番茄設(shè)施生產(chǎn)數(shù)字化管控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

番茄設(shè)施生產(chǎn)數(shù)字化管控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范范圍本文件規(guī)定了番茄設(shè)施生產(chǎn)數(shù)字化管控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成及功能要求、信息采集系統(tǒng)、環(huán)境智能控制系統(tǒng)、水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)、管控平臺(tái)及系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的技術(shù)要求。本文件適用于番茄設(shè)施生產(chǎn)數(shù)字化管控系統(tǒng)。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)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/T5080.2可靠性試驗(yàn)第2部分：試驗(yàn)周期設(shè)計(jì)GB5084農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB/T13663.2給水用聚乙烯（PE）管道系統(tǒng)第2部分：管材GB/T13664低壓輸水灌溉用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材GB/T18149離心泵、混流泵和軸流泵水力性能試驗(yàn)規(guī)范精密級(jí)GB/T18690.2

農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)備微灌用過(guò)濾器第2部分：網(wǎng)式過(guò)濾器和疊片式過(guò)濾器GB/T20524農(nóng)林小氣候觀(guān)測(cè)儀GB/T33694自動(dòng)氣候站觀(guān)測(cè)規(guī)范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JB/T10296溫室電氣布線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范NY/T496肥料合理使用準(zhǔn)則通則NY/T1107大量元素水溶肥料NY/T1363溫室用鋁箔遮陽(yáng)保溫幕NY/T1451溫室通風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范NY/T2133溫室濕簾-風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范NY/T3657溫室植物補(bǔ)光燈質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范QX4氣象臺(tái)（站）防雷技術(shù)規(guī)范SL550灌溉用施肥裝置基本參數(shù)及技術(shù)條件DB32/T3779茄果類(lèi)蔬菜設(shè)施栽培水肥一體化技術(shù)規(guī)程術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用本文件。3.1數(shù)字化管控系統(tǒng)digitalmanagementandcontrolsystem根據(jù)番茄在不同生育期對(duì)水肥、環(huán)境的要求，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理與智能化控制的系統(tǒng)。3.2信息采集系統(tǒng)informationacquisitionsystem由采集設(shè)施內(nèi)外環(huán)境信息、設(shè)備運(yùn)行信息、作物生長(zhǎng)信息等在內(nèi)的數(shù)據(jù)感知終端、通信設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備等組成的軟硬件系統(tǒng)。3.3環(huán)境智能控制系統(tǒng)environmentalintelligentcontrolsystem利用濕簾、風(fēng)機(jī)、內(nèi)外遮陽(yáng)、內(nèi)保溫、天窗、補(bǔ)光燈等控制終端設(shè)備，對(duì)設(shè)施內(nèi)溫度、濕度、二氧化碳、光照強(qiáng)度等空氣環(huán)境實(shí)施智能決策與控制的軟硬件系統(tǒng)。3.4水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)waterandfertilizationintegratedintelligentirrigationsystem利用水肥一體化灌溉設(shè)備、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)、數(shù)字化管控平臺(tái)等，實(shí)現(xiàn)水肥智能化施用的軟硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)構(gòu)成及功能要求4.1系統(tǒng)構(gòu)成番茄設(shè)施生產(chǎn)數(shù)字化管控系統(tǒng)應(yīng)包括信息采集系統(tǒng)、環(huán)境智能控制系統(tǒng)、水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)和數(shù)字化管控平臺(tái)。4.2功能要求4.2.1信息采集設(shè)備、環(huán)境智能控制設(shè)備、水肥一體化智能灌溉設(shè)備應(yīng)接入互聯(lián)網(wǎng)并與數(shù)字化管控平臺(tái)交互。4.2.2數(shù)字化管控平臺(tái)應(yīng)至少支持手機(jī)端、電腦端兩種訪(fǎng)問(wèn)方式。4.2.3信息采集系統(tǒng)、環(huán)境智能控制系統(tǒng)、水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)宜模塊化控制，既能獨(dú)立運(yùn)行，又能互聯(lián)互通。