ICS 65.040.01 CCS B 01 15 内蒙古自治区地方标准 DB15/T 3588 2024 黄河灌区 智慧农 业 物联网设 备通信规 约 Communication protocol for intelligent agricultural Internet of Things devices in Yellow River irrigation area 2024-07-15 发布 2024-08-15 实施 内蒙古自 治区市 场 监督管理 局 发 布 DB15/T 3588 2024 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规 范性 引用 文件.1 3 术 语和 定义.1 4 农 业物 联网 设备 及功 能 要求.1 5 设 备特 性要 求.2 6 数 据采 集通 信规 约.3 7 数 传通 信规 约.5 附录A（规 范性）数传 终端分 类码.8 附录B（规 范性）功能 码定义.9 附录C（规 范性）要素 标识汇 总表.10 DB15/T 3588 2024 II 前 言 本文件 按照GB/T 1.1 2020 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。本文件 由内 蒙古 自治 区农 牧厅提 出。本文件 由内 蒙古 自治 区农 业标准 化技 术委 员会（SAM/TC 20）归 口。本文件 起草 单位：鄂尔 多 斯市农 牧技 术推 广中 心、巴彦淖 尔市 农牧 业科 学研 究所、水 利部 牧区 水利科学研 究所、内蒙 古农 业 大学、中 国农 业科 学院 农 业资源 与农 业区 划研 究所、内 蒙古 自治 区农 牧业 科 学院、中 国农 业大 学、内蒙 古自治 区农 牧业 生态 与资 源保护 中心、鄂 尔多 斯市 水旱灾 害防 御技 术中 心、鄂尔多斯 市科 技事 业发 展中 心、鄂 尔多 斯市 鄂尔 多斯 市林业 和草 原事 业发 展中 心、东 胜区 林业 和草 原 综 合服务中 心、内 蒙古 科技 大 学、内蒙 古自 治区 水利 工 程建设 质量 与安 全监 督服 务中心、山西 省煤 炭地 质 水文勘查 研究 院、嘉应 学院、新疆 农业 科学 院土 肥所、鄂尔 多斯 市农 牧业 生态 与资源 保护 中心、内 蒙 古 自治区水 利水 电勘 测设 计院 有限公 司、呼 和浩 特市 农 牧技术 推广 中心、通辽 市 农业技 术推 广中 心、内 蒙 古中天科 技有 限公 司、内 蒙 古自治 区农 畜产 品质 量安 全中心、包头 市农 畜产 品 质量安 全中 心、达 拉特 旗 水利事业 发展 中心、达 拉特 旗农牧 技术 推广 中心、杭 锦旗农 牧技 术推 广中 心。本文件 主要起 草人：郝永 河、唐 承忠、栾忠 贤、曹 艳伟、李雪松、刘 俊、赵 建刚、张家良、王 军、屈忠义、李玉 义、张 向前、王 祥、曹 巨峰、潘 龙、李勤、王 禹、卢 立娜、郝 永艳、张 豫、王 则玉、吴 凌波、崔 英、王 文彬、吴桃、杨政 伟、李 熙婷、张莉、王雅 君、徐 文俊、钟 磊、刘鑫、李天 佑、吕志军、王宇胜、刘 雄伟。DB15/T 3588 2024 1 黄河灌区 智慧农业 物联网 设备通信 规约 1 范围 本文件 规定 了内 蒙古 黄河 灌区高 标准 农田 建设 过程 中物联 网设 备、功 能、地 域 特性要 求，数 据采 集通讯、数传 等规 约。本文件 适用 于内 蒙古 黄河 灌区，包括 巴彦 淖尔 市、鄂尔多 斯市、乌 海市、阿 拉善盟、包 头市、呼和浩特市 黄河 灌区。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 2260 中 华人 民共 和 国行政 区划 代码 GB/T 24689.1 植物 保护 机械 虫情 测报 灯 GB/T 50625 机 井工 程技 术标准 SL 105 水 工金 属结 构 防 腐蚀规 范(附条 文说 明)3 术语和 定义 下列术 语和 定义 适用 于本 文件。智能传 感器 intelligent sensor 具有数 据采 集、处理 和通 信功能 的传 感器。数传设 备 data transmission equipment 能自动 完成 传感 器数 据的 采集、传输（或 具有 存储 和部分 控制 功能）的 设备。中心站 central station 能自动 接收 数传 设备 数据，下发 控制 指令 给数 传设 备，具 备数 据存 储、计算、分发 的站 点。