DB4201/T 527-2017 农业生产环境监测数据自动采集传输技术规范

ICS65.020.01

B07

DB4201

武汉市地方标准

DB4201/T527—2017

农业生产环境监测数据自动采集传输

技术规范

2017-06-20发布2017-07-20实施

武汉市质量技术监督局发布

DB4201/T527-2017

前言

本规范按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

本规范由武汉市农业科学技术研究院农业机械化科学研究所提出。

本规范由武汉市农业科学技术研究院归口。

本规范起草单位：武汉市农业科学技术研究院农业机械化科学研究所。

本规范主要起草人：张尉、高星星、杜铮、肖进、陈鸿。

本规范首次发布。

I

DB4201/T527-2017

农业生产环境监测数据自动采集传输技术规范

1范围

本规范规定了农业生产环境数据自动监测数据传输的系统结构、协议层次、通讯协议的要求。

本规范适用于武汉地区农业生产环境数据系统中自动监测设备和监测中心之间的通信规范。本规范

不适用于图像和视频数据方面的引用。

2术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

2.1

农业生产环境自动监测系统

对农田小气候、土壤、水、植物本体信息等实施在线自动监测的系统。包括农业生产环境监测中心

和农业生产环境自动监测设备组成的系统。它能对农作物生长密切相关的农田小气候、土壤、水、植物

本体等环境参数自动进行连续监测。

2.2

农业生产环境监测中心

安装在各省、市、县、区农业监管部门，有权限通过传输线路与自动监测设备连接，对其发出查询

和控制等指令的数据接收和数据处理系统，包括计算机信息终端设备及计算机软件等，也称为“上位机”。

2.3

农业生产环境自动监测设备

安装在农田、温室、草场完成对局部农业生产环境，包括农田小气候、土壤、水、植物本体信息采

集于一体，实现区域内环境的监测以及完成与上位机的数据通讯传输的单台或多台设备及设施，包括空

气温湿度、风力风向、降雨量、二氧化碳含量、地面温度、土壤养分含量、水环境信息等农业生产环境

数据采集采集设备（传感器）以及数据处理装置和传输装置，也称为“现场机”。

2.4

数据采集设备

农业生产环境自动监测设备的一部分，安装在农田、温室、草场完成对局部农业生产环境环境监测

要素指标的监测设备、完成数据采集并与数据集中采集传输设备通讯的设备，一般是各种传感器。

2.5

数据集中采集传输设备

农业生产环境自动监测设备的一部分，通过通信网络与数据采集设备连接，获取各种环境要素的数

据，完成数据存储、处理以及与农业生产环境监测中心进行数据通讯的设备。

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3系统结构

3.1层次

农业生产环境自动监测系统从底层逐级向上可分为农业生产环境自动监测设备（以下简称“现场

机”，包括数据集中采集传输设备以及数据采集设备）、传输网络和农业生产环境监测中心（以下简称

“上位机”）三个层次。上位机通过传输网络与现场机交换数据、发起和应答指令。

3.2构成方式

3.2.1现场有一套或多套数据采集监测设备、具有模拟或数字输出接口，连接到数据集中采集传输设

备，上位机通过数据集中采集传输设备实现数据交换和收发指令,构成方式见图1。

3.2.2本规范不规定数据集中采集传输设备与数据采集设备的通讯方式，可以采用有线或者无线模式，

建议采用Modbus-RTU标准。

4协议层次

4.1通信接口

现场机与上位机通讯接口应满足选定的传输网络的要求，本规范不作限制。

4.2传输网络

4.2.1国际标准化组织（ISO）制订的网络通信协议ISO/OSI，根据网络通信的功能要求，把通信过程

分为七层，每层都规定了完成的功能及相应的协议。本规范规定的数据传输通讯协议对应于ISO/OSI

定义的7层协议的应用层，在基于不同传输网络的现场机与上位机之间提供交互通讯，协议结构如图2

所示。可采用GPRS、ADSL、CDMA、光纤宽带、3G通信、4G通信等中的一种或几种。

4.2.2应用层依赖于所选用的传输网络，在选定的传输网络上进行应用层的数据通讯，在基础传输层

已经建立的基础上，整个应用层的协议和具体的传输网络无关。本部分体现通讯介质无关性。

2

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上位机

传输网络

数据集中采集传输设备

现场机

......

