GBT 43440-2023 物聯網 智慧農業(yè)數據傳輸技術應用指南

物聯網智慧農業(yè)數據傳輸技術應用指南2023-11-27發(fā)布國家標準化管理委員會 I 2規(guī)范性引用文件 3術語和定義 4縮略語 25智慧農業(yè)數據傳輸概述 6傳輸技術應用指南 3參考文獻 6IGB/T43440—2023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(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由全國信息技術標準化技術委員會(SAC/TC28)提出并歸口。本文件起草單位：中國電子技術標準化研究院、深圳賽西信息技術有限公司、江蘇賽西科技發(fā)展有限公司、中國科學院上海微系統與信息技術研究所、西安航天自動化股份有限公司、中國農業(yè)科學院煙草研究所、中移物聯網有限公司、科大訊飛股份有限公司、無錫物聯網產業(yè)研究院、重慶郵電大學、騰訊云計算(北京)有限責任公司、上海逸迅信息科技有限公司、廈門四信通信科技有限公司、中國建材國際工程集團有限公司、青島耕云科技有限公司、北京市農林科學院信息技術研究中心、河南訊飛人工智能科技有限公司、上海海思技術有限公司、上海集成通信設備有限公司、北京中科晶上科技股份有限公司、北京電信規(guī)劃設計院有限公司、農芯(南京)智慧農業(yè)研究院有限公司、聯通物聯網有限責任公司、華為技術有限公司、北京理工大學、廣東東華發(fā)思特軟件有限公司、北京東土科技股份有限公司、杭州東駿科技有限公司、杭州?？低晹底旨夹g股份有限公司、上海格麟倍科技發(fā)展有限公司。1物聯網智慧農業(yè)數據傳輸技術應用指南本文件給出了智慧農業(yè)數據傳輸架構，以及大田種植、設施農業(yè)、畜禽養(yǎng)殖、水產養(yǎng)殖等不同應用場景的傳輸方式和適用協議。本文件適用于智慧農業(yè)數據傳輸的設計、研發(fā)、選型、部署及應用。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。智慧農業(yè)intelligentagriculture以信息和知識為核心要素，通過現代信息技術和智能裝備與農業(yè)深度跨界融合，實現農業(yè)生產全過程的信息感知、定量決策、智能控制、精準投入、個性化服務的全新農業(yè)生產方式。依照一定的規(guī)則，對物理世界中的客觀現象、物理屬性進行監(jiān)測，并將監(jiān)測結果轉化為可以進一步處理的信號的設備。接收控制信號，根據控制指令執(zhí)行具體操作，改變被控介質的大小，從而將被控變量維持在所要求的數據上或一定范圍內的設備。物聯網網關internetofthingsgateway具有數據存儲能力、計算能力和協議轉換能力等，可通過北向接口與應用平臺建立通信連接和通過南向接口與感知控制設備進行通信的實體。注：實體可以是獨立設備或軟件。云服務商提供的云基礎設施及其上的服務軟件的集合。邊緣計算服務器edgecomputingserver在邊緣側對數據進行預處理的設備，減少數據的計算和分析時間。24縮略語下列縮略語適用于本文件。GPIO:通用型輸入輸出(General-purposeInput/Output)LoRa:遠距離無線電(LongRangeRadio)Wi-SUN:智能無線網絡(WirelessUtilityNetworks)4G:第四代移動通信技術(4thGenerationMobileNetworks)5G:第五代移動通信技術(5thGenerationMobileNetworks)5智慧農業(yè)數據傳輸概述智慧農業(yè)數據傳輸架構示意圖如圖1所示，傳感器、執(zhí)行器、攝像機、現場用戶終端、遠程用戶終端等采集各類數據后，一部分數據經過物聯網網關與邊緣計算服務器的邊緣處理后，與未經邊緣處理的數據在智慧農業(yè)云平臺進行匯聚，經過智慧農業(yè)云平臺分析后，形成對各采集終端的控制決策，通過云平臺以控制指令的方式傳輸給傳感器、執(zhí)行器、攝像機、現場用戶終端、遠程用戶終端等采集終端以執(zhí)行相關控制操作。