4 农业物 联网 设备 及功 能要 求 气象设 备 DB15/T 3588 2024 2 自动采 集、传输 风速、风 向、雨 量、大气 温度、大 气湿度、光 照强 度、蒸发 量、大 气压 力等 气象 要素数据。墒情设 备 自动采 集、传输 土壤 含水 量以及 土壤 温度 等数 据。水质设 备 自动采 集、传输 灌溉 水源 的浊度、温 度、pH 值、电 导率等 数据。井电双 控设 备 自动管 控机 电井 用水、用 电量，机电 井配 套设 备按 照GB/T 50625 规 定执 行。虫情测 报灯 利用现 代光、电、数控等 技术，自动完 成诱 虫、杀 虫、虫 体分散、拍 照、收 集、排 水等相 关作 业，对虫害 的发 生与 发展 进行 分析和 预测。虫 情测 报灯 性能指 标应 符合GB/T 24689.1 要 求。作物长 势监 测设备 通过作 物冠 层监 测仪、氮 素营养 监测 仪、无人 机等 设备 自 动采 集、传输 作物 苗情、环境 动态 和分 布状况等 数据，进 行宏 观的 估测，及时 了解 作物 的分 布概况、生 长状 况、肥水 行情以 及病 虫草 害动 态，为作物生 产管 理者 或管 理决 策者及 时准 确提 供数 据信 息。其他设 备 包含视 频监 控设 备以 及农 业生产 活动 的相 关智 能设 备。5 设备特 性要 求 抗冻性 能 长期置 于露 天大 田的 设备 元器件 和零 部件、传 感器 要求工 作温 度范 围在-40 85 之间 运行 稳定可靠，供 电蓄 电池 地埋 深度应 1.4 m，并 做好 防 水保护，防 水保 护等 级要 求为7 级及 以上。抗盐碱 腐蚀 埋设于 土壤 的传 感类 器材 要求长 时间 与盐 碱地 土壤 接触，金属类 材质 防腐 按 照SL 105 规 定执 行。传感 器 长时 间 置于 高 度盐 碱环 境 下的 传 感部 位 会附 着盐 碱 结晶 体，为 保 证测 量的 精 准度 和 稳定 性 需定期对传感 设备 进行 精度 校核 和检查 养护。埋设于 土壤中 全盐 含量9 的传 感器材，每 年播种 前应进 行一次 精度 校核和 检查养 护作业；埋 设于土壤 中全 含盐 量9 的 传感器 材，应每 隔2 年在 播 种前进 行一 次精 度校 核和 检查养 护。防水防 尘 长期置 于露 天大 田的 电磁 阀、太 阳能 供电 系统、水 肥系统、病 虫害 防治 设施、气象 设施、集 成设 备机房、机柜 等设 备，防水 防尘应 达到IP54 及以 上等 级要求。设施防 护 DB15/T 3588 2024 3 为防止 作业农 机误 操作、牛 羊撞 击、啃 咬损 毁设备 设施，置于 露天大 田田 间 的电磁 阀、信 号电 缆等外置 设备 设施 应设 置防 护外壳 或防 护围 栏。带电 设备附 近应 设立 警示 牌。6 数据采 集通 信规 约 一般规 定 传感器 宜采 用RS-485/422，RS-232-C 等标 准通 用接 口，通 信协 议宜 采用Modbus-RTU 协议。传感器 通信 协议 6.2.1 通信速 率和 帧结 构 通信速 率宜 首选9600 bps，还可 选波 特率 位1200 bps,2400 bps,4800 bps,9600 bps,19200 bps等。每个字 节的 位：1个起 始位 8个数 据位 无奇偶 检验 位 一个停 止位 6.2.2 数据帧 格式 数据帧 格式 见表1。表1 数据帧 格式 地址域 功能域 数据域 校验域 1 字节 1 字节 N 字节 2 字节 6.2.2.1 地址域 规定 地址域 在帧 的开 始部 分，由1个 字节 组成，十 进制 为0255，系 统中 只使 用1 247，其它 地址 保留。每个终 端设 备的 地址 必须 唯一。6.2.2.2 功能域 功能域 内的 功能 码分 为三 类：公 共功 能码，用 户定 义功能 码和 保留 功能 码，详见 表 2。表2 功能码 分配 表 功能码区域 功能码类别 1 64 公共功能码 6572 用户定义功能码 73 119 非法功能码 DB15/T 3588 2024 4 常用功 能码 见表3。表3 常用功 能 码 功能码 功能说明 01H 读取线圈状态 02H 读取输入状态 03H 读取保持寄存器 04H 读取输入寄存器 05H 写单个线圈 06H 写单个寄存器 10H 写多个寄存器 6.2.2.3 数据域 数 据 包 含了 智 能传 感 器执行 特 定 功能 所 需要 的 数据或 者 智 能传 感 器响 应 查询时 采 集 到的 数 据。