DB34T 3800-2021 稻田共养生态物联网技术规程.pdf

ICS 01.040.35 CCS B 07 34 安徽省地方标准 DB34/T 38002021 稻田共养生态物联网技术规程 The Techincal Regulations of The Interent of Things for Rice Field Co-cultivation 2021-01-25 发布 2021-02-25 实施安徽省市场监督管理局 发 布DB34/T 38002021 I 前言 本文件按照 GB/T 1.12020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。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由安徽省农业信息中心提出。本文件由安徽省信息技术标准化技术委员会归口。本文件起草单位：安徽省农业信息中心、全椒县农业农村局、芜湖市农业技术中心、南陵县渔业渔政中心。本文件主要起草人：丁作坤、晋茂胜、单永权、吴泽锋、宋卫兵、任青松、丁卫东、刘宝宝、鲁玲。DB34/T 38002021 1 稻田共养生态物联网技术规程 1 范围 本文件规定了稻田共养生态物联网技术的网络架构、功能与性能、建设、物联网应用、运行维护的要求。本文件适用于水稻种植与小龙虾等稻田共养生态物联网的建设和应用。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 3838 地表水环境质量标准 GB 11607 渔业水质标准 GB 19517 国家电气设备安全技术规范 GB/T 33694 自动气候站观测规范 GB/T 37025 信息安全技术 物联网数据传输安全技术要求 DB34/T 2383 农业物联网信息服务终端数据交换规范 DB34/T 2384 农业物联网信息服务平台数据交换协议 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 稻田共养 aquatic rearing in paddy fields 在水稻田种植水稻和养殖动物的农业生产方式，包括水稻与动物共作、连作、轮作。3.2 稻田共养生态物联网 internet of things technology of rice field co culture ecology 对稻田共养的稻田气象环境、稻田水环境、稻田周边环境、动物、水稻和尾水进行监测、分析、控制以及生产过程溯源，创造良好的种植养殖生态系统，实现稻田共养节本提质增效的物联网。3.3 养殖沟 culture ditch 在水稻田中开挖的供水生动物生长发育繁殖的水沟。3.4 尾水监测点 monitoring points of tail water 稻田种养基地从田间排出的养殖尾水，经基地内沟渠排放出基地的出口处的水质监测点。3.5 稻虾 procambarus clarkii 稻田养殖的克氏原鳌虾。DB34/T 38002021 2 4 系统架构 系统架构见图1。图1 系统架构图 5 功能与性能 5.1 数据采集交换 符合 GB/T 37025、DB34/T 2384、DB34/T 2383 的要求。在物联网应用系统中点击功能模块反应时间0.5s。5.2 实时监测 传感器采集的数据每 5 min10 min 在系统中发布 1 次，具体间隔时间由应用者在系统中设定，显示采集时刻和数值。5.3 预警提醒 应用者在系统中根据动植物生长发育要求设置监测指标的阈值，当监测的数据不在阈值范围内时，系统通过短信、微信等方式发送文字或语音的预警提醒，并记录预警的时间、内容。5.4 视频监控 通过视频监控系统查看实时的视频画面，球机的视频能够调节云台方位、步长、焦距等。观察水稻苗情、灾情、病虫草情和动物的活动情况以及田间鸟类活动和他人等进入基地等情况，发挥监测和安防作用。