②②緣計算服務器智慧農業(yè)云平臺農業(yè)數據傳輸實體農業(yè)數據傳輸邏輯分析⑥③⑤①標引序號說明：①——采集到邊緣處理的數據傳輸；②——采集到云平臺匯聚的數據傳輸；③——邊緣處理到云平臺匯聚的數據傳輸；④——云平臺匯聚到分析的數據傳輸；⑤——分析到控制的數據傳輸；⑥——控制到云平臺匯聚的數據傳輸。圖1智慧農業(yè)數據傳輸架構示意圖各采集終端采集數據的種類見表1。3終端名稱采集數據種類傳感器物生理生態(tài)數據，飼養(yǎng)物的位置數據、健康狀況數據等執(zhí)行器執(zhí)行器設備狀態(tài)、位置信息數據等攝像機農作物的生長狀態(tài)、病蟲害情況，飼養(yǎng)物的生長狀態(tài)圖像或視頻數據現場用戶終端用戶的控制操作指令數據遠程用戶終端用戶的控制操作指令數據6傳輸技術應用指南6.1采集到邊緣處理的數據傳輸6.1.1由物聯網網關進行邊緣處理如圖1中①所示，傳感器、執(zhí)行器、攝像機、現場用戶終端等采集數據后，傳輸給物聯網網關進行數據的邊緣匯聚及處理。在大田種植場景中，農作物種植面積較廣，區(qū)域跨度較大，采集終端部署較分散，與物聯網網關網關距離較遠，傳輸距離較長，有線網絡實施難度及成本較高。傳感器、執(zhí)行器、現場用戶終端發(fā)出的數據，數據量較小，對帶寬要求不高，可采用LoRa、Wi-SUN等傳輸方式。攝像機發(fā)出的圖片、視頻圖像數據，數據量較大，對帶寬要求較高，可采用無線局域網等傳輸方式。在設施農業(yè)場景中，農作物種植范圍較小，采集終端部署較緊密，與物聯網網關距離較近，供電及網絡基礎設施環(huán)境較好。傳感器、執(zhí)行器、現場用戶終端發(fā)出的數據，數據量較小，對帶寬要求不高，可采用無線局域網、藍牙、新一代無線短距通信技術、紫蜂(ZigBee)、以太網、串口、GPIO等傳輸方式。攝像機發(fā)出的圖片、視頻圖像數據，數據量較大，對帶寬要求較高，可采用無線局域網、以太網等傳輸方式。在畜禽養(yǎng)殖場景中，飼養(yǎng)范圍較小、飼養(yǎng)密度較高，采集終端部署較緊密，與物聯網網關距離較近，供電及網絡基礎環(huán)境較好。傳感器、執(zhí)行器、現場用戶終端發(fā)出的數據，數據量較小，對帶寬要求不高，可采用無線局域網、藍牙、新一代無線短距通像機發(fā)出的圖片、視頻圖像數據，數據量較大，對帶寬要求較高，可采用無線局域網、以太網等傳輸方式。在水產養(yǎng)殖場景中，若面向淡水區(qū)域養(yǎng)殖，養(yǎng)殖范圍較小，采集終端部署較緊密，與物聯網網關距離較近，供電及網絡基礎環(huán)境較好。傳感器、執(zhí)行器、現場用戶終端發(fā)出的數據，數據量較小，對帶寬要求不高，可采用無線局域網、藍牙、新一代無線短距通信技術、Zigbee、以太網、串口、GPIO等傳輸方式。攝像機發(fā)出的圖片、視頻圖像數據，數據量較大，對帶寬要求較高，可采用無線局域網、以太網等傳輸方式。若面向海水養(yǎng)殖，養(yǎng)殖戶一般會將養(yǎng)殖場所選在離海岸線幾公里甚至十幾公里遠的海域，且養(yǎng)殖范圍較大，采集終端部署較分散，與物聯網網關距離較遠，傳輸距離較長，難以實施有線網絡。傳感器、執(zhí)行器、現場用戶終端發(fā)出的數據，數據量較小，對帶寬要求不高，可采用LoRa、Wi-SUN等傳輸方式。