数据类型 可以 是整 型数、定 点数、十 进制 浮点 数。常 用 要素在 协议 中所 用寄 存器 地址及 数据 长度 应符 合表4 的规 定。表4 常用传 感器 寄存 器地 址 传感器 寄存器地址 数据字节数 数据结构 说明 风速 0000H 2 uint16 量纲为 0.1 m/s 风向 0001H 2 uint16 量纲为 1 温度 0002H 2 uint16 量纲为 0.1 湿度 0003H 2 uint16 量纲为 0.1%RH 气压 0004H 2 uint16 量纲为 0.1hPa 传感器 寄存器地址 数据字节数 数据结构 说明 日累计雨量 0006H 2 uint16 量纲为 0.1 mm 二氧化碳 0007H 2 uint16 量纲为 1 PPM 照度 0008H 2 uint16 量纲为 1 Lux 总辐射 0009H 2 uint16 量纲为 1 W/m2.土壤温度 0100H 2 uint16 量纲为 0.1 土壤湿度 0101H 2 uint16 量纲为 0.1%土壤电导率 0102H 2 uint16 量纲为 1 S/cm/cm 土壤盐分 0103H 2 uint16 量纲为 1 mg/L 土壤pH 0104H 2 uint16 量纲为 0.01.水质 pH 0200H 2 uint16 量纲为 0.01 水温 0201H 2 uint16 量纲为 0.1 水质电导率 0202H 2 uint16 量纲为 1 S/cm/cm 浊度 0203H 2 uint16 量纲为 0.01 NTU 溶解氧 0204H 2 uint16 量纲为 0.01 mg/L.DB15/T 3588 2024 5 6.2.2.4 校验域 校验使 用16 位循 环冗 余码（CRC16），校验 码前 所有 字节 参与校 验计 算，生成 多项 式 为：X16+X15+X2+1。6.2.3 数据查 询 标准通 信方 式采 用数 传设 备（主 机）发出 查询 数据 帧，传 感器 返回 响应 数据 帧或错 误指 示帧。采 用公共功 能码 03H 读 寄存 器 数据。查 询数 据帧 结构 见 表 5，响 应数 据帧 结构 见 表 6，错 误指 示帧 结构 见表 7。表5 查询数 据帧 结构 序号 名称 字节数 说明 1 传感器地址 1 1-FEH 2 功能码 1 03H 3 起始地址 2 0-FFFFH 4 寄存器数量 2 1-7D0H 5 校验 2 CRC16，低字节在前 表6 响应数 据帧 结构 序号 名称 字节数 说明 1 功能码 1 03H 2 寄存器数值字节数 1 2*N 3 寄存器数值 2*N N 为查询的寄存器数量 4 校验 2 CRC16，低字节在前 表7 错误提 示帧 序号 名称 字节数 说明 1 传感器地址 1 1-FEH 2 功能码 1 83H 3 异常码 1 4 校验 2 CRC16，低字节在前 7 数传通 信规 约 报文帧 结构 7.1.1 帧结构 框架 规定 数传终 端采 用的 通信 协议 应采用 表 8 规定 的上 下行 报文帧 结构 框架。传 输顺 序为高 位字 节在 前，低位字节 在后。DB15/T 3588 2024 6 表8 上下行 报文 帧结 构 序号 名称 字节数 说明 1 报头 起始符 1 68H 2 中心站地址 1 3 数传终端编码 5 4 报头 功能码 1 5 报文上下行标识符 1 6 报文长度 2 7 报文正文 N 8 校验 1 校验码之前的数据均参与校验 9 结束符 1 16H 7.1.2 数传终 端编 码 数传终 端编 码由5个 字节 混 合编码 组成。前 三个 字节A5、A4、A3 按照GB 2260 规定 的行政 区划 代码 的前6位，A5 为 自治 区码，A4 为盟市 码，A3 为 旗（县、区）码；A5、A4、A3采用 BCD码。后2 个字 节A2、A1为终端 地址 自定 义段，采 用HEX 码；每 个旗（县、区）数传 终端 选址 自定 义范 围为1 60000。65535 为广播地址，0 为无 效地 址。终 端地址 编制 部门 应保 证终 端地址 的唯 一性。链路传 输规 约 7.2.1 链路传 输模 式及 应用 规定 链路传 输模 式种 类见 表 9。表9 链路传 输模 式 模式代号 模式名称 适用工作模式 适用信道 M1 发送/无需应答 主动上报 单向/双向 M2 发送/应答 主动上报 双向 M3 查询/响应 被动召测 双向 7.2.2 链路传 输模 式应 用规 定 链路传 输模 式应 用应 符合 下列规 定：M1，数 传终 端为 通信 发起 端。