溫室環境與農機作業信息數據監測技術規程

溫室環境與農機作業信息數據監測技術規程團體標準編號：T/SDSNCH091—2026英文標題：Technicalspecificationformonitoringofgreenhouseenvironmentandagriculturalmachineryoperationinformation前言本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。本文件由山東省農業科技轉化促進會提出并歸口。本文件起草單位：聊城大學、中科滕森（山東）智能裝備有限公司、山東省農業科學院、中國農業大學、中國農業機械化科學研究院集團有限公司、山東省農業機械技術推廣站。本文件主要起草人：孫景彬、孫群、田碩、郭增智、陳英凱、吳江、王英鋒、彭強吉、周利明、宋正河、安海、梁磊、岳巖、宋來輝、白圣賀、韓振浩、牛康、朱忠祥、楊子涵、劉芳建、劉云強、王偉靜、謝斌、車春東、康璐瑤。1范圍本文件規定了溫室環境與農機作業信息數據監測的術語和定義、一般性規范、數據傳輸方式、功能實現流程、監測參數要求與常量定義、協同監測數據封裝等內容。本文件適用于拱圓形無墻體塑料大棚溫室環境監測系統與農機作業信息監測系統的數據聯合監測及一體化信息共享。設施農業其他類型溫室可參考執行。2規范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件；凡是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。GB3100-1993國際單位制及其應用GB/T15629.15-2010信息技術系統間遠程通信和信息交換局域網和城域網特定要求第15部分：低速無線個域網（WPAN）媒體訪問控制和物理層規范GB/T18314全球定位系統（GPS）測量規范GB/T23393-2009設施園藝工程術語GB/T27606衛星導航系統（GNSS）接收機數據格式GB/T30269.901-2016信息技術傳感器網絡第901部分：網關通用技術要求GB/T35381.7農業機械串行通信協議第7部分：作業數據交換GB/T36478.2物聯網信息交換和共享第2部分：通用技術要求JB/T8574農機具型號編制規則DB37/T4520.2-2022智慧溫室管理技術規范第2部分：環境信息采集NY/T4614-2025農機田間作業感知數據采集規范3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1溫室環境因子Environmentalfactorofgreenhouse：溫室內影響作物生長的空氣溫度、濕度、光照強度、CO?濃度，以及土壤/基質溫度、濕度、EC值、pH值等參數的統稱。3.2農機作業信息Agriculturalmachineryoperationinformation：農機在溫室作業過程中的基本狀態、工況參數、位置姿態、作業質量及周邊環境等數據的集合。3.3數據采集模塊Collectingmodule：匯聚、封裝溫室環境數據與農機作業數據的硬件單元及配套軟件的總稱。3.4物聯網網關IoTgateway：實現傳感器網絡、農機控制系統與云端平臺數據交互、協議轉換的設備，符合GB/T30269.901-2016要求。3.5車輛控制單元（VCU）VehicleControlUnit：通過CAN總線讀取農機動力系統、傳動系統狀態參數的控制模塊。3.6協同監測Collaborativemonitoring：同步采集溫室環境數據與農機作業數據，實現數據時空對齊與一體化封裝的監測方式。3.7延時時間Latency：傳感器采集到數據或農機生成作業數據后，至云端服務器接收并解析完成的時間間隔，包含響應延遲與傳輸延遲。3.8數據封裝Dataencapsulation：按照統一格式對溫室環境與農機作業數據進行分類、組織，形成標準化數據單元的過程。4一般性規范4.1監測系統組成監測系統應包括環境感知子系統、農機作業感知子系統、數據傳輸子系統、數據處理子系統及終端展示子系統，各子系統應實現協同工作，確保數據采集、傳輸、處理的連續性與一致性。環境感知子系統由各類傳感器、數據采集節點組成，負責溫室內外環境因子的實時采集；農機作業感知子系統由GNSS接收機、VCU、CAN總線、攝像頭等設備組成，負責農機作業數據的采集；數據傳輸子系統通過有線或無線方式實現數據交互；數據處理子系統負責數據封裝、校驗與存儲；終端展示子系統實現數據可視化與異常預警。4.2設備通用要求4.2.1采集設備供電方式應支持AC220V市電或太陽能供電，太陽能供電系統應能保障至少連續7個陰雨天正常工作。4.2.2傳感器應具備抗干擾能力，適應溫室高濕、溫差大的環境條件，測量精度符合本文件第6章要求，且具備校準功能，校準周期不超過12個月。4.2.3每個監測區域應至少配置1臺物聯網網關設備，支持多協議轉換，確保傳感器數據與農機作業數據的統一接入。4.2.4數據采集模塊應具備數據緩存功能，當網絡中斷時，可本地存儲數據不少于72小時，網絡恢復后自動補傳數據，確保數據不丟失。4.2.5所有采集設備應具備唯一標識，支持設備狀態自檢與故障報警功能，報警信息可實時上傳至終端展示子系統。4.3數據通用要求4.3.1數據采集時間戳應同步UTC時區，精確到秒，本地時間可基于時區偏移轉換顯示，確保溫室環境數據與農機作業數據的時空對齊。4.3.2數據應采用JSON格式封裝，按照本文件第7章規定的層次結構組織，數據類型包括string、uint8、float及float數組等，符合NY/T4614-2025要求。