信息采集系統(tǒng)5.1信息采集5.1.1信息采集至少包括：——室內(nèi)空氣環(huán)境：空氣溫度、空氣相對(duì)濕度、光照強(qiáng)度、光合有效輻射、二氧化碳濃度；——室內(nèi)土壤環(huán)境：土壤溫度、濕度、pH值、EC值；——室外空氣環(huán)境：空氣溫度、空氣相對(duì)濕度、光照強(qiáng)度、光合有效輻射、雨量、風(fēng)速；——水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)運(yùn)行信息：設(shè)備工況、參數(shù)設(shè)置、灌溉量、肥水EC值；——環(huán)境智能控制系統(tǒng)運(yùn)行信息：控制終端設(shè)備名稱(chēng)、操作狀態(tài)、操作時(shí)間；——作物栽培信息：育苗日期、定植日期。5.1.2信息采集還宜包括株高、莖粗、葉綠素、葉面積指數(shù)、果X數(shù)、果徑、單果鮮重、可溶性固形物等在內(nèi)的本體信息。5.2采集設(shè)備采集點(diǎn)傳感器性能指標(biāo)應(yīng)符合表1的要求。表1傳感器性能指標(biāo)傳感器種類(lèi)性能參數(shù)空氣溫度傳感器測(cè)量范圍：-30℃~50℃；測(cè)量精度：±0.5℃；分辨率：0.1℃空氣濕度傳感器測(cè)量范圍：0~100%；測(cè)量精度：±3%；分辨率：0.1%光照強(qiáng)度傳感器測(cè)量范圍：0~200000Lux；波長(zhǎng)范圍：380nm-730nm；土壤溫度傳感器測(cè)量范圍：0~50℃；測(cè)量精度：±0.5℃；分辨率：0.1℃土壤濕度傳感器測(cè)量范圍：0~100%；測(cè)量精度：±3%；分辨率：0.1%土壤pH傳感器測(cè)量范圍：3~9；測(cè)量精度：±0.3；土壤EC值傳感器測(cè)量范圍：0~10000us/cm；測(cè)量精度：±3%；分辨率：10us/cm5.2.2室外空氣環(huán)境采集設(shè)備應(yīng)符合GB/T20524的規(guī)定。所有采集設(shè)備的電器穩(wěn)定性應(yīng)符合GB/T5080.2的規(guī)定。5.3傳感器布設(shè)5.3.1室內(nèi)環(huán)境傳感器布設(shè)應(yīng)符合以下要求：——空氣環(huán)境傳感器監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)避免陽(yáng)光直射，應(yīng)高于番茄植株頂端20cm~30cm?？諝鉁囟葌鞲衅鲬?yīng)距離熱源不小于0.5m；——2000m2以?xún)?nèi)的溫室應(yīng)布設(shè)空氣環(huán)境傳感器不少于3套，三個(gè)采集點(diǎn)布設(shè)在對(duì)角線(xiàn)四等分的三個(gè)等分點(diǎn)。超過(guò)2000m2的溫室，應(yīng)在每500m2范圍內(nèi)布設(shè)空氣環(huán)境傳感器不少于1套，四個(gè)采集點(diǎn)布設(shè)在兩個(gè)對(duì)角線(xiàn)四等分圍繞中心點(diǎn)的四個(gè)點(diǎn)，其他按均勻布點(diǎn)原則；——土壤環(huán)境傳感器應(yīng)置于靠近番茄植株根部的土壤內(nèi)。5.3.2室外氣象站布設(shè)應(yīng)符合GB/T33694和QX4的規(guī)定。5.4采集時(shí)間和頻率采集時(shí)間應(yīng)從番茄定植開(kāi)始直到采收期結(jié)束。傳感器采集頻率每15min至少1次；設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)設(shè)置采集頻率每5min至少1次；灌溉量、肥水EC值采集頻率每1h至少1次。5.5數(shù)據(jù)傳輸5.5.1應(yīng)具有通用數(shù)據(jù)通信接口，支持有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。5.5.2數(shù)據(jù)傳輸安全應(yīng)符合GB/T37025的要求。6環(huán)境智能控制系統(tǒng)6.1系統(tǒng)組成6.1.1環(huán)境智能控制系統(tǒng)由控制柜和控制終端設(shè)備組成。6.1.2控制柜應(yīng)置于溫室入口側(cè)，所有控制輸出應(yīng)與配電柜連接，有聯(lián)網(wǎng)通信接口，電氣設(shè)計(jì)應(yīng)符合JB/T10296的要求。6.1.3控制終端設(shè)備應(yīng)包括濕簾、風(fēng)機(jī)、內(nèi)外遮陽(yáng)、內(nèi)保溫、天窗、補(bǔ)光燈等。設(shè)備選擇應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：——降溫系統(tǒng)：應(yīng)符合NY/T2133的要求；——遮陽(yáng)保溫系統(tǒng)：選用鋁箔遮陽(yáng)保溫網(wǎng)或由貼塑鋁箔制成的溫室遮陽(yáng)產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)符合NY/T1363的要求；——通風(fēng)系統(tǒng)：應(yīng)符合NY/T1451的要求；——補(bǔ)光燈：根據(jù)作物生長(zhǎng)發(fā)育所需的光照強(qiáng)度等指標(biāo)，選擇適宜的植物補(bǔ)光燈，補(bǔ)光燈質(zhì)量應(yīng)符合NY/T3657的要求。6.2環(huán)境控制要求6.2.1溫室內(nèi)溫度應(yīng)控制在10℃-35℃。白天適宜溫度為25℃-28℃，夜晚適宜溫度為15℃-17℃。6.2.2溫室內(nèi)空氣相對(duì)濕度應(yīng)控制在45%-65%。6.2.3白天溫室內(nèi)光照強(qiáng)度應(yīng)控制在3000Lux-70000Lux。白天適宜控制范圍為10000Lux-35000Lux。6.3環(huán)境智能決策與控制應(yīng)利用室內(nèi)空氣環(huán)境、室內(nèi)土壤環(huán)境、室外空氣環(huán)境、環(huán)境智能控制系統(tǒng)運(yùn)行和作物等信息，確定室內(nèi)環(huán)境控制終端設(shè)備的執(zhí)行狀態(tài)，形成終端設(shè)備調(diào)節(jié)方案，利用數(shù)字化管控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)智能化環(huán)境控制。