DB37_T 4569—2022农机播种作业远程监测系统 通用技术条件-（高清版）.pdf

ICS 65.060.50 CCS B 91 37 山东省地方标准 DB37/T 45692022 农机播种作业远程监测系统 通用技术条件 Specification for remote monitoring system of agricultural machinery sowing operation 2022-12-31 发布 2023-01-31 实施 山东省市场监督管理局 发 布 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。本文件由山东省农业农村厅提出并组织实施。本文件由山东省农业标准化技术委员会农业机械标准化分技术委员会归口。农机播种作业远程监测系统 通用技术条件 1 范围 本文件规定了农机播种作业远程监测系统的术语和定义、功能要求、性能要求、数据接口、检测方法和检验规则等内容。本文件适用于各类单粒精密播种机使用的农机播种作业远程监测系统。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/T 2828.1 计数抽样检验程序 第1部分：按接受质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划 GB/T 6973 单粒(精密)播种机试验方法 GB/T 9969 工业产品使用说明书 总则 GB/T 13306 标牌 GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件 GB 178591999 计算机信息系统 安全保护等级划分准则 GB/T 19056 汽车行驶记录仪 GB/T 199512019 道路车辆 电气/电子部件对静电放电抗扰性的试验方法 GB 20263 导航电子地图安全处理技术基本要求 GB/T 253922010 农业工程 电气和电子设备 对环境条件的耐久试验 QC/T 1067.1 汽车电线束和电气设备用连接器 第1部分：定义、试验方法和一般性能要求 GB/T 13539.1 低压熔断器 第1部分：基本要求 QC/T 414 汽车电线（电缆）的颜色规定和型号编制方法 YD/T 1214 900/1 800 MHz TDMA数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务(GPRS)设备技术要求：移动台 YD/T 1558 800MHz/2GHz cdma2000数字蜂窝移动通信网设备技术要求 移动台（含机卡一体）3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 农机播种作业远程监测系统 agricultural machinery sowing operation remote monitoring system 由农机播种作业远程监测终端（3.3）、农机播种作业远程监测平台、计算机通信网络等组成。通过系统各组成部分之间的互联互通，实现播种作业管理和数据交换共享。3.2 播种作业机组 planter operation combination 由拖拉机与播种机组成。3.3 农机播种作业远程监测终端 agricultural machinery sowing operation remote monitoring terminal 安装在播种作业机组（3.2）上，具有播种量监测、作业速度监测、显示报警、图像采集、卫星定位、无线通信等功能的装置。3.4 农机播种作业远程监测平台 agricultural machinery sowing operation remote monitoring platform 通过接收终端上传的详细作业信息实现农机作业数据的存储和管理，农机播种作业面积的精准计量，播种作业的质量分析，作业数据的统计汇总，重播、漏播和跨区域作业的检测与分析，并提供数据导出和报表打印等功能。