4.3.3數據傳輸過程中應保障安全性，采用加密傳輸協議，防止數據篡改、泄露；數據存儲應符合數據安全相關規定，保留期限不少于1年。4.3.4數據采集頻率可根據作業需求與網絡狀態動態調整，核心參數采集頻率不低于本文件第6章規定的最低要求。5數據傳輸方式5.1傳輸方式選擇根據溫室環境特點與數據傳輸需求，可選擇無線傳輸、有線傳輸或混合傳輸方式，優先采用無線傳輸方式以適應溫室空間布局。5.1.1無線傳輸：可采用低速無線個域網（WPAN）、WiFi、4G/5G、LoRa等技術，其中WPAN應符合GB/T15629.15-2010要求，LoRa技術適用于遠距離、低功耗數據傳輸場景。5.1.2有線傳輸：對于固定監測點及網關設備，可采用以太網、RS485總線等方式，確保數據傳輸的穩定性，RS485總線傳輸距離不超過1000米。5.2傳輸性能要求5.2.1數據傳輸延時時間不超過5秒，丟包率不高于1%，誤碼率不高于10??。5.2.2傳輸網絡應具備自組網能力，當部分節點故障時，不影響整體網絡的正常運行；支持多節點并發傳輸，可同時接入不少于50個采集節點。5.2.3物聯網網關應支持數據本地預處理與協議轉換，將不同傳感器、農機設備的異構數據轉換為統一格式后傳輸至云端平臺，符合GB/T36478.2要求。6監測參數要求與常量定義6.1溫室環境監測參數溫室環境監測參數分為室外環境參數與室內環境參數，采集要求如下：參數類別參數名稱測量范圍測量精度采集頻率安裝要求室外環境參數空氣溫度-40~85℃±0.2℃≥1次/60分鐘安裝于溫室外開闊處，立桿高度不低于2.5米，傳感器離地高度不低于2.5米；若安裝于溫室頂部，高于溫室最高點0.3米及以上空氣濕度0~100%RH（非凝結）±2%RH≥1次/60分鐘光照強度0~150000Lux±5%≥1次/30分鐘風向0~360°±3°≥1次/60分鐘風速0~60m/s±0.3m/s（≤10m/s），±5%（>10m/s）≥1次/60分鐘大氣壓力10~1100hPa±2hPa≥1次/60分鐘雨量0~200mm/h±10%≥1次/60分鐘安裝于無遮擋處，水平放置室內環境參數空氣溫度-10~50℃±0.2℃≥1次/15分鐘均勻布置于溫室內部，離地1.5~2.0米，避開通風口、熱源及陽光直射處，每50㎡至少布置1個采集點空氣濕度0~100%RH（非凝結）±2%RH≥1次/15分鐘CO?濃度0~5000ppm±50ppm≥1次/15分鐘光照強度0~150000Lux±5%≥1次/15分鐘光合有效輻射0~2500μmol/m2·s±2%≥1次/30分鐘安裝于作物冠層上方，水平放置土壤/基質溫度-30~70℃±0.5℃≥1次/30分鐘插入土壤/基質深度10~20cm，避開根系密集區土壤/基質濕度10~100%RH±5%RH≥1次/30分鐘同土壤/基質溫度傳感器安裝位置土壤/基質EC值、pH值EC：0~10mS/cm；pH：4.0~10.0EC：±0.1mS/cm；pH：±0.1≥1次/60分鐘與土壤/基質濕度傳感器同區域布置6.2農機作業監測參數農機作業監測參數分為基本數據、工況數據、位姿數據、作業數據四類，采集要求如下：6.2.1基本數據必采參數，采集頻率≥1次/秒，包括農機具唯一識別碼列表、UTC時間戳、農機型號、作業類型（如播種、施肥、噴灑等）。6.2.2工況數據采集頻率≥0.1Hz，核心參數包括：故障代碼、剩余油量/電量、油門百分比、發動機轉速、擋位、制動/離合狀態、作業狀態（0-停止，1-準備，2-作業中，3-故障）、牽引力。6.2.3位姿數據采集頻率≥0.5Hz，采用WGS-84坐標系，核心參數包括：衛星數量、差分定位狀態、經緯度、海拔、航向角、行駛速度、俯仰角、橫滾角。農機本體坐標系以后輪軸中點為原點（x,y），后輪接地點為z軸原點，x軸正向為農機前方，y軸正向為左側，z軸正向豎直向上。6.2.4作業數據采集頻率≥0.5Hz，按作業類型細化參數，核心參數如下：播種作業：播種深度、株距、排種狀態、種箱余量；施肥作業：施肥量、施肥幅寬、肥箱余量、施肥壓力；噴灑作業：藥箱總量與余量、噴頭數量與狀態、噴霧流量、噴桿高度、噴霧壓力；耕耘作業：行距、幅寬、作業深度、旋耕刀轉速。6.3常量定義6.3.1數據有效性閾值：超出本文件第6.1、6.2節規定的測量范圍的數據標記為無效數據，無效數據需單獨記錄并標注原因。6.3.2報警閾值：根據作物生長需求與農機安全作業要求設定，如室內溫度高于35℃或低于5℃時觸發環境報警，農機故障代碼非零時觸發設備報警。6.3.3單位統一：所有參數單位遵循GB3100-1993規定，溫度單位為℃，濕度為%RH，速度為m/s，濃度為ppm等。7協同監測數據封裝7.1封裝原則協同監測數據采用JSON格式封裝，按照“對象層—類別層—功能層—數據層”四層結構組織，實現溫室環境數據與農機作業數據的一體化封裝。封裝過程中應確保數據字段完整、格式規范，支持擴展未定義數據類別（標注為“其他數據”）。7.2封裝類型7.2.1一維對象封裝：包含基本數據、工況數據、位姿數據、溫室環境數據、農機作業數據，適用于常規監測場景。7.2.2二維對象封裝：在一維對象基礎上增加圖像數據，圖像數據應包含攝像頭編號、安裝坐標、仰角/水平角、幀率（≥20fps）、分辨率、圖像二進制流（JPEG格式），適用于需要視覺監測的場景。7.2.3三維對象封裝：在一維對象基礎上增加雷達數據，雷達數據應包含雷達編號、安裝坐標、掃描角度、反射率、波束類型、點云數據（LAZ格式），適用于高精度作業監測場景。7.3封裝示例一維對象封裝示例（簡化版）：json