数 传终 端发 出报 文后，中心 站不 需响 应。可用 于发送 单帧 自报报文，包括 测试 报、分钟 报、小 时报；没 有下 行帧；M2，数 传终 端为 通信 发起 端。数 传终 端发 出报 文后，中心 站接 收报 文正 确，应响应 发送“确认”报 文；中心 站接 收报 文无效，则 不响 应。数传 终端收 不到 响应 报文 应启 动重发 机制，最多重 发2 次。可 用于 发送 自报报 文，包括 测试 报、分钟报、小 时报；下 行帧 为“确 认”帧；M3，中 心站 为通 信发 起端。中心 站发 出查 询请 求报 文后，数传 终端 接收 请求 报文正 确，应发送响应 帧；如数 传终 端接 收请求 报文 无效，则 不响 应。用 于查 询数 传终 端数 据，设 置（修改）数 传终 端运 行状 态参 数、控 制数 传终 端运 行。下行帧 为“查询/确 认”帧。上行 帧为 响应帧。报文正 文结 构 DB15/T 3588 2024 7 7.3.1 报文正 文基 本结 构 报文正 文上 下行 报文 正文 基本结 构见 表 10。表10 上下行 报文 正文 基本 结构 序号 编码名称 字节数 编码说明 1 流水号 2 HEX 码，范围 1 65535 2 发报时间 6 BCD 码，YYMMDDHHmmSS 3 数传终端编码 5 同报文帧结构中数传终端编码 4 终端分类 1 数传终端分类表示码 5 要素信息组 要素标识符 1 1 见附录 C 要素数值 1 不定长 见附录 C 要素标识符 2 1 见附录 C 要素数值 2 不定长 见附录 C 7.3.1 报文正 文相 关规 定 报文正 文信 息组 编码、数 传终端 分类 码标 识、流水 号及发 报时 间格 式执 行以 下相关 规定：报文正 文信 息组 编码 由要 素（参 数）标识 符与 相应 数据构 成，标识 符编 列在 前，数 据编 列在后。各 要素（参 数）标识 符、数 据之 间均 用“空格”作为 分隔 符，“编 码结 构”表 示为“要素（参 数）标识 符 空格 数据 空格”；其中 流水 号 及发报 时间 后不 带“空格”分隔 符。报文正文 最后 的 1 个 空格 不 得省略；要素标 识符 按照 附 录 C 规 定的标 识符；数传终 端分 类码 标识 数传 终端类 型，按照 附 录 A 规 定执行；流水号，表 示发 送报 文的 顺序。上行 报文 流水 号 在165535 之间 循环；确 认 帧下行 报文 的流水号 与上 行报 文的 流水 号相同；由 中心 站发 起的 下行报 文流 水号 为 0。重 发报文 使用 原报文流水 号；发报时 间表 示发 送报 文的 时间，在发 送报 文时 取于 实时时 钟，由年、月、日、时、分、秒组成，编 码格 式 为 YYMMDDHHmmSS。其中：YY 表 示年 份，2位 数字，取值00 99；MM 表 示月 份，2位 数字，取值01 12；DD 表 示日 期，2位 数字，取值01 31；HH 表 示小 时，2位 数字，取值00 23；mm表示 分钟，2 位数 字，取 值0059；SS 表 示秒，2 位数 字，取 值0059。数据采 样时 间组 表示 要素 信息组 中各 要素 的采 样时 间，其 编码 格式 规定 同上。DB15/T 3588 2024 8 A A 附录A（规范 性）数传终 端分 类码 数传终 端分 类码 见表A.1。表A.1 数传 终端 分类 码 序号 数传终端类别 分类码 HEX 编码 分类码 ASCII 字符 1 气象 41H A 2 墒情 53H S 3 水质 57H W 4 虫情 49H I 5 其他 自定义 DB15/T 3588 2024 9 B B 附录B（规范 性）功能码 定义 数传终 端功 能码 见表B.1。表B.1 数传 终端 功能 码 序号 功能码 功能描述 说明 1 00H3FH 保留 2 40H 测试报 3 41H 数传终端定时报 传输间隔由数传终端参数决定 4 42H 中心站查询实时数据 5 43H 中心站查询终端参数配置 6 44H 中心站修改终端参数配置 7 45H 设置终端时间 8 46H 执行机构控制命令 电磁阀，水泵等受控设备 9 47H 查询终端软件版本 DB15/T 3588 2024 10 C C 附录C（规范 性）要素标 识汇 总表 C.1 气象编 码要 素及 标识 符汇 总表见 表 C.1。