DB4201-T 603-2019 智慧农业 农业物联网传感器数据接口规范

DB4201智慧农业农业物联网传感器数据接口规范武汉市市场监督管理局发布IDB4201/T603—2019本标准按照GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写》给出的规则起草。本标准由武汉市农业科学院农业机械化研究所提出本标准由武汉市农业科学院归口。本标准起草单位：武汉市农业科学院农业机械化研究所。本标准主要起草人：高星星、王琢、张俊峰、王锐、肖进、张唐娟、陈鸿、万勇、罗友谊、罗欣、张尉、郭振宁。本标准首次发布。DB4201/T603—20191智慧农业农业物联网传感器数据接口规范本标准规定了农业物联网系统中传感器及其节点参数编码及数据交互规则。本标准适用于武汉市行政区域内农业物联网系统的传感器设计、生产、测试、系统集成与应用开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，仅所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。GB/T30269.2-2013信息技术传感器网络第2部分：术语GB∕T30269.501-2014信息技术传感器网络第501部分：标识：传感节点标识符编制规则..GB/T30269.702-2016信息技术第702部分：传感器接口：数据接口3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1传感器依照一定的规则，对物理世界中的客观现象、物理属性进行监测，并将监测结果转化为可进一步处理的信号的设备。3.2传感器节点/结点在传感器网络中，能够进行采集，并具有数据处理、组网和控制管理的功能单元。3.3传感器网络节点/结点传感器网络中各种功能单元的统称，包括传感器节点、传感器网络网关等设备。3.4传感器接口将传感器连接到传感器节点内其他功能模块所涉及的一套软件、硬件及协议规范，包括机械、电气和软件集成的内容。2DB4201/T603—20193.5传感器数据接口传感器与传感器节点内其他功能模块之间的软件接口，包括数据格式和交互协议两个方面。3.6标识用于传感器网络节点标志的识别，并对其对象属性进行辨别的过程。3.7标识符用于描述传感器网络节点身份以及属性的一系列数字、字母、符合或者他们的任何组合形式。3.8通道组传感器节点中共用同一个ADC的通道称为一个通道组。4缩略语下列缩略语适用于本文件。ADC：模拟数字转换器（AnalogDigitalConverter）CN：通道号（ChannelNumber）CRC：循环冗余校验（CyclicRedundancyCheck）DT：数据类型（DataType）EC：错误代码（ErrorCode）TLV：类型长度值（Type-Length-Value）5总则5.1规范内容范围本规范规定了农业领域内传感器或传感器节点在接入农业物联网系统过程中所涉及的数据描述文件及数据交互规则，主要解决农业领域内传感器网络对传感器节点和数字通信型传感器的识别、访问和配置，为智慧农业系统跨平台访问和数据共享提供基础支撑。本规范不对传感器或传感器节点的物理承载实体，数据交互使用的信号接口、通信接口等内容进行规范。5.2数据类型约定本部分所涉及的数据类型均以“大端”字节序(高字节在前、低字节在后)进行处理，其中结构体类型采用1字节对齐。6传感器编码DB4201/T603—201936.1传感器编码包括类型编码、身份标识符编码、被测物理量编码、校准信息编码等。传感器参数编码表述格式见附录A。6.2传感器类型编码传感器类型按照输出信号分为模拟型传感器和数字型传感器，类型编码结构如表1所示，其中模拟型传感器类型编码值为0x01，数字型传感器类型编码值为0x02，其他取值为非法值。表1传感器类型编码结构表16.3身份标识符编码身份标识符编码为32个八位位组，由版本号编码、生产厂商编码、类型码、序列号按照先后顺序依次构成，身份标识符编码结构见表2。表2身份标识符编码结构表无1966.4被测物理量编码被测物理量编码包含单位编码、量程编码、特性参数编码。6.4.1单位编码单位编码结构如表3所示，其中涉及的被测参量及其单位的编码见附录B。表3单位编码结构表1116.4.2量程编码测量物理量以上限值和下限值的形式表示传感器量程，编码结构如表4所示。当量程无法用范围表示时候，设定其上下限值均为0。DB4201/T603—20194表4量程编码结构表446.4.3特性参数编码特性参数编码结构如表5所示，默认值为0。