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T/GSAMxxxx—2020
范围
本标准规定了智能化水产养殖监控系统的结构和功能、技术性能、试验方法、检验规则、存储运输等要求。
本标准适用于池塘、湖泊、水库、工厂化养殖等淡水水域环境的智能化水产养殖监控系统。其他淡水养殖方式安装智能化水产养殖监控系统时可参照执行。
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/T191-2008包装储运图示标志
GB/T4208-2017外壳防护等级(IP代码)
GB/-2019机械电气安全机械电气设备第1部分:通用技术条件GB/-2018电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/-2019电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验GB17859-1999计算机信息系统安全保护等级划分准则
术语和定义
下列术语和定义适用于本文件
智能化水产养殖监控系统 intelligentaquaculturemonitoringsystem
通过实时监测水产养殖现场的环境数据,利用信息系统进行数据分析,以提供合理的自动/半自动
水产养殖管理的监控管理系统。
监控软件平台monitoringplatform
能对数据进行收集、显示、管理、分析、存储并能实现对水产养殖现场设备进行控制的软件平台。
终端设备terminalequipment
安装在养殖现场的,可实现对现场环境的监测和改变的设备。包括在线式数据采集终端和执行终端
设备。
在线式数据采集终端 onlinedatacollector
一种能够在线采集多种气象和/或水质数据、由主机和多个传感器组成的电子装置。
执行终端设备 terminalequipment
能对养殖现场的环境参数进行干预的机械设备。
数据集中控制器 datacentralizedcontroller
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一种能通过无线网络或者有线网络实现数据传输、且能提供受控的电力输出的电子装置。
异常anomaly
与设定的正常养殖管理参数出现偏差的任何事件。
故障fault
监控系统的硬件设备或软件的功能部分或全部失效。
系统结构和功能
系统结构要求
硬件架构
智能化水产养殖监控系统(以下简称系统)应由以下三部分组成,如图1所示:
监控软件平台,部署在云服务器上,为系统提供智能化管理;
数据集中控制器,为终端设备与软件平台之间的通信提供中间层传输和为执行终端设备供电;
终端设备,可根据养殖管理需求进行选取。
监控软件平台
无线通信
数据集中控制器
无线/有线
连接
有线连接
在线式数据采集终端 执行终端设备
图1系统框架图
网络架构
各层级之间的网络连接才有如下方式:
在线式数据采集终端与数据集中控制器之间的通信可以使用现场总线(如CAN、RS485等)或低功耗局域网无线传输方式(如LoRa、Zigbee等);
数据集中控制器与监控软件平台之间应使用无线方式进行通信,可根据实际情况采用5G/4G/GPRS/NB-IoT等通信方式。
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部件功能要求
终端设备功能
执行终端设备
执行终端设备可包含投料机、增氧机和抽水泵等设备,以满足特定水产养殖现场对投料、增氧、排放水等功能的需求。
注:执行终端设备在市面上已是成熟产品,有相关的产品执行标准,只需要根据需求进行设备采购和使用即可。
在线式数据采集终端
在线式数据采集终端应具备以下功能:
可实现对气象参数如空气温度、空气湿度、风速、风向、大气压、雨量等的监测;
可实现对水质参数如溶解氧、pH值、水温等的监测;
在线式数据采集终端应具备数据传输功能;
在线式数据采集终端采用太阳能供电装置,应能在持续2周的阴雨天气下正常工作;
