温室环境与农机作业信息数据监测技术规程

温室环境与农机作业信息数据监测技术规程团体标准编号：T/SDSNCH091—2026英文标题：Technicalspecificationformonitoringofgreenhouseenvironmentandagriculturalmachineryoperationinformation前言本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由山东省农业科技转化促进会提出并归口。本文件起草单位：聊城大学、中科滕森（山东）智能装备有限公司、山东省农业科学院、中国农业大学、中国农业机械化科学研究院集团有限公司、山东省农业机械技术推广站。本文件主要起草人：孙景彬、孙群、田硕、郭增智、陈英凯、吴江、王英锋、彭强吉、周利明、宋正河、安海、梁磊、岳岩、宋来辉、白圣贺、韩振浩、牛康、朱忠祥、杨子涵、刘芳建、刘云强、王伟静、谢斌、车春东、康璐瑶。1范围本文件规定了温室环境与农机作业信息数据监测的术语和定义、一般性规范、数据传输方式、功能实现流程、监测参数要求与常量定义、协同监测数据封装等内容。本文件适用于拱圆形无墙体塑料大棚温室环境监测系统与农机作业信息监测系统的数据联合监测及一体化信息共享。设施农业其他类型温室可参考执行。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB3100-1993国际单位制及其应用GB/T15629.15-2010信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第15部分：低速无线个域网（WPAN）媒体访问控制和物理层规范GB/T18314全球定位系统（GPS）测量规范GB/T23393-2009设施园艺工程术语GB/T27606卫星导航系统（GNSS）接收机数据格式GB/T30269.901-2016信息技术传感器网络第901部分：网关通用技术要求GB/T35381.7农业机械串行通信协议第7部分：作业数据交换GB/T36478.2物联网信息交换和共享第2部分：通用技术要求JB/T8574农机具型号编制规则DB37/T4520.2-2022智慧温室管理技术规范第2部分：环境信息采集NY/T4614-2025农机田间作业感知数据采集规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1温室环境因子Environmentalfactorofgreenhouse：温室内影响作物生长的空气温度、湿度、光照强度、CO₂浓度，以及土壤/基质温度、湿度、EC值、pH值等参数的统称。3.2农机作业信息Agriculturalmachineryoperationinformation：农机在温室作业过程中的基本状态、工况参数、位置姿态、作业质量及周边环境等数据的集合。3.3数据采集模块Collectingmodule：汇聚、封装温室环境数据与农机作业数据的硬件单元及配套软件的总称。3.4物联网网关IoTgateway：实现传感器网络、农机控制系统与云端平台数据交互、协议转换的设备，符合GB/T30269.901-2016要求。3.5车辆控制单元（VCU）VehicleControlUnit：通过CAN总线读取农机动力系统、传动系统状态参数的控制模块。3.6协同监测Collaborativemonitoring：同步采集温室环境数据与农机作业数据，实现数据时空对齐与一体化封装的监测方式。3.7延时时间Latency：传感器采集到数据或农机生成作业数据后，至云端服务器接收并解析完成的时间间隔，包含响应延迟与传输延迟。3.8数据封装Dataencapsulation：按照统一格式对温室环境与农机作业数据进行分类、组织，形成标准化数据单元的过程。4一般性规范4.1监测系统组成监测系统应包括环境感知子系统、农机作业感知子系统、数据传输子系统、数据处理子系统及终端展示子系统，各子系统应实现协同工作，确保数据采集、传输、处理的连续性与一致性。环境感知子系统由各类传感器、数据采集节点组成，负责温室内外环境因子的实时采集；农机作业感知子系统由GNSS接收机、VCU、CAN总线、摄像头等设备组成，负责农机作业数据的采集；数据传输子系统通过有线或无线方式实现数据交互；数据处理子系统负责数据封装、校验与存储；终端展示子系统实现数据可视化与异常预警。4.2设备通用要求4.2.1采集设备供电方式应支持AC220V市电或太阳能供电，太阳能供电系统应能保障至少连续7个阴雨天正常工作。4.2.2传感器应具备抗干扰能力，适应温室高湿、温差大的环境条件，测量精度符合本文件第6章要求，且具备校准功能，校准周期不超过12个月。4.2.3每个监测区域应至少配置1台物联网网关设备，支持多协议转换，确保传感器数据与农机作业数据的统一接入。4.2.4数据采集模块应具备数据缓存功能，当网络中断时，可本地存储数据不少于72小时，网络恢复后自动补传数据，确保数据不丢失。4.2.5所有采集设备应具备唯一标识，支持设备状态自检与故障报警功能，报警信息可实时上传至终端展示子系统。4.3数据通用要求4.3.1数据采集时间戳应同步UTC时区，精确到秒，本地时间可基于时区偏移转换显示，确保温室环境数据与农机作业数据的时空对齐。4.3.2数据应采用JSON格式封装，按照本文件第7章规定的层次结构组织，数据类型包括string、uint8、float及float数组等，符合NY/T4614-2025要求。