表C.1 气象 编码 要素 标识 序号 标识符 要素名称 单位 数据定义 1 01H 风速 m/s 4 字节，Float 2 02H 风向 4 字节，Float 3 03H 空气温度 4 字节，Float 4 04H 空气湿度%RH 4 字节，Float 5 05H 大气压 hPa 4 字节，Float 6 06H 分钟雨量 mm/min 4 字节，Float 7 07H 天累计雨量 mm 4 字节，Float 8 08H 二氧化碳 PPM 4 字节，Float 9 09H 雪量 mm 4 字节，Float 10 0AH 照度 Lux 4 字节，Float 11 0BH 日照时数 H 4 字节，Float 12 0CH 土壤电导率 S/cm 4 字节，Float 13 0DH 太阳辐射 W/m2 4 字节，Float 14 0EH 辐射累计 J/m2 4 字节，Float 15 0FH 光合有效辐射 W/m2 4 字节，Float 16 10H 紫外辐射 mW/m2 4 字节，Float.C.2 墒情编 码要 素及 标识 符汇 总表见 表 C.2。表C.2 墒情 编码 要素 标识 序号 标识符 要素名称 单位 数据定义 1 40H 土壤温度 4 字节，Float 2 41H 土壤湿度%4 字节，Float 3 42H 土壤pH 4 字节，Float 4 43H 10cm 处土壤含水量%4 字节，Float 5 44H 20cm 处土壤含水量%4 字节，Float 6 45H 30cm 处土壤含水量%4 字节，Float 7 46H 40cm 处土壤含水量%4 字节，Float 8 47H 50cm 处土壤含水量%4 字节，Float 9 48H 60cm 处土壤含水量%4 字节，Float 10 49H 80cm 处土壤含水量%4 字节，Float 11 4AH 100cm 处土壤含水量%4 字节，Float 12 4BH 10cm 处土壤温度%4 字节，Float DB15/T 3588 2024 11 表C.2 墒 情编 码要 素标 识（续）序号 标识符 要素名称 单位 数据定义 13 4CH 20cm 处土壤温度%4 字节，Float 14 4DH 30cm 处土壤温度%4 字节，Float 15 4EH 40cm 处土壤温度%4 字节，Float 16 4FH 50cm 处土壤温度 4 字节，Float 17 50H 60cm 处土壤温度 4 字节，Float 18 51H 80cm 处土壤温度 4 字节，Float 19 52H 100cm 处土壤温度 4 字节，Float 20 53H 土壤盐分 mg/L 4 字节，Float 21 54H 土壤电导率 S/cm 4 字节，Float 22 55H 氮 mg/kg 4 字节，Float 23 56H 磷 mg/kg 4 字节，Float 24 57H 钾 mg/kg 4 字节，Float C.3 水质编 码要 素及 标识 符汇 总表见表 C.3。表C.3 水质 编码 要素 标识 序号 标识符 要素名称 单位 数据定义 1 80H 水质 pH 4 字节，Float 2 81H 水质电导率 S/cm/cm 4 字节，Float 3 82H 溶解氧 mg/L 4 字节，Float 4 83H 浊度 NTU 4 字节，Float 5 84H 水温 4 字节，Float 6 85H 流量 L/h 4 字节，Float 7 86H 累计流量 m3 4 字节，Float 8 87H 流速 m/s 4 字节，Float 自定义 C.4 其他编 码要 素及 标识 符汇 总表见 表 C.4。表C.4 其他 编码 要素 标识 序号 标识符 要素名称 单位 数据定义 1 C0H 电压 V 4 字节，Float 2 C1H 交流 A 相电压 V 4 字节，Float 3 C2H 交流 A 相电流 A 4 字节，Float 4 C3H 交流 B 相电压 V 4 字节，Float 5 C4H 交流 B 相电流 A 4 字节，Float 6 C5H 交流 C 相电压 V 4 字节，Float 7 C6H 交流 C 相电流 A 4 字节，Float DB15/T 3588 2024 12 表C.4 其 他编 码要 素标 识（续）序号 标识符 要素名称 单位 数据定义 8 C7H 功率 W 4 字节，Float 9 C8H 电能 KWh 4 字节，Float 10 C9H 杀虫数 个 4 字节，Float 11 CAH 杀虫种类 类 4 字节，Float 12 CCH 叶绿素 ug/L 4 字节，Float 13 CDH 果实直径 mm 4 字节，Float 14 CEH 茎秆直径 mm 4 字节，Float