3.5 平均行距 average line spacing 播种作业机组（3.2）内各行间距之和与行间距数量的除商。3.6 缺种 lack of seeds 系统连续监测漏播3粒及以上。3.7 记录周期 recording cycle 播种作业机组（3.2）进入作业状态开始，至系统记录数据被手工清零为止。3.8 作业面积 operation area 播种作业机组（3.2）作业里程与作业幅宽乘积所得面积。注：作业里程指系统监测的播种作业机组（3.2）作业状态下的行驶里程。3.9 作业地块面积 operation field area 系统监测的播种作业机组（3.2）作业状态下行驶轨迹覆盖农田空间区域的面积。3.10 重叠面积 overlapping area 系统监测的播种作业机组（3.2）作业过程中重叠作业的面积。注：重叠作业指播种作业机组（3.2）作业过程中，单个作业周期内系统监测的邻接行距小于0.8倍平均行距（3.5）的作业或同一空间区域多次重复的作业。3.11 遗漏作业 skipping operation 系统监测的播种作业机组（3.2）作业过程中，邻接行距大于1.2倍平均行距（3.5）的作业。3.12 遗漏面积 missing area 系统监测的播种作业机组（3.2）作业过程中遗漏作业（3.11）的面积。3.13 播种总量 total amount of sowing 单个记录周期（3.7）内，系统监测的播种作业机组（3.2）播种量总和。3.14 有效播种量 effective sowing amount 系统监测的单粒播种总量（3.13）与重播次数之和。3.15 当前亩播量 current sowing amount per mu 系统监测的当前播速下播种作业机组（3.2）完成每亩地作业的理论播种量。3.16 平均亩播量 average sowing amount per mu 当前记录周期（3.7）内，系统监测的播种作业机组（3.2）有效播种量（3.14）对作业面积（3.8）的除商。3.17 作业株距 planting distance 系统监测的单位距离内有效播种量（3.14）的平均株距。3.18 达标面积 qualified area 达标株距状态下的作业面积（3.8）。注：达标株距指平均株距为设定株距的正负5%以内。3.19 达标比 qualified rate 达标面积（3.18）占作业面积（3.8）的百分比。3.20 在线车辆 online tractors 当前连接到农机播种作业远程监测平台（3.4）且正常定位的车辆。3.21 农机具属性 agricultural machinery attributes 包含农机具品牌、型号、图片、车主姓名、车主手机以及农机具所属的村组或合作社等信息。3.22 农机具作业信息 operation data of agricultural machinery 包含农机具的位置信息、行驶速度、作业幅宽、作业株距（3.17）、亩播量、播种总量（3.13）、作业状态、作业时长、作业面积（3.8）等信息。3.23 播种作业质量报单 report for operation quality of sowing 播种作业机组（3.2）作业情况的表单，包含机组信息、以及详细的作业信息等，分为次/日/周/月/季/年报单。4 农机播种作业远程监测终端要求 一般要求 4.1 4.1.1 组成 终端应包括控制器、卫星定位模块、无线通信传输模块、数据存储模块、电源处理模块、显示报警装置、播种量监测装置、图像采集装置、卫星定位天线、无线通信天线等，可包括操作键、读卡器、信息发布等设备，以及视频、音频、农机驾驶员信息采集设备等。4.1.2 外观 终端的外观应无锈蚀、锈斑、裂纹、褪色、污迹、变形、镀涂层脱落，亦无明显划痕、毛刺；塑料件应无起泡、开裂、变形；灌注物应无溢出等现象；结构件与控制组件应完整，无机械损伤。