4.3.3数据传输过程中应保障安全性，采用加密传输协议，防止数据篡改、泄露；数据存储应符合数据安全相关规定，保留期限不少于1年。4.3.4数据采集频率可根据作业需求与网络状态动态调整，核心参数采集频率不低于本文件第6章规定的最低要求。5数据传输方式5.1传输方式选择根据温室环境特点与数据传输需求，可选择无线传输、有线传输或混合传输方式，优先采用无线传输方式以适应温室空间布局。5.1.1无线传输：可采用低速无线个域网（WPAN）、WiFi、4G/5G、LoRa等技术，其中WPAN应符合GB/T15629.15-2010要求，LoRa技术适用于远距离、低功耗数据传输场景。5.1.2有线传输：对于固定监测点及网关设备，可采用以太网、RS485总线等方式，确保数据传输的稳定性，RS485总线传输距离不超过1000米。5.2传输性能要求5.2.1数据传输延时时间不超过5秒，丢包率不高于1%，误码率不高于10⁻⁶。5.2.2传输网络应具备自组网能力，当部分节点故障时，不影响整体网络的正常运行；支持多节点并发传输，可同时接入不少于50个采集节点。5.2.3物联网网关应支持数据本地预处理与协议转换，将不同传感器、农机设备的异构数据转换为统一格式后传输至云端平台，符合GB/T36478.2要求。6监测参数要求与常量定义6.1温室环境监测参数温室环境监测参数分为室外环境参数与室内环境参数，采集要求如下：参数类别参数名称测量范围测量精度采集频率安装要求室外环境参数空气温度-40~85℃±0.2℃≥1次/60分钟安装于温室外开阔处，立杆高度不低于2.5米，传感器离地高度不低于2.5米；若安装于温室顶部，高于温室最高点0.3米及以上空气湿度0~100%RH（非凝结）±2%RH≥1次/60分钟光照强度0~150000Lux±5%≥1次/30分钟风向0~360°±3°≥1次/60分钟风速0~60m/s±0.3m/s（≤10m/s），±5%（>10m/s）≥1次/60分钟大气压力10~1100hPa±2hPa≥1次/60分钟雨量0~200mm/h±10%≥1次/60分钟安装于无遮挡处，水平放置室内环境参数空气温度-10~50℃±0.2℃≥1次/15分钟均匀布置于温室内部，离地1.5~2.0米，避开通风口、热源及阳光直射处，每50㎡至少布置1个采集点空气湿度0~100%RH（非凝结）±2%RH≥1次/15分钟CO₂浓度0~5000ppm±50ppm≥1次/15分钟光照强度0~150000Lux±5%≥1次/15分钟光合有效辐射0~2500μmol/m²·s±2%≥1次/30分钟安装于作物冠层上方，水平放置土壤/基质温度-30~70℃±0.5℃≥1次/30分钟插入土壤/基质深度10~20cm，避开根系密集区土壤/基质湿度10~100%RH±5%RH≥1次/30分钟同土壤/基质温度传感器安装位置土壤/基质EC值、pH值EC：0~10mS/cm；pH：4.0~10.0EC：±0.1mS/cm；pH：±0.1≥1次/60分钟与土壤/基质湿度传感器同区域布置6.2农机作业监测参数农机作业监测参数分为基本数据、工况数据、位姿数据、作业数据四类，采集要求如下：6.2.1基本数据必采参数，采集频率≥1次/秒，包括农机具唯一识别码列表、UTC时间戳、农机型号、作业类型（如播种、施肥、喷洒等）。6.2.2工况数据采集频率≥0.1Hz，核心参数包括：故障代码、剩余油量/电量、油门百分比、发动机转速、挡位、制动/离合状态、作业状态（0-停止，1-准备，2-作业中，3-故障）、牵引力。6.2.3位姿数据采集频率≥0.5Hz，采用WGS-84坐标系，核心参数包括：卫星数量、差分定位状态、经纬度、海拔、航向角、行驶速度、俯仰角、横滚角。农机本体坐标系以后轮轴中点为原点（x,y），后轮接地点为z轴原点，x轴正向为农机前方，y轴正向为左侧，z轴正向竖直向上。6.2.4作业数据采集频率≥0.5Hz，按作业类型细化参数，核心参数如下：播种作业：播种深度、株距、排种状态、种箱余量；施肥作业：施肥量、施肥幅宽、肥箱余量、施肥压力；喷洒作业：药箱总量与余量、喷头数量与状态、喷雾流量、喷杆高度、喷雾压力；耕耘作业：行距、幅宽、作业深度、旋耕刀转速。6.3常量定义6.3.1数据有效性阈值：超出本文件第6.1、6.2节规定的测量范围的数据标记为无效数据，无效数据需单独记录并标注原因。6.3.2报警阈值：根据作物生长需求与农机安全作业要求设定，如室内温度高于35℃或低于5℃时触发环境报警，农机故障代码非零时触发设备报警。6.3.3单位统一：所有参数单位遵循GB3100-1993规定，温度单位为℃，湿度为%RH，速度为m/s，浓度为ppm等。7协同监测数据封装7.1封装原则协同监测数据采用JSON格式封装，按照“对象层—类别层—功能层—数据层”四层结构组织，实现温室环境数据与农机作业数据的一体化封装。封装过程中应确保数据字段完整、格式规范，支持扩展未定义数据类别（标注为“其他数据”）。7.2封装类型7.2.1一维对象封装：包含基本数据、工况数据、位姿数据、温室环境数据、农机作业数据，适用于常规监测场景。7.2.2二维对象封装：在一维对象基础上增加图像数据，图像数据应包含摄像头编号、安装坐标、仰角/水平角、帧率（≥20fps）、分辨率、图像二进制流（JPEG格式），适用于需要视觉监测的场景。7.2.3三维对象封装：在一维对象基础上增加雷达数据，雷达数据应包含雷达编号、安装坐标、扫描角度、反射率、波束类型、点云数据（LAZ格式），适用于高精度作业监测场景。7.3封装示例一维对象封装示例（简化版）：json