水质类数据采集终端的传感器应具有自动清洁装置。
注:在线式数据采集终端的传感器可根据需求采购市面上的成熟产品
数据集中控制器功能
数据集中控制器应具备以下功能:
数据集中控制器应能获取终端设备上传的数据,且能将数据上传给监控软件平台;
数据集中控制器应能接收监控软件平台下发指令,并能将指令下发给终端设备;
数据集中控制器根据执行终端设备需求可采用AC220V或者AC380V三相交流供电;
数据集中控制器应具备控制面板,提供设备操作按钮和运行指示信息;
数据集中控制器应具备不少于2路的电力输出开关,;
数据集中控制器有远程和现场两种控制方式;
数据集中控制器应具备漏电、过载、缺相等电机故障检测功能,一旦发现故障,应能自动断开电力输出开关,使执行终端设备停止工作。
监控软件平台
监控软件平台应能接收数据集中控制器上传的数据,能实现对数据的收集、显示、管理、分析、存储等功能。此外,监控软件平台应能对数据集中控制器发布命令,实现对数据集中控制器及其连接设备的远程控制功能。
系统功能要求
设备管理功能
系统的设备管理功能应包括:
终端设备的新增和删除;
终端设备的运行和停止;
终端设备的控制模式选择,可设置手动控制或按照固定程序自动控制;
可对执行终端设备设定参考数值(如定时/阈值),使生产设备能根据数值自动开关。
数据采集功能
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系统应能实时监测获取到养殖现场的气象和水质参数。
智能水产养殖管理功能
智能水产养殖管理功能包括投苗、智能巡塘、智能水质管理、智能投喂、用药管理等,是搭建智能化水产养殖系统的根本目的。
数据管理功能
系统可对气象和水质数据、养殖数据、终端设备状态、历史警报信息等数据进行归类、存储、处理、统计分析、查询和下载。
系统可通过折线、柱状图、饼图、虚拟仪表、电子地图、三线表等方式对数据进行展示。
警报功能
系统应具备异常和故障警报功能,当监测数据出现异常或生产设备出现故障时,监控平台能发出警报,并通过客户端或短信等方式推送给用户:
当被监测的水产养殖环境参数出现异常时,监测平台应能发出警示信号。监测平台应弹出对话框提示异常情况,相关数值、文字、图符等应用红色显示,同时通过客户端或短信推送警示信息;
当执行终端设备出现漏电、过载、缺相或启动失败等硬件故障时,监测平台应能发出警报信号,并自动停止故障设备的运行。
客户端功能
客户端应具备以下功能:
应同时具有网页版和APP版两种客户端;
、;
系统数据访问:,;
接收信息推送:用户通过客户端能及时接收到故障、异常警报信号推送消息。
性能要求
系统监测性能
气象类传感器
气象类传感器应满足表1所示要求。
表1气象类传感器参数
测量范围
-20~60℃
空气温度
误差
±℃
测量范围
0~100%RH
空气湿度
误差
测量范围
±3%RH(T>0℃),±5%RH(T≤0℃)
(T:空气温度)
500~1100hPa
大气压
误差
±
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测量范围
风速
误差
0~70m/s
±(+)m/s(V:风速)
测量范围
0~360°
风向
误差
±3°
测量范围
雨量
误差
≤4mm/min
±4%
水质类传感器
水质类传感器应满足表2所示要求
表2水质类传感器参数
测量范围
pH值
误差
测量范围
溶解氧
误差
~
±
0~20mg/L
1%
测量范围
-10℃~60℃
水温
误差
±℃
气候环境条件
工作温度
终端设备和数据集中控制器在-10℃~60℃下应能正常工作。
湿热耐受性
终端设备和数据集中控制器在温度为40℃、相对湿度为93%±3%的湿热条件下应正常工作。
外壳防护等级
在线式数据采集终端的防护等级不低于IP54。
数据集中控制器的防护等级不低于IP54。
电气性能
绝缘电阻
在线式数据采集终端和数据集中控制器的动力电路导线与外壳之间的绝缘电阻应大于1MΩ。
耐压性能