4.1.3 标牌 应符合GB/T 13306的规定，其内容包括：制造厂名称、地址；产品型号与名称；产品的主要技术参数；产品出厂编号；产品制造日期；产品执行标准编号。4.1.4 文字、图形、标志 终端应有使用说明，使用说明书应符合GB/T 9969的规定。面板的按键、接口等部位应有文字、图形等标志，并满足以下要求：耐久、醒目；使用说明、标牌和标志中的文字应使用中文，根据需要也可以同时使其他文字，但应保证中文在其他文字的上面(或左面)。4.1.5 包装要求 4.1.5.1 标签 产品的外包装应体现如下内容：产品中文名称、规格型号、种类、标称电源电压、结构尺寸；制造商名称、详细地址、邮编、电话、产品商标、制造日期、制造地。4.1.5.2 产品合格证 每台出厂的终端必须有产品检验合格证，检验合格证应有如下内容：产品名称、型号、种类；制造商名称；出厂检验结论、检验日期；检验员标识。4.1.5.3 包装箱 终端出厂装运时应进行包装，包装应符合GB/T 13384的规定，保证正常运输中不损伤或丢失件。4.1.6 材质 应符合无毒害、无放射性的要求。功能要求 4.2 4.2.1 自检 终端应具备自检功能，通过信号灯或显示装置明确表示终端当前主要状态，包括卫星定位及通信模块工作状态等。若出现故障，则通过声、光等方式显示故障信息。4.2.2 定位 终端应能支持卫星定位，能够提供实时的时间、经度、纬度、速度、高程和航向等定位状态信息。4.2.3 通信 4.2.3.1 通信方式 能支持基于通用无线通信网络传输机制下的通信模式之一。4.2.3.2 通信要求 终端的通信要求应包括以下内容：终端应支持至少 2 个远程连接，即主监控中心和备份监控中心的链接，能在与主监控中心通信中断时自动切换至备份监控中心；如果终端无法注册到所在地的无线网络时，应将数据保存，在恢复通信后将存储的作业信息继续上传；终端应支持数据批量接受与发送功能、断点续传功能；终端在工作状态下上报播种作业机组作业数据时间间隔应5 s。4.2.4 终端软件升级 支持远程或本地升级。4.2.5 作业信息监测 能实时监测作业状态、作业面积、播种总量、当前亩播量、平均亩播量、作业株距、位置信息、行驶速度、作业时长等作业信息。4.2.6 图像信息采集 具有图像信息采集功能且应满足以下技术要求：摄像头应支持夜视功能；分辨率不低于 320240（QVGA）。4.2.7 人机交互 具有以下人机交互功能：实时显示位置信息、播种量、作业株距、作业状态和终端工作状态等基本作业信息；可结合信号指示灯或蜂鸣器等设备向驾驶员提供信息，驾驶员能通过按键、触摸屏或遥控器等方式操作终端。4.2.8 报警 在播种机作业状态不正常或终端出现故障时，应以声、光、文字等方式向农机驾驶员提示，并涵盖以下报警内容：漏播报警：播种作业机组单位距离内当前亩播量低于设定值 5%时需报警；缺种报警：播种作业机组作业过程中，出现缺种现象时需报警；堵塞报警：播种作业机组作业过程中，导种管出现堵塞时需报警。4.2.9 数据存储 储存数据包括位置信息、播种量、作业株距、作业状态等作业信息。4.2.10 终端管理 支持固件升级和远程修改设定参数、变更所属权、变更绑定车辆等功能。性能要求 4.3 4.3.1 数据采集性能 监测系统对作业数据的采集应满足以下要求：播种量监测误差应1%；作业数据最小采样时间间隔2 s。4.3.2 数据存储性能 监测系统对作业数据的存储应满足以下要求：数据最小存储时间间隔5 s；作业数据存储的时间容量300 h。4.3.3 定位性能 监测系统的定位功能应满足以下要求：定位数据采样间隔2 s；允许卫星接收通道数量12；接收灵敏度：优于-130 dBm；数据输出更新频率1 Hz。4.3.4 无线通信性能 4.3.4.1 误码率 通信模块的误码率或误块率等无线信道质量参数应符合YD/T 1214、YD/T 1558及其他相关标准的要求。4.3.4.2 最大发射功率 通信模块的最大发射功率应符合YD/T 1214、YD/T 1558及其他相关标准的要求。