表5扩展技术指标参数编码结构表444444446.5校准信息编码6.5.1校准日期编码说明最近校准的日期。以2000年1月1日为起点，以整数形式描述至校准日期的天数。编码结构见表6。表6校准日期编码结构表46.5.2校准周期编码说明校准的周期，单位为天，默认为90天，其编码结构如表7所示。表7校准周期编码结构表26.5.3校准参考温度编码传感器标定校准的环境温度。以摄氏温度(℃)为单位。编码结构如表8所示。DB4201/T603—20195表8校准周期编码结构表26.5.4校准参考湿度编码传感器标定校准的环境相对湿度，其编码结构如表9所示。表9校准参考湿度编码结构表27传感器节点编码格式本章给出了智慧农业领域内传感节点参数描述，主要参数类型包括:结点总体参数、通道组参数、通道参数等，传感节点数据接口参数框架如图1所示。通道参数的类型分为:电压型、电流型、电阻型、频率型、脉冲型、开关型、数字通信型。传感节点参数编码表述格式见附录A中图A.3。图1传感器节点数据接口参数框架7.1总体参数用于从整体上描述传感结点的基本特性或固有属性参数，其编码结构如表10所示。DB4201/T603—20196表10总体结点参数27117.2通道组参数传感器节点的通道组参数不能超过4组，其编码结构如表11所示。表11通道组参数111N致447.3通道参数7.3.1通道类型依据信号接口类型，传感结点通道分为7个类型，通道类型编码如表12所示。表12通道类型编码表11111117.3.2电压型通道参数DB4201/T603—20197电压型通道参数如表13所示。表13电压型通道参数表114414447.3.3电流型通道参数电流型通道参数如表14所示。表14电流型通道参数表114414447.3.4电阻型通道参数电阻型通道参数如表15所示。表15电阻型通道参数11441444DB4201/T603—201987.3.5频率型通道参数频率型通道参数如表16所示。表16频率型通道参数1147.3.6脉冲型通道参数脉冲型通道参数如表17所示。表17脉冲型通道参数147.3.7开关型通道参数开关型通道参数如表18所示。表18开关型通道参数147.3.8数字通信型通道参数数字通信型通道参数如表19所示。表19数字通信型通道参数148传感器数据交互规范8.1概述本章内容规定了数字通信型传感器与传感结点之间的数据交互规范，适用于传感结点对数字通信型传感器的传感数据、传感器自身信息和状态等内容进行访问和配置。DB4201/T603—201998.2交互模式传感结点与数字通信型传感器之间采取主从方式进行通信交互，数字通信型传感器为从站，传感结点为主站。数字通信型传感器上电、完成相关初始化工作之后开始侦听命令。传感结点主动向数字通信型传感器发送命令，数字通信型传感器对命令进行响应。当传感结点接收到数字通信型传感器发送的响应数据报文后，才可发送下一条命令数据报文。8.3数据报文格式数字通信型传感器与传感结点之间数据交互报文格式定义如表20所示；消息格式中各字段的说明如表21所示；表22给出了数据报文中命令字的格式；控制码编码格式如表23所示。表20数字通信型传感器与传感结点数据交互报文格式表21数据报文格式说明111N2表22命令字格式表23控制码编码表DB4201/T603—2019表23（续）8.4数据报文格式详解8.4.1读取通信地址传感结点发送读取数字通信型传感器通信地址的数据报文格式如表24所示；数字通信型传感器响应读取通信地址命令的数据报文格式如表25所示。表24读取通信地址命令报文格式0x000x000x00CRC16表25读取通信地址命令反馈报文格式ADDR0x800x00CRC168.4.2读取数据描述文件由传感结点向数字通信型传感器发送读取数据描述文件命令，该命令报文格式如表26所示；该命令报文中数据段的内容结构具体含义说明如表27所示；数字通信型传感器向传感结点反馈数据描述文件内容，其报文格式如表28所示。表26读取数据描述文件命令报文格式表27读取数据描述文件命令报文中数据段具体含义11表28读取数据描述文件命令反馈报文格式DB4201/T603—20198.4.3读取后续数据描述文件此命令作为“读取数据描述文件”命令的辅助命令，当传感结点发送“读取数据描述文件”命令且接收到具有OxCl命令的反馈包时使用。传感结点读取后续数据描述文件命令报文格式如表29所示；数字通信型传感器反馈读取后续数据描述文件命令报文格式如表30所示。表29读取后续数据描述文件命令报文格式表30读取后续数据描述文件命令反馈报文格式注：当命令字为0x82时，表示无后续数据描述文件，OxC2表示有后续数据描述文件。