以标称频率为50Hz或60Hz、最大电压为两倍电器设备额定电源电压值的试验电压,加在在线式数据采集终端和数据集中控制器的动力电路导线和外壳之间至少1s时间,应不出现击穿放电。
电磁兼容
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在线式数据采集终端
在线式数据采集终端应能承受GB/-2018中严酷等级2级的静电抗干扰(即4KV);
数据集中控制器
数据集中控制器应满足以下要求:
静电放电:能承受GB/-2018中严酷等级3级的静电抗干扰(即6KV);
电源浪涌抗扰度:能承受GB/-2019中严酷等级4级的浪涌干扰(即4KV)。
终端设备无线通信能力
数据集中控制器与在线式数据采集终端之间采用的无线通信,其可视传输距离应大于500m,传输成功率在99%以上。
故障响应
数据集中控制器在检测到电源断电或缺相的情况下,应立刻作出报警动作,包括蜂鸣器或在其操作面板上作出相应指示信息。同时,监控软件平台应在10秒内通过手机APP/短信/电话三种方式任意两种通知用户。
数据存储要求
水产养殖的监控数据在服务器存储时间应不低于5年,其他数据应不低于1年。
数据安全要求
数据应满足以下安全要求:
满足GB17859-1999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183天的日志数据;
采用备份平台机制,保证平台达到较高可用性;
平台间数据交换采用加密传输方式。
系统可靠性
工作可靠性应满足下来要求:
系统连续无故障运行时间应不低于30天,;
系统具有大量作业数据高并发处理能力,并发数应不低于平均1000条/秒,峰值3000条/秒;平台应能支持至少100000台数据集中控制器接入。
试验方法
系统结构检验
硬件架构
检查系统的各部件组成,。
网络架构
检查系统的网络连接,。
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部件功能试验
终端设备
检查执行终端设备是否符合该产品相应执行标准,并通电测试该执行终端设备是否符合说明书上描述的功能。
接通在线式数据采集终端电源并进行以下试验,观察其工作状态,:
连接气象类传感器,检查能否读到相应的传感器数据;
连接水质类传感器,检查能否读到相应的传感器数据;
检查在线式数据采集终端是否通过无线或有线方式连接到系统中,检查其采集到的数据是否能在数据集中控制器或者监控软件平台上读到;
检查是否配备太阳能供电装置,并通过户外人工遮挡的方式模拟阴天,让在线式数据采集终端在该条件下利用自身独立供电模块运行;
对于搭载了水质类传感器的在线式数据采集终端,检查其自动清洗装置对传感器的清洗功能。
数据集中控制器
接通数据集中控制器的电源,,逐项检查是否满足。
监控软件平台
使用监控软件平台去接收数据集中控制器上传的参数数据,使用监控软件平台对数据进行存储和处理,。
系统功能试验
试验前提
在有排水构造的水域安装好系统的各组成部分,,使整个系统能正常运行。
设备管理功能
用系统执行以下操作,:
在监控软件平台上分别新增和删除终端设备,然后通过平台下发控制或读取等指令,查看终端设备的工作状态并做记录;
通过监控软件平台分别下发终端设备的运行和停止指令,查看终端设备的工作状态并做记录;
通过监控软件平台分别设置终端设备控制模式为手动和自动,并让终端设备做不同模式下运行,观察终端设备的工作状态并做记录;
通过监控软件平台对执行终端设备设定参考数值(如定时、阈值等),模拟已设定参考数值的条件,查看执行终端设备的工作状态并做记录。
养殖管理功能
在监控软件平台上查看投苗、巡塘、换水、投喂、用药管理等功能,然后分别模拟运行这些功能,查看水域现场设备工作状态和系统数据信息并做记录,。
数据采集功能
通过系统读取水质和气象数据,检查是否能实时获得参数数据。
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数据管理功能
查看系统对数据的管理和展示方式,
警报功能
通过模拟各种故障情况,观察并记录系统的工作状态并记录,.