摄像头每天拍摄至少 2 张固定位置的图片，长期保存；视频录像至少保存 1 个月。5.5 数据查询 查询自定义时间段内传感器采集的相关数据及其变化曲线。DB34/T 38002021 3 5.6 统计分析 对系统存储的数据进行统计分析。并结合数据模型，进行评估。5.7 远程控制 依据溶解氧、pH 值、水位、水温等监测数据，结合设定的阈值，通过系统自动或人工远程开关水泵、增氧机、投料机等生产设备，记录开关时间和操作人员。人工远程控制反映时间2s。5.8 信息溯源 物联网系统自动生成二维码，扫描二维码，可查询产品的生产企业、质量、环境、投入品、生产过程、视频等信息。6 建设 6.1 基本要求 6.1.1 电力 种养管理区、种养基地供电正常，必要时可以使用太阳能供电。6.1.2 网络 光纤通信网络铺至种养管理区，带宽 50M 以上。采取无线传输时，采用蜂窝网络或近距离无线传输。6.1.3 选址 6.1.3.1 田间气象监测点 监测稻田气象环境状况。在稻田共养基地中部，周围空旷，无树木等遮挡物，离田间主干道较近的田间道路一侧，距进排水口 15 m 上，埂边建气象观测点，四周设护栏，高 1.5 m，长宽各 1.5 m2.0 m。监测包括但不限于空气温度、湿度，风速，风向，降雨量，田间土壤温度、土壤湿度等指标。6.1.3.2 田间水质监测点 监测稻田水环境。可以与田间气象监测点位置结合建设，从护栏向内距田埂 2 m3 m 的养殖沟中央建水质监测点。监测包括但不限于水体溶解氧、pH 值、水温、水位等指标。6.1.3.3 尾水水质监测点 监测种养尾水排出基地时的水质状况。在种养基地排水口内侧设置尾水监测点，一般 1 个基地建 1 个排水口，设一个尾水监测点，监测包括但不限于水温、pH 值、溶解氧、化学需氧量、氨氮、总磷、总氮等指标。6.1.3.4 视频监控监测点 监测种养基地及周边环境，水稻、水生动物生长发育、病虫灾情和安全等工作。在田间气象监测点护栏上空设置球机视频监控点；有条件的基地，在基地重要道口设置枪机视频监测点，形成视频监控全覆盖。可将田间气象监测点、种养水质监测点、球机视频监测点建在一处，便于网络、设备共享。6.2 设备要求 DB34/T 38002021 4 6.2.1 物联网设备 包括但不限于：a)空气温度、湿度、风速、风向、降雨量、水体溶解氧、pH 值、水温、水位、土壤温度、土壤湿度、化学需氧量、氨氮、总磷、总氮传感器等数据采集设备；b)网络摄像机、硬盘录相机、硬盘、显示器等视频采集、存储、使用设备；网桥、网关、测控终端、控制模块等信号传输控制设备；c)服务器等存储处理设备（可租赁托管）；d)智能手机、电脑等应用设备。6.2.2 生产设备 包括但不限于：a)水泵；b)增氧机（可选择）；c)投饵机（可选择）；d)发电机（备用）等。6.3 安装要求 6.3.1 感知设备 6.3.1.1 田间气象数据采集设备 护栏一侧埂边筑地笼，将田间气象站设备固定在地笼上，空气传感器离地面约 2 m，土壤温度、湿度传感器插入稻田土壤里约 10 cm，雨量传感器安装在监测点西南部，气象要素传感器（不含雨量）与采集器安装在监测点中部，其中，空气温度和湿度传感器安置在北面，辐射传感器安置在南面，风向和风速传感器分别安置在西面和东面。符合 GB/T 33694 的要求。6.3.1.2 水质监测数据采集设备 在养殖沟中央立杆，水体传感器通过护栏内侧的横梁伸向环沟中央立杆，水位、氨氮、亚硝酸盐传感器直接固定在立杆上，使探头离底面不超过 5 cm；溶解氧、pH 值、水温、浊度等传感器固定在浮球下 30 cm40 cm，浮球通过线圈套在立杆上，使传感器悬浮于水体中。采集箱悬挂于监测点中的立杆上，可与气象传感器的采集设备共用。6.3.1.3 视频数据采集设备 在地面筑地笼，立杆固定于地笼上，立杆为不锈钢材质，球机立杆高约 6 m，枪机立杆高约 4.5 m；立杆上部安装网络摄像机，控制箱安装于立杆中部，离地面约 1.5 m。6.3.1.4 养殖尾水监测设备 在监测点埂边立杆，采集箱悬挂于立杆上。