攝像機發(fā)出的圖片、視頻圖像數據，數據量較大，對帶寬要求較高，可采用無線局域網等傳輸方式。6.1.2由邊緣計算服務器進行邊緣處理如圖1中①所示，傳感器、執(zhí)行器、攝像機、現場用戶終端等采集數據后，傳輸給邊緣計算服務器進行數據的邊緣匯聚及處理。4在大田種植場景中，農作物種植面積較廣，區(qū)域跨度較大，采集終端部署較分散，與邊緣計算服務器距離較遠，傳輸距離較長，有線網絡實施難度和成本較高。傳感器、執(zhí)行器、現場用戶終端發(fā)出的數據，數據量較小，對帶寬要求不高，可采用LoRa等傳輸方式。攝像機發(fā)出的圖片、視頻圖像數據，數據量較大，對帶寬要求較高，可采用無線局域網等傳輸方式。在設施農業(yè)場景中，農作物種植范圍較小，采集終端部署較緊密，與邊緣計算服務器距離較近，供電及網絡基礎設施環(huán)境較好?？刹捎靡蕴W、無線局域網等傳輸方式。在畜禽養(yǎng)殖場景中，飼養(yǎng)范圍較小、飼養(yǎng)密度較高，采集終端部署較緊密，與邊緣計算服務器距離較近，供電及網絡基礎環(huán)境較好。可采用以太網、無線局域網等傳輸方式。在水產養(yǎng)殖場景中，若面向淡水區(qū)域養(yǎng)殖，養(yǎng)殖范圍較小，采集終端部署較緊密，與邊緣計算服務器距離較近，供電及網絡基礎環(huán)境較好。可采用以太網、無線局域網等傳輸方式。若面向海水養(yǎng)殖，養(yǎng)殖戶一般會將養(yǎng)殖場所選在離海岸線幾公里甚至十幾公里遠的海域，且養(yǎng)殖范圍較大，采集終端部署分場用戶終端發(fā)出的數據，數據量較小，對帶寬要求不高，可采用LoRa等傳輸方式。攝像機發(fā)出的圖片、視頻圖像數據，數據量較大，對帶寬要求較高，可采用無線局域網等傳輸方式。6.2采集到云平臺匯聚的數據傳輸如圖1中②所示，傳感器、執(zhí)行器、攝像機、現場用戶終端等采集數據后，傳輸給智慧農業(yè)云平臺進行數據匯聚。傳感器、執(zhí)行器、遠程用戶終端、現場用戶終端發(fā)出的數據，數據量較小，對帶寬要求不高，可采用通用無線分組業(yè)務(GPRS)、第三代移動通信技術(3G)、衛(wèi)星通信、窄帶物聯網(NB-IoT)等傳輸。攝像機發(fā)出的圖片、視頻圖像數據，數據量較大，對帶寬要求較高，可采用4G、5G、無線局域網等傳輸方式。6.3邊緣處理到云平臺匯聚的數據傳輸如圖1中③所示，物聯網網關和邊緣計算服務器進行數據邊緣處理后，傳輸至智慧農業(yè)云平臺進行數據匯聚。在大田種植場景中，農作物種植面積較廣，區(qū)域跨度較大，有線網絡實施難度及成本較高?？刹捎?G、5G等傳輸方式。在設施農業(yè)場景中，農作物種植范圍較小，供電及網絡基礎設施環(huán)境較好。可采用無線局域網、以太網等傳輸方式。在畜禽養(yǎng)殖場景中，飼養(yǎng)范圍較小、飼養(yǎng)密度較高，供電及網絡基礎環(huán)境較好?？刹捎脽o線局域網、以太網等傳輸方式。在水產養(yǎng)殖場景中，若面向淡水區(qū)域養(yǎng)殖，養(yǎng)殖范圍較小，供電及網絡基礎環(huán)境較好，可采用無線局域網、以太網等傳輸方式。若面向海水養(yǎng)殖，養(yǎng)殖戶一般會將養(yǎng)殖場所選在離海岸線幾千米甚至十幾千米遠的海域，且養(yǎng)殖范圍較大，難以實施有線網絡，可采用4G、5G、無線局域網等傳輸方式。6.4云平臺匯聚到分析的數據傳輸如圖1中④所示，各類數據在智慧農業(yè)云平臺匯聚后，傳輸給具有數據分析功能的模塊進行數據分析，此流程一般在互聯網、專網上進行，可采用以太網傳輸6.5分析到控制的數據傳輸如圖1中⑤所示，各類數據由智慧農業(yè)云平臺進行數據分析后，傳輸給相應模塊形成控制決策，此5流程一般在互聯網、專網上進行，可采用以太網傳輸方式。6.6控