客户端功能
通过以下步骤检验系统客户端功能,:
检查系统的网页版和手机APP端;
、;
,并查看数据展示方式。
通过模拟故障、异常情况,检查客户端是否能及时接收警报信号。
性能试验
系统监测性能
监测传感器应按照产品的执行标准中的检验方法对传感器进行检验,。
气候环境条件
工作温度试验
高温试验应按照下列步骤进行:
将无包装、不通电、“准备使用”状态的试件样品放置入试验箱中;
调节试验箱温度,使试件在20℃±3℃温度下保持30min±5min,然后以不大于1℃/min的速率升温至60℃±3℃;
在60℃±3℃温度条件下保持2h通电;
调节试验箱温度,使其以不大于1℃/min的速率降温至20℃±3℃,并保持30min±5min;
取出试样,在正常大气条件下放置1~2h;
试验结束后试件应外观无异样,。低温试验应按照下列步骤进行:
将无包装、不通电、“准备使用”状态的试件样品放置入试验箱中;
调节试验箱温度,使试件在20℃±3℃温度下保持30min±5min,然后以不大于1℃/min的速率降温至-10℃±3℃;
在-10℃±3℃温度条件下保持2h通电;
调节试验箱温度,使其以不大于1℃/min的速率升温至20℃±3℃,并保持30min±5min;
取出试样,在正常大气条件下放置1~2h;
试验结束后试件应外观无异样,。
湿热耐受性
低温试验应按照下列步骤进行:
将无包装、不通电、“准备使用”状态的试件样品放置入试验箱中;
调节试验箱的相对湿度,使相对湿度保持为93%±3%;
调节试验箱温度,以不大于1℃/min的速率升到40℃±3℃;
使试件在40℃±3℃温度条件和93%±3%的相对湿度条件下保持通电2h;
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然后取出试样,在正常的大气条件下进行放置恢复;
试验结束后试件应外观无异样,。
外壳防护等级
设备防护等级检验应按GB/T4208-2017提供的试验方法进行,。
电气性能
绝缘电阻
绝缘电阻的测量按照GB/-。
耐压试验
以标称频率为50Hz或60Hz、最大电压为两倍电器设备额定电源电压值的试验电压,加在动力电路导线和外壳之间至少1s时间,如果未出现击穿放电则满足要求。
电磁兼容试验
静电放电抗扰度检验按GB/-2018的要求进行,浪涌(冲击)抗扰度检验按GB/-2019的要求进行,。
终端设备无线通信能力试验
选择空旷地面或马路作为测量场地,数据集中控制器和在线式数据采集终端的距离为1000m,两者之间无遮挡物、无信号线连接、离地距离均为1m。操作客户端软件,使数据集中控制器通过无线发出特定指令,在线式数据采集终端在收到该指令后,同样通过无线回复特定指令,数据集中控制器如果收到回复指令,反馈成功的结果给客户端软件,否则,反馈失败的结果给客户端软件。如此重复试验100次,成功次数达99次或以上为达标。
故障响应试验
数据集中控制器正常通电后,经过内部自检、复位全部工作状态、连接网络等初始化操作后,进入正常工作状态,此时,人为把数据集中控制器的主电源切断。
重复以上试验5次,。
数据存储试验
对监控软件平台的数据进行保存时间查看,。
数据安全试验
,观察系统功能是否符合要求。
系统可靠性
监控软件平台在正常负载下进行试验,试验时间不少于30天;试验期间,定期检查平台功能,)要求。
模拟监控软件平台处于最大并发状态,测试并发数,各事务响应时间。)模拟等同于终端接入的数据量,观察系统是否处于正常状态。
检验规则
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检验分类
本标准规定的检验分出厂检验、型式检验两种。
检验条件
实验应在下述大气条件下运行:
a)温度:15℃~35℃;
b)湿度:25%RH~75%RH;
c)大气压力:86kPa~106kPa
试验样品应是清洁的新制品,且所有部件应该按照制造厂商指定的状态安装就位。
检验项目和顺序
型式检验和出厂检验的项目和顺序应按照表4中的规定进行。
型式检验
在下列情况之一,应进行型式检验:
a)新产品或者老产品转厂生产试制结束时;
b)重要外购部件及材料产生更改时。c)正常连续生产三年时;d)停产一年以上后恢复生产时;e)国家质量监督机构提出型式检验要求时。f)出厂检验结果与上一次型式检验有较大差异时。
受检样品数
型式检验的受检样品不少于一套。
判定规则
型式检验中当所有检验项目均符合要求时,则判定系统的型式检验合格。当任何一个检验项目不符合要求时,允许在采取有效纠正措施后重新对不合格项及相关项目进行复检。若复检项目均符合要求,则仍判定型式检验合格;若再次不合格,则判定该产品的型式检验为不合格。
出厂检验
受检样品数
每套系统均需进行出厂检验。
合格判定
出厂检验中当所有检验项目均符合要求时,则判定系统的出厂检验合格。当任何一个检验项目不符合要求时,允许在采取有效纠正措施后重新对不合格项及相关项目进行复检。若复检项目均符合要求,则仍判定出厂检验合格;若再次不合格,则判定该产品的出厂检验为不合格。
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