溶解氧、pH 值、水温、浊度等传感器固定在浮球下 30 cm40 cm，浮球通过线圈套在水中立杆上，使传感器悬浮于水体中。水位、氨氮、亚硝酸盐传感器直接固定在水中立杆上，使探头离底面不超过 5 cm。传感器接线端与采集箱内的采集器连接。信号通过数据卡传输。6.3.2 传输设备 光电转换器、网桥、网关、测控终端、控制模块的安装符合 GB 19517 的要求。DB34/T 38002021 5 6.3.3 录相存储设备 硬盘、硬盘录相机、显示器的安装符合 GB 19517 的要求。6.3.4 处理应用设备 服务器、电脑安装以及与互联网通信网络的连接符合 GB 19517 的要求。6.4 施工要求 6.4.1 监测点施工要求 监测点设备安装前，应根据监测点的功能分区，提前建设基础设施。基础设施施工满足以下要求：施工应符合相关施工标准和环保标准，且尽量减轻地面的破坏；数据线、电源线、接地线，应有统一的走线管或从主支架内部走线，通过规范接口与外部设备连接，避免暴露，力求美观。6.4.2 电气施工 符合 GB 19517 的要求。6.4.3 网络施工 采用铺设光纤时，光纤埋入土中约 10 cm，穿过水沟时外面套装 PVC 管，穿过路面下时外面套装钢管，防止损坏光纤。采用网桥传输信号时，网桥安装符合 GB 19517 的要求。7 物联网应用 7.1 稻田小龙虾养殖上的应用 7.1.1 水质调节 通过物联网系统进行水质调节，使田内水质符合 GB 11607 的要求。a)当物联网监测水体溶解氧不在阈值范围时，系统自动报警，系统自动开启增氧机增氧，达到设定值后，自动停止增氧；或生产者根据监测报警数据，人工远程开启增氧机进行增氧，使水体溶解氧保持在阈值范围内。b)当物联网监测水体 pH 值不在阈值范围时，系统自动报警，生产者确定后，及时处置，使水体pH 值保持在阈值范围内。c)当物联网监测水体浊度不在阈值范围时，系统自动报警，生产者确定后，及时处置，使水体浊度保持在阈值范围内。7.1.2 水温水位调节 按照稻田动物对水温水位要求，应用物联网的自动控制功能或远程控制功能，自动或人工远程开关水泵，使水温水位保持在设定范围内。7.1.3 投料 通过物联网系统对投料机设置定时投喂饲料，或人工远程开启投料机投料。7.1.4 巡塘 DB34/T 38002021 6 应用视频监控系统，巡查稻田和周边状况，查看动物生长、采食、活动和鸟类进入等情况，发现病害等异常状况时，及时进行防治。7.1.5 溯源 通过物联网系统对填写的生产主体信息、产品质量信息和生产管理记录，结合物联网信息，生成小龙虾产品二维码，用于产品溯源。7.2 水稻种植上的应用 7.2.1“四情”监测 如下：a)苗情：应用物联网视频系统实时查看秧苗生长发育进程和长势长相情况；b)病虫草情：应用视频监控系统实时查看水稻病虫草害发生情况，并且通过捕捉到的幼虫、孢子，分析预测病虫害发生时间，及时进行防控；c)灾情：通过视频监控系统，及时发现风灾倒伏、洪涝水淹等灾情；d)墒情：通过土壤温湿度传感器实时监测土壤温湿度。7.2.2 环境管控 依据物联网监测数据，结合水稻生长发育特点、环境要求，通过物联网系统自动或人工控制水泵的方式进行水温、水位和空气温度环境管控。7.2.3 烤田 水稻分蘖末期至孕穗初期烤田，水位降至田面以下 20 cm 时，通过传感器实时监测土壤含水量，直至降到该品种合适的土壤含水量后，结束烤田。7.2.4 选种 统计分析物联网采集的田间环境温度、湿度等数据，特别是极值温度，选择合适的水稻品种。7.2.5 成熟期预测 通过物联网系统查询水稻生长时段的积温，结合本品种的积温特性，预测成熟期，组织生产计划。7.2.6 稻米溯源 应用物联网系统填写的生产主体信息、产品质量信息和生产管理记录，结合物联网自动采集信息，生成稻米产品二维码，用于产品溯源。7.3 尾水监测上的应用 7.3.1 达标排放 应用物联网尾水监测，尾水符合 GB 3838 中 类地表水标准