{

"基本数据":{

"农机唯一识别码":"AGRI-20260112-001",

"UTC时间戳":"2026-01-12T10:26:00Z",

"农机型号":"3WX-280",

"作业类型":"喷洒"

},

"工况数据":{

"故障代码":0,

"剩余电量":85,

"发动机转速":2200,

"作业状态":2

},

"位姿数据":{

"经度":116.3974,

"纬度":39.9088,

"海拔":52.3,

"行驶速度":2.5

},

"温室环境数据":{

"室内温度":25.6,

"室内湿度":65.2,

"CO₂浓度":800,

"土壤湿度":45.0

},

"农机作业数据":{

"药箱余量":12.5,

"喷雾流量":0.8,

"喷杆高度":0.6

}

}8功能实现流程8.1流程概述协同监测功能实现流程分为设备初始化、数据采集、数据传输、数据封装与处理、终端展示与预警五个阶段，形成闭环管理，流程如下：设备初始化→数据采集→数据传输→数据封装与处理→终端展示与预警→数据存储与回溯。8.2各阶段要求8.2.1设备初始化：启动监测系统后，各采集节点、传感器、农机作业感知设备及网关自动完成自检，确认设备状态正常、网络连接通畅，同步时间戳，完成参数配置（如采集频率、报警阈值）。若设备故障或网络异常，立即触发本地报警并记录故障信息。8.2.2数据采集：传感器按规定频率采集温室环境参数，农机作业感知设备通过CAN总线、GNSS等子系统采集作业参数，数据采集模块实时汇聚各类数据，标记无效数据并剔除冗余数据。8.2.3数据传输：采集的数据通过选定的传输方式发送至物联网网关，网关完成协议转换后，将数据传输至云端数据处理子系统，网络中断时启动本地缓存。8.2.4数据封装与处理：数据处理子系统按本文件第7章要求完成数据封装，对封装后的数据进行校验（字段完整性、格式规范性），校验通过后存储，校验失败的数据返回重传。8.2.5终端展示与预警：终端展示子系统以可视化方式呈现温室环境参数与农机作业数据，当参数超出报警阈值时，立即触发声光报警与短信通知，同时记录