空气温湿度、CO2测定仪应放置在离地面1-1.5m处,照度计设置在作物上方10cm,注意避开设施门口、通风口等. 2.气象信息采集监测站安装位置应根据项目实施区地势、作物种植品类等实际情况,满足作物生长对气象信息的精准要求等进行布设;

每个项目实施区至少布设1个监测站.包括:空气温度、空气湿度、光照强度、光合有效辐射、风速、风向、雨量、露点、紫外线强度9项参数.气象站应安装在地势相对平坦,无大型树木、建筑等遮挡物,便于日常管理的区域. 3.土壤环境采集监测设备布设应结合实际情况和管理需要,采集参数包括土壤温度、土壤水分、土壤盐分、土壤pH值、土壤电导率等5项参数(其中果树、茶叶及中药材土壤温湿度需要监测土壤20cm、40cm、60cm 3个深度的数据值).作物类型、灌溉方式、灌溉参数、地形地貌相同的区域,可选择1处有代表性的典型位置设置监测站.每个监测站应根据种植作物根系的深浅,确定土壤环境传感器的布设深度及数量,建议参照表2进行布设. 表2 土壤环境采集监测设备布设要求 序号 项目类型 监测深度

1 果树、茶叶及中药材园 采集参数包括土壤温度、土壤水分、土壤盐分、土壤pH值、土壤电导率等5项参数(其中土壤温湿度需要监测土壤20cm、40cm、60cm 3个深度的数据值),每种传感器每园区设置3个点以上.

2 设施蔬菜 采集参数包括土壤温度、土壤水分、土壤盐分、土壤pH值、土壤电导率等5项参数(其中土壤温湿度需要监测土壤20cm深度的数据值).每种传感器每亩设置1个点以上,日光温室由里到外沿种植行前中后对角线布点,连栋温室在设施内沿对角线均匀布设,注意避开设施门口、通风口等. 4.视频信息采集监测站摄像头的选型及安装应符合GB/T 28281及GB 50198中的要求,选择能满足项目区管理需要,应在大棚内、大棚外、园区边界位置、园区内部重点管理区域等位置进行设备布设.视频监测设备能够根据省级平台的对接需要,随时进行视频信息采集和传输;

要求采用高效压缩技术,视频流畅、图像清晰,低照度条件下仍有较好效果;

能够在省级平台远程控制云台动作,变换摄像头方位和焦距,灵活调整视角;

视频帧速、图像大小远程可调节;

支持主备式传输通道,能长期稳定可靠运行. 表3 视频信息采集监测站布设要求 项目类型 监控位置 园区、大棚

1、视频信息采集监测站立杆的位置距离监控目标区域最近距离不得小于5米,最远距离不得大于50米;

2、立杆位置尽量避开遮挡物体,还要为作物以后的生长留下空间;

3、一般的园区立杆均按照高5-6米,横臂1米;

大棚控杆按高度3-4米,臂长0.8米安装;

4、监控杆必须有避雷针及良好的接地保护,并通过导线导入地下(导电不走杆体);

立杆设计风载:23 N/m2;

疲劳寿命:30年;

5、没有特殊情况,所有监控立杆预埋件混凝土为C25砼,所配钢筋符合国标及受风要求. 5.其他传感器的布设方式,建议参照表4进行布设. 表4 其他传感器的布设要求 序号 传感器类型 安装要求

1 CO2浓度传感 冠层中部

2 光照强度传感 应安装于无遮挡、透光条件好的位置,应充分考虑作物的高度,避免作物生长过程中造成遮挡.

(六)水肥一体化设备管理控制器布设要求 水肥一体化设备管理控制器布设应根据水肥一体化设备的实际情况和管理需要,采集水肥一体化设备的灌溉时长、灌水量、施肥量、水肥溶液EC、pH值等运行状态参数,并对设备进行远程智能控制.控制器内置嵌入式控制软件,同时具备自动监测、水肥一体化方案及模型下载、项目区与设备参数配置、远程闭环智能控制、数据就地显示、异常报警、自动灌溉、定时灌溉、智慧灌溉等功能,并能够将数据传送到监控中心. 表5水肥一体化设备管理控制器功能要求 序号 功能要求

1 具备智慧灌溉、自动灌溉和手动灌溉三种工作模式,满足不同环境和用户的需求. 智慧灌溉模式:设备自动联网平台,上传现场信息,下载模型分析的水肥一体化灌溉专家方案,按照作物需水、需肥规律,自动控制水源泵、施肥泵和灌溉阀门,实现作物的科学、精准、全自动灌溉施肥. 自动灌溉模式:用户通过设备的触摸屏设定灌溉时间、灌溉水量、施肥种类和施肥量等参数,进行自动灌溉. 手动灌溉模式:操作人员通过触摸屏进行手动灌溉.

四、山东省农业物联网信息化系统评测技术方案

(一)评测机构 项目区农业物联网信息化系统相关硬件设备、软件系统需进行评测,以实现所采集数据实时传输到省级平台.省农业厅根据相关规定遴选、确定第三方评测机构,对提报的硬件设备、软件系统进行评测,评测机构应遵循 科学、公平、公正 的原则.

(二)评测方法 送测单位提前10个工作日填写评测申请表(见附件2),并将申请表发送到邮箱agri@shandong.cn初审合格之后评测机构通知送测单位提供评测设备,及其配套部件(配套传感器、电源、数据线等),同时送测单位需要协助评测人员进行安装调试.试验进行前应调整好设备,试验过程中不得对设备再次调整. 1.网关设备评测 (1)通讯方式评测: 通过无线或有线等方式,将采集的数据发送到检测平台.测试20次,数据全部上传且满足准确性要求即为通过. (2)远程升级评测: 通过无线或有线等方式,实现网关远程升级功能.连续升级5次,程序每次都升级成功且网关正常运行即为通过. (3)远程配置评测: 通过无线或有线等方式,实现远程配置网关参数功能(采集频率等关键参数).连续测试5次,每次参数配置成功且网关掉电后最新设置参数不遗失即为通过. (4)定位获取评测: 测试10分钟,上传定位数据≥20条;

定位精度≤1M(RMS:GNSS定位在1M精度的概率是66.7%)数据全部满足精度要求记为通过. (5)时间同步评测: 网关系统时间与省平台同步,采集数据存储时间与省平台之间延迟时间≤5s记为通过. (6)通讯协议评测: 检测平台与网关通讯协议:送检单位根据CPU处理能力自行选择通讯协议,平台支持嵌入式网关通讯协议与工控设备网关通讯协议两种.通讯协议详见附件

3、4. 2.VPN设备评测 VPN设备必须取得公安部销售许可证、入网许可证;

支持国产加密算法,满足附表1中VPN技术参数要求: 送检单位自备设备.提供送检产品的详细技术参数(彩页),产品取得销售许可证、入网许可证证明材料,同时与组织单位VPN设备通过IPSEC协议进行隧道连接.资质与技术参数满足要求,并对接成功记为通过. 3.视频监控设备评测 视频监控设备必须取得中................