数据采集设备（续）数据采集设备

图1构成方式

上位机现场机

应用层应用层

基础传输层基础传输层

图2数据传输通讯协议结构

5通讯协议

5.1应答模式

完整的命令由请求方发起，响应方应答组成，具体步骤如下：

a)请求方发送请求命令给响应方；

b)响应方接到请求命令后应答，请求方收到应答后确认连接建立；

c)响应方执行请求的操作；

d)响应方通知请求方请求执行完毕，没有应答按超时处理；

e)命令完成。

5.2超时重发机制包括：

3

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a)一个请求命令发出后在规定的时间内未收到回应，认为超时；

b)超时后重发，重发规定次数后仍未收到回应认为通讯不可用，通讯结束；

c)超时时间根据具体的通讯方式和任务性质可自定义；

d)超时重发次数根据具体的通讯方式和任务性质可自定义。

5.3执行超时

请求方在收到请求回应（或一个分包）后规定时间内未收到返回数据或命令执行结果，认为超时，

命令执行失败，结束。缺省超时定义表见表1（可扩充）。

表1通讯类型列表

通讯类型缺省超时定义（秒）重发次数

GPRS103

短信303

CDMA103

ADSL53

光纤53

3G通讯53

4G通讯53

其他通信方式103

5.4通讯协议数据结构

5.4.1整体结构

所有的数据包都是由ASCII码字符组成，有加密和不加密两种方式，整体构成见图3。

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数据段组成

请求编号命令编设备唯一标识验证码指令

加密标识数据段明文

不加密包头数据段(明文)长度()CRC包尾

RSA算法加密

加密包头数据段(暗文)长度加密标识数据段(暗文)CRC包尾

通讯包组成

图3通讯包组成结构

5.4.2通讯包结构组成

通讯包结构组成见表2。

表2通讯包结构组成

名称类型长度描述

包头字符2固定为##

数据段的ASCII字符数

数据段长度十进制整数4

例如：长255，则写为“0255”

变长的数据（短信最大为140字节）

数据段

字符0≤n≤1024通讯包不加密时，为加密前的数据段（明文）对应的字符

（见6.3.3）

通讯包加密时，为加密后的数据段（暗文）对应的字符

是否对数据段进行加密

加密标识字符10不加密

1加密

数据段的校验结果，如CRC错，即执行超时。

CRC校验十六进制整数4数据段不加密时，对加密前的数据段（明文）进行校验

CRC算法可见附录B

包尾字符2固定为<CR><LF>（回车、换行）

5.4.3数据段结构组成

数据段结构组成见表3。

5

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表3数据段结构组成

名称字段代码类型长度描述

精确到毫秒的时间戳:

请求编号QN字符20QN=YYYYMMDDHHMMSSZZZ，用来唯一标识一个命令请

求，用于请求命令或通知命令

命令编号CN字符7CN=命令编号,命令编号见5.5中命令列表7

MN=监测点编号,这个编号下端设备需固化到相应

存储器中，用作身份识别。编码规则：前7位是设

设备唯一标识MN字符14

备制造商组织机构代码的后7位，后7位是设备制

造商自行确定的此类设备的唯一编码

PW=验证码，由接入环境站向监测平台申请，系统

验证码PW字符6

平台自动生成验证码。

指令CP字符0≤n≤960CP=&&数据区&&，数据区定义见5.3.4表4

5.4.4数据区

5.4.4.1结构定义

字段与其值用“=”连接；在数据区中，同一项目的不同分类值间用“,”来分隔，不同项目之间用

“；”来分隔。

5.4.4.2字段定义

5.4.4.2.1字段名

字段名要区分大小写，单词的首个字符为大写，其他部分为小写。

5.4.4.2.2数据类型

各内容表示：

——C4表示最多4位的字符型字串，不足4位按实际位数；

——N5表示最多5位的数字型字串，不足5位按实际位数；

——N14.2用可变长字符串形式表达的数字型，表示最长为14位整数和2位小数，带小数点，带

符号，最大长度为18；

——YYYY表示日期年，如2015表示2015年；

——MM表示日期月，如09表示9月；

——DD表示日期日，如23表示23日；

——HH表示时间小时；

——MM表示时间分钟；

——SS表示时间秒；

——ZZZ表示时间毫秒。

5.4.4.2.3字段对照表

字段对照表见表4。表中有计量单位见附录A。

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表4字段对照表

字段名描述字符集数据类型取值及描述

SystemTime系统时间0-9N14