4.3.5 电气性能 4.3.5.1 电源电压适应性 在按表1给出的电源电压波动范围进行电压适应性试验时，试验后终端各项功能均应正常。表1 电气性能试验参数单位为伏特 单位为伏特 标称电源电压 电源电压波动范围 极性反接试验电压 过电压 12 916 140.1 24 24 1832 280.2 36 4.3.5.2 耐电源极性反接性能 在表1规定的标称电源电压极性反接试验下，终端应能承受1 min的极性反接试验，除熔断器外（允许更换烧坏的熔断器）不应有其他电气故障。试验后终端各项功能均应正常。4.3.5.3 耐电源过电压性能 在表1规定的过电压下，应能承受1 min的电源过电压试验。试验后终端各项功能均应正常。4.3.5.4 连接线 连接线性能应符合QC/T 414的相关要求。终端的连接线要整齐布置，并用线夹、电缆套、电缆圈等固定，线束内的导线要有序编扎。导线颜色应符合GB/T 19056的要求。电源导线上应串联熔断器，熔断器性能应符合GB/T 13539.1的相关要求。4.3.5.5 接插器 接插器性能应符合QC/T 1067.1的相关要求。连接器插头两端的线色应一致。两个以上非通用接口应有明显标识，同时插头不能互换。4.3.6 环境适应性 4.3.6.1 气候环境适应性 终端要求存储温度为-40 85。正常工作时应能通过GB/T 253922010规定的低温和干热试验、恒定湿热试验，且试验等级均不低于2级。4.3.6.2 机械环境适应性 终端在承受符合国家测试标准的振动、冲击等机械环境试验后，应无永久性结构变形，无零部件损坏，无电气故障，无紧固部件松脱现象，无插头、通信接口等接插件脱落或接触不良现象，其各项功能等应保持正常，无试验前存储的信息丢失现象。应能通过GB/T 253922010规定的随机振动和正弦（共振）振动试验，且试验等级均不低于2级。4.3.6.3 防护等级 终端的防护等级应满足以下要求：安装在拖拉机驾驶室内的装置外壳防护等级应符合 GB/T 253922010 中 IP54 的要求。图像采集装置等需要安装在拖拉机驾驶室外的外壳、连接线、接插器等的防护等级应符合 GB/T 253922010 中 IP67 的要求。4.3.7 电磁兼容性 4.3.7.1 抗拖拉机点火干扰 终端在进行拖拉机点火干扰时，不应出现异常现象，各项应正常。4.3.7.2 静电放电抗扰度 采用GB/T 199512019所规定要求，静电放电抗扰度试验等级应不低于L3级，试验后各项功能正常。4.3.7.3 瞬态抗扰性 终端的瞬态抗扰性应符合GB/T 19056的要求。安装要求 4.4 4.4.1 总体要求 终端安装应避免改变播种作业机组本身的电气结构与布线，保证不会因为终端的安装而产生安全隐患。4.4.2 安装终端 终端的安装应满足以下要求：终端的安装应远离碰撞、过热、阳光直射、水和灰尘，不影响原车外观和农机手操作；显示报警装置应安装在驾驶员容易观察的位置；图像获取装置应安装在拖拉机中间位置较高处，调节拍照角度，使摄像头能够拍摄到完整播种机和作业场景；卫星定位天线安装位置要求：高处、无遮挡、拖拉机中心线上，远离其他敏感的电子设备，保证信号的正常接收与传输；设备的安装固定应保证不会松动。4.4.3 安装布线 安装布线应满足以下要求：设备在播种作业机组上的线路都应保证整齐安全地连接、固定，线路用线夹固定好，走线固定在波纹管里。安装完毕后，电线没有外露；布线时避免播种机升降过程中剐蹭、拽断线缆，避免作业过程中隆起的土块、秸秆等挂断线缆；设备自带熔断保护装置，所接电源线的额定电流值要大于终端电源的实际工作电流值。4.4.4 安装完成后的测试 终端本体及附属设备安装就绪，应由专门的技术人员进行检查然后给终端通电和初始化设置。完成以上安装工作的终端应按照该产品的使用说明书进行远程测试，保证各项功能正常。5 农机播种作业远程监测平台要求 功能要求 5.1 5.1.1 数据接收 具备接收终端上报的作业信息和图像信息的功能。5.1.2 数据处理 具备对终端上报的作业信息和图像信息处理分析的功能。