7水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)7.1系統(tǒng)組成7.1.1水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)應(yīng)包括水源、首部樞紐（動(dòng)力泵、過(guò)濾器、施肥器、肥液貯存罐、控制與測(cè)量設(shè)備）和輸水管網(wǎng)（主干管、支管、毛管、滴箭頭或滴灌帶、控制與測(cè)量設(shè)備）。7.1.2水源包括地下水、庫(kù)水、河水等，水質(zhì)應(yīng)滿(mǎn)足GB5084的要求。7.1.3動(dòng)力泵規(guī)格根據(jù)灌水器總流量確定，應(yīng)符合GB/T18149的要求。7.1.4過(guò)濾器應(yīng)符合GB/T18690.2的要求。7.1.5施肥器應(yīng)符合SL550的要求，可根據(jù)實(shí)際需求選擇文丘里施肥器或注肥泵法施肥器。7.1.6輸水管網(wǎng)使用的管材應(yīng)符合GB/T13663.2或GB/T13664的要求。7.1.7灌水器采用滴箭頭或滴灌帶，流量宜為1.6L/h~4L/h，箭頭間距或孔間距根據(jù)實(shí)際株距確定。7.2系統(tǒng)布設(shè)系統(tǒng)布設(shè)應(yīng)滿(mǎn)足DB32/T3779的要求。7.3肥料選擇水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)使用的肥料選擇應(yīng)符合NY/T496、NY/T1107的規(guī)定。不同生長(zhǎng)期施肥方案見(jiàn)DB32/T3779。7.4智能灌溉決策與控制智能灌溉決策與控制應(yīng)利用設(shè)施內(nèi)空氣溫濕度、光照強(qiáng)度、土壤溫濕度、土壤EC值、作物生長(zhǎng)狀態(tài)等因素，確定灌溉起始和結(jié)束時(shí)間、灌溉總量、灌溉頻率以及灌溉液適宜的EC、pH，形成灌溉方案，利用數(shù)字化管控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)智能化灌溉。8管控平臺(tái)8.1平臺(tái)架構(gòu)平臺(tái)按照“五個(gè)層級(jí)”和“兩大體系”架構(gòu)開(kāi)發(fā)建設(shè)。五個(gè)層級(jí)包含數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)治理層、管控中臺(tái)層、應(yīng)用層和展示層。兩大體系包含標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與管理制度體系和安全運(yùn)行維護(hù)保障體系。架構(gòu)見(jiàn)圖1。圖1番茄設(shè)施生產(chǎn)管控平臺(tái)架構(gòu)8.2服務(wù)器選擇服務(wù)器應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：——處理器：4個(gè)核心數(shù)，2.1GHzCPU主頻及以上；——內(nèi)存空間：16GBRAM及以上；——硬盤(pán)空間：1TB及以上；——顯示卡：支持1024×768及以上分辨率的高彩色顯示適配器。8.3平臺(tái)數(shù)據(jù)管控平臺(tái)的數(shù)據(jù)應(yīng)涵蓋設(shè)施番茄種植中的全面數(shù)據(jù)，至少應(yīng)包括環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、土壤監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、水肥監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、硬件管理設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，圖像、視頻監(jiān)控等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，以及機(jī)構(gòu)、用戶(hù)、溫室、番茄種植（品種、土壤、種植面積、定植日期、輪灌區(qū)）等基本數(shù)據(jù)。8.4平臺(tái)功能8.4.1管控平臺(tái)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)診斷、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)以及可視化展示的數(shù)據(jù)處理功能。管控平臺(tái)應(yīng)具備對(duì)數(shù)據(jù)、傳感器和控制設(shè)備運(yùn)行等異常情況報(bào)警的功能，包括報(bào)警訂閱、報(bào)警歷史查詢(xún)和報(bào)警設(shè)置等。8.4.3管控平臺(tái)的管理配置應(yīng)包括用戶(hù)管理和設(shè)備資源管理。用戶(hù)管理應(yīng)包括用戶(hù)角色劃分、用戶(hù)權(quán)限設(shè)置功能。設(shè)備資源管理應(yīng)包括傳感器、控制終端設(shè)備的增加、刪除、修改和查詢(xún)。9系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)9.1信息采集系統(tǒng)9.1.1使用前應(yīng)對(duì)傳感器、通信設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查、校驗(yàn)。9.1.2應(yīng)定期檢查、維護(hù)采集設(shè)備缺損、受潮、松動(dòng)情況，每XX少1次。9.1.3應(yīng)定期檢查、標(biāo)定采集設(shè)備測(cè)量精度，每年至少1次。9.1.4采收結(jié)束后，應(yīng)將采集設(shè)備斷電或拆卸電池后放置安全處保管。9.2環(huán)境智能控制系統(tǒng)應(yīng)定期對(duì)控制柜、控制終端設(shè)備檢測(cè)、保養(yǎng)，每年至少1次。9.3水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)9.3.1應(yīng)定期清洗、檢修過(guò)濾器