{

"基本數據":{

"農機唯一識別碼":"AGRI-20260112-001",

"UTC時間戳":"2026-01-12T10:26:00Z",

"農機型號":"3WX-280",

"作業類型":"噴灑"

},

"工況數據":{

"故障代碼":0,

"剩余電量":85,

"發動機轉速":2200,

"作業狀態":2

},

"位姿數據":{

"經度":116.3974,

"緯度":39.9088,

"海拔":52.3,

"行駛速度":2.5

},

"溫室環境數據":{

"室內溫度":25.6,

"室內濕度":65.2,

"CO?濃度":800,

"土壤濕度":45.0

},

"農機作業數據":{

"藥箱余量":12.5,

"噴霧流量":0.8,

"噴桿高度":0.6

}

}8功能實現流程8.1流程概述協同監測功能實現流程分為設備初始化、數據采集、數據傳輸、數據封裝與處理、終端展示與預警五個階段，形成閉環管理，流程如下：設備初始化→數據采集→數據傳輸→數據封裝與處理→終端展示與預警→數據存儲與回溯。8.2各階段要求8.2.1設備初始化：啟動監測系統后，各采集節點、傳感器、農機作業感知設備及網關自動完成自檢，確認設備狀態正常、網絡連接通暢，同步時間戳，完成參數配置（如采集頻率、報警閾值）。若設備故障或網絡異常，立即觸發本地報警并記錄故障信息。8.2.2數據采集：傳感器按規定頻率采集溫室環境參數，農機作業感知設備通過CAN總線、GNSS等子系統采集作業參數，數據采集模塊實時匯聚各類數據，標記無效數據并剔除冗余數據。8.2.3數據傳輸：采集的數據通過選定的傳輸方式發送至物聯網網關，網關完成協議轉換后，將數據傳輸至云端數據處理子系統，網絡中斷時啟動本地緩存。8.2.4數據封裝與處理：數據處理子系統按本文件第7章要求完成數據封裝，對封裝后的數據進行校驗（字段完整性、格式規范性），校驗通過后存儲，校驗失敗的數據返回重傳。8.2.5終端展示與預警：終端展示子系統以可視化方式呈現溫室環境參數與農機作業數據，當參數超出報警閾值時，立即觸發聲光報警與短信通知，同時記錄