5.1.3 数据存储 具备存储终端上报的作业信息和图像信息及数据分析处理结果的功能。5.1.4 报表导出/打印 平台中所有查询结果及统计分析结果应支持excel的报表导出或者打印功能。5.1.5 实时监控 具备在线车辆实时监控功能，可以查看农机具作业信息、农机具属性、机组时空信息、作业数据信息等。5.1.6 轨迹回放 具备对播种作业机组历史作业轨迹信息回放、再现的功能。5.1.7 作业量统计 具备对播种作业机组作业数据按照行政区划、时间、统计指标等进行统计，并可按照不同图表类型予以显示的功能。5.1.8 作业质量分析 具备计量播种作业机组的作业面积、作业地块面积、达标面积、达标比、作业株距等功能，基于数字地图进行位置、播种量和图像等数据的融合展示，并生成播种作业质量报单，支持数据导出与打印功能。5.1.9 作业重叠遗漏检测 具备提取播种作业的区域边界、检测分析播种作业的重叠面积、遗漏面积、跨区等功能。5.1.10 电子地图管理 5.1.10.1 电子地图基本功能 具备包括放大、缩小、平移、全图、距离量算、面积量算、比例尺显示等基本操作。5.1.10.2 电子地图表达 符合GB 20263的规定。5.1.10.3 目标影像展现 支持播种作业机组等动态目标叠加；支持地图显示、影像显示、影像和地图叠加显示。性能要求 5.2 5.2.1 总体性能 平台总体性能应该至少满足以下要求：支持 724 h 不间断运行；在没有外部因素影响的情况下，故障恢复时间不超过 120 min。5.2.2 作业面积计量精度 作业面积的计量误差5%以内。5.2.3 数据处理性能 监测系统的数据处理能力应满足以下要求：具有平均 2 000 条/s，峰值 6 000 条/s 的作业数据并发处理能力；支持至少 20 000 台终端的接入和动态目标同时监控能力。5.2.4 响应时间 最大并发用户数达到设计要求时，各事务平均响应时间不应超过单用户平均响应时间的5倍。5.2.5 电子地图数据质量 电子地图应使用经国家测绘主管部门审核批准或满足同等数据质量要求的电子地图。5.2.6 数据存储性能 数据存储时间不少于5年。5.2.7 通信协议 通信协议中需至少支持TCP/IP类型。5.2.8 安全性能 安全性能应满足以下要求：满足 GB 178591999 第 3 级及以上的安全要求；数据库中的关键数据加密存储，用户密码加密存储；采用日志对操作和接收及发送的数据记录，至少存储 300 d 的日志数据；采用备份平台机制，保证平台达到较高可恢复性；平台间数据交换采用加密传输方式。5.2.9 运行环境要求 运行环境应满足以下要求：通信网关、应用服务器和数据库服务器独立部署；数据库服务器能支持大数据量存储与检索。平台数据消息格式要求 5.3 5.3.1 消息说明 每条消息包含数据头和数据体两部分。5.3.2 数据类型 基本数据类型规定见表2。表2 基本数据类型 Byte 单字节 uint16_t 16 位无符号整型，2 字节 uint32_t 32 位无符号整型，4 字节 time_t 64 位无符号整型，8 字节 Double 双精度浮点型，8 字节 String 字符串 5.3.3 数据结构 终端向平台上传数据时，采用的数据结构规定见表3。表3 数据结构 Message Header 数据头 Message Body 数据体 5.3.4 数据头 终端向平台上传数据时，采用的数据结构的数据头规定见表4。表4 数据体格式 字段 类型 描述及要求 HEAD_FLAG uint16_t 头标识 VERSION_FLAG uint32_t 协议版本号 MESSAGE_TYPE uint32_t 数据类型 MESSAGE_LENGTH uint32_t 数据长度，指数据体长度 MESSAGE_RESULT byte 反馈结果 MESSAGE_RESERVE uint32_t 保留位 MESSAGE_CRCCODE uint16_t 数据 CRC 校验码，整个数据体的 CRC16-CCITT 校验值 5.3.5 数据体 终端向平台上传数据时，采用的数据结构的数据体规定见表5。