报文中的SEQ为帧序号，数据8.4.4读取通道传感数据传感结点读取数字通信型传感器所采集的物理量数据，该命令的报文格式如表31所示；该命令报文中数据段的内容结构具体含义说明如表32所示；数字通信型传感器向传感结点反馈采集到的传感数据，该命令反馈的报文格式如表33所示。表31读取通道传感数据命令报文格式表32读取通道传感数据命令报文中数据字段具体含义11表33读取通道传感数据命令反馈报文格式表34读取通道传感数据命令反馈报文中数据段内容说明11NDB4201/T603—20198.4.5读取后续通道传感数据此命令作为“读取通道传感数据”命令的辅助命令，当传感结点发送“读取通道传感数据”命令且接收到具有OxC3命令的反馈包时使用。传感结点读取后续通道传感数据命令报文格式如表35所示；数字通信型传感器反馈读取后续通道传感数据报文格式如表36所示。表35读取后续通道传感数据命令报文格式注：该命令报文中数据段的SEQ为帧序号，表36读取后续通道传感数据命令反馈报文格式注：当命令字为0x84时，表示无后续通道传感数据，OxC4表示有后续通道传感数据。该命令反馈报文中SEQ为帧序8.4.6配置通信地址传感结点发送的配置通信地址命令报文格式如表37所示。数字通信型传感器反馈的配置通信地址命令报文格式如表38所示。表37读取通信地址命令报文格式表38读取通信地址命令反馈报文格式8.4.7配置数据描述文件由传感结点向数字通信型传感器发送配置数据描述文件命令，该命令报文格式如表39所示；数字通信型传感器在接收配置数据描述文件命令后发送的确认反馈，其报文格式如表40所示。表39配置数据描述文件命令报文格式类型和通道(组)号的内容结构具体含义说明如表27所示。数据描述文件应采用TLV格式进行表述。当数据描述表40配置数据描述文件命令反馈报文格式DB4201/T603—20198.4.8配置后续数据描述文件此命令作为“配置数据描述文件”命令的辅助命令，当传感结点发送“配置数据描述文件”命令且接收到具有OxC9命令字的反馈包时使用。传感结点向数字通信型传感器发送的配置后续数据描述文件命令报文格式如表41所示；数字通信型传感器反馈的配置后续数据描述文件命令报文格式如表42所示。表41配置后续数据描述文件命令报文格式表42配置后续数据描述文件命令反馈报文格式注：当命令字为OxBA时，表示无后续数据描述文件，OxCA表示有后续数据描述文件。该命令反馈报文中的SEQ为帧8.4.9广播校时传感结点向数字通信型传感器发送广播校时命令的报文格式如表43所示；该命令报文中数据段的各个参数内容结构如表44所示。表43广播校时命令报文格式年月日时分秒表44广播校时命令报文中数据段说明年2月1日1时1分1秒18.4.10出错反馈当数字通信型传感器无法正常响应传感结点发送的命令时，应向传感结点发送出错反馈，该反馈报文格式如表45所示。表45出错反馈报文格式DB4201/T603—2019表46出错反馈消息中数据字段编码表11DB4201/T603—2019（规范性附录）数据接口表述格式结构图图A.1为数据接口表述格式总体结构，包括传感器编码格式和传感器节点编码格式，其具体格式分别见图A.2和图A.3所示。图A.1整体结构图DB4201/T603—2019图A.2传感器编码格式DB4201/T603—2019图A.3传感器节点编码格式DB4201/T603—2019（资料性附录）单位编码单位编码见表B.1所示。表B.1单位编码量1帕123巴452℃1K2314度°151617W/m181911mg/m12mg/m11℃121314151612水112℃2氮33磷44钾55氨667788991℃122334455667DB4201/T603—2019（规范性附录）数据接口描述参数类型标识编码表C.1规定了传感器节点数据访问协议类型标识统一编码，在与结点通信时，各字段应按照表的规定编码和解析。表C.1数据接口参数类型代码表————1——2——34—— 1——————27114——11144————1——————————114414DB4201/T603—201944————————1——1871————11144————444——444444444221DB4201/T603—2019（规范性附录）校验算法D.1CRC16校验算法CRC16校验码的生成步骤如下:a)装一个16位寄存器，所有数位均为1；b)取被校验数据串或数组的第一个字节；c)所取得的校验数据串或数组的当前字节与16位寄存器的高位字节进行异或运算，运算结果放入这个16位寄存器；d)把这个