表5 数据头格式 字段 类型 描述及要求 ERROR_STATUS uint16_t 故障标识位 ERROR_CODE uint16_t 故障代码 WORK_WIDTH uint16_t 作业幅宽 WORK_ROWS uint16_t 作业行数 WORK_AREA uint16_t 作业面积 WORK_SPEED uint16_t 作业速度 SEEDS_X Uint32_t 第 X 行播种数 6 检测方法 播种量统计误差率 6.1 在播种作业机组上安装终端，不安装或抬起覆土镇压轮，以保证种子显露于地表，之后进行播种作业。待播种量超过1 000粒后停车，清查总播种量，并用测量仪器统计重播（依据GB/T 6973）次数，按公式（1）计算作业播种量测量误差率。=1 123 100%(1)式中：Q 播种量统计误差率；Q1 终端统计的播种量，单位为粒；Q2 实际播种总量，单位为粒；Q3 重播次数。作业面积计量精度 6.2 选取规则的矩形试验地块，在播种作业机组上安装终端，进行往复直线作业，应保证作业时不重复和遗漏作业。完成试验地块作业后，按公式（2）计算作业面积计量精度。=1|12|2 100%(2)式中：作业面积计量精度；S1 系统计量作业面积，单位为亩；S2 试验地块测量面积，单位为亩。7 检验规则 出厂检验 7.1 系统终端在出厂前应逐台按表6中规定的出厂检验项目进行检验。检验项目经制造厂质量检验部门检验合格，签发合格证后方可出厂。型式检验 7.2 7.2.1 检验要求 凡属下列情况之一者，应进行型式检验：新产品或老产品转厂生产的试制定型鉴定；正式生产后，如结构、材料、工艺、元器件有较大改变，可能影响产品性能时；产品停产半年或半年以上恢复生产时；正常生产时，一般两年进行一次型式检验；产品质量监督机构提出型式检验要求时。7.2.2 检验项目 按对产品质量的影响程度，检验项目分为A、B两类，检验项目分类见表6。表6 检验项目分类表 项目分类 检验项目 对应本文件条款 型式检验 出厂检验 类 项 A 1 功能要求 4.2 2 数据采集性能 4.3.1 3 数据存储性能 4.3.2 4 定位性能 4.3.3 5 无线通信性能 4.3.4 6 电源电压适应性 4.3.5.1 -7 耐电源极性反接性能 4.3.5.2 -表 6 检验项目分类表（续）项目分类 检验项目 对应本文件条款 型式检验 出厂检验 类 项 A 8 耐电源过电压性能 4.3.5.3 -9 连接线 4.3.5.4 10 接插器 4.3.5.5 11 环境适应性 4.3.6 -12 电磁兼容性 4.3.7 -B 1 外观 4.1.2 2 标牌 4.1.3 3 文字、图形、标志 4.1.4 4 包装要求 4.1.5 5 材质 4.1.6 -抽样方法 7.3 7.3.1 按 GB/T 2828.1 中规定的正常检查一次抽样方案，检验水平采用特殊检查水平 S-1，抽样数量为 2 台。7.3.2 采用随机抽样方法，由委托方或制造商提供近半年内生产的合格产品，由检验单位（或委托相关部门）在委托方或制造商明示的合格产品存放处随机抽取，抽样基数不少于 16 台。在用户和销售部门抽样时，不受此限制，但应为未使用产品。判定规则 7.4 7.4.1 按表 6 项目进行检验，达到要求的评为合格。对于试验中出现的故障，排除后还应进行试验直至合格为止。发现的问题无法排除时，按不合格处理。7.4.2 评定结果按表 7 规定进行判定，表中 AQL 为接收质量限，Ac 为接收数，Re 为拒收数，不合格项次数按计点法计算。样本中各类项目不合格数小于或等于接受数 Ac 时，则判该产品为合格，否则判该产品为不合格。7.4.3 订货单位抽样产品质量时，合格质量水平和检查批量，由供需双方协商或合同确定。表7 抽样评定方案表 项目分类 A B 样本量 2 检验水平 S-1 项目数 12 5 合格品 AQL 6.5 25 Ac Re 0 1 1 2