物联网智慧农业

KeyLaboratoryofModernPrecisionAgricultureSystemIntegration,MinistryofEducationKeyLaboratoryofModernPrecisionAgricultureSystemIntegration,MinistryofEducation主要内容主要内容背景介绍关键技术及示范工程存在问题总结KeyLaboratoryofModernPrecisionAgricultureSystemIntegration,MinistryofEducation应对国际金融危机和后危机时代的挑战,预示着一场新的科技革命即将到来。从“智慧地球”到“感知中国”，“物联网”成为全球瞩目的关键词。被美国列为振兴经济的两大工具之一；被欧盟定位成使欧洲领先全球的基础战略，被中国纳入战略性新兴产业规划重点。业界认为是继计算机与互联网后的又一次信息化浪潮。温家宝《让科技引领中国可持续发展》（2009.11.03）“在应对这场国际金融危机中，各国正在进行抢占经济科技制高点的竞赛，全球将进入空前的创新密集和产业振兴时代。我们必须在这场竞争中努力实现跨越式发展。”“要着力突破传感网、物联网的关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级，迈向信息社会的‘发动机’”KeyLaboratoryofModernPrecisionAgricultureSystemIntegration,MinistryofEducation物联网(TheInternetofThings)概念于1999年提出，是将所有物品通过各种信息传感设备，如射频识别装置、基于光声电磁的传感器、3S技术、激光扫描器等各类装置与互联网结合起来，实现数据采集、融合、处理，并通过操作终端，实现智能化识别和管理。物联网技术在农业中的应用，既能改变粗放的农业经营管理方式，也能提高动植物疫情疫病防控能力，确保农产品质量安全，引领现代农业发展。IOT基本理论模型KeyLaboratoryofModernPrecisionAgricultureSystemIntegration,MinistryofEducation智能卡条形码二维码GPS传感器技术网关设备近距离通信因特网跟踪定位高速数据网络KeyLaboratoryofModernPrecisionAgricultureSystemIntegration,MinistryofEducation“智慧地球”的内涵“智慧地球”是IBM对运用信息技术构建新的世界运行模型的愿景。“感知中国”是对物联网在中国泛在应用效果的概括。更深入的智能化－－使用数据挖掘和分析工具、科学模型和功能强大的运算系统处理复杂的数据分析、汇总和计算，整合和分析海量的跨地域、跨行业的信息，以更好地支持决策和行动。更全面的互联互通－－将个人电子设备、组织和政府信息系统中储存的信息交互和共享，从而对环境和业务状况进行实时监控。更透彻的感知－－利用任何可以随时随地感知、测量、捕获和传递信息的设备、系统或流程，便于立即采取应对措施和进行长期规划。KeyLaboratoryofModernPrecisionAgricultureSystemIntegration,MinistryofEducation传感网、物联网与泛在网泛在网不是互联网的下一代，而是互联网应用的拓展KeyLaboratoryofModernPrecisionAgricultureSystemIntegration,MinistryofEducation物联网在农牧业中的应用物联网产业的发展，为实现农业、畜牧业的信息化、产业化提供了前所未有的机遇。同时，农业、畜牧业也为物联网产业的发展提供了最为广阔的应用平台。其中在农业应用：资源–农地整治重大工程监管；基本农田数量、等级、利用效率、环境质量网络化管理;农用水资源管理…环境–农田土壤、地表与地下水环境、光热、小气候…生产–作物生产：土壤理化参数、水、肥、保、苗…设施农业:生物环境控制与管理信息系统…养殖生产:个性化生理、健康、喂养监测管理农产品与食品–产地环境、产品储存、物流、营销…农业装备–服务作业调度、工况监控、远程诊断服务KeyLaboratoryofModernPrecisionAgricultureSystemIntegration,MinistryofEducation传感器：低成本、环境适应性、可靠性、微功耗、安全性三类态传感器：集聚式传感器节点移动式传感器节点(车载、便携）分布式固定传感器节点使用特点:季节性、空间分布性、多参数嵌入…网络互联：分布式传感器→汇聚节点，采用ZigBee适于环境变化的多跳、自组织通信技术互联网接入：智能信息处理：逻辑思维→形象思维；知识工程；云服务；人机和谐；现代信息服务产业KeyLaboratoryofModernPrecisionAgricultureSystemIntegration,MinistryofEducation可靠传递智能处理全面感知利用云计算，模糊识别等各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制KeyLaboratoryofModernPrecisionAgricultureSystemIntegration,MinistryofEducation智能农业的系统功能农业现场信息的展示设备的端口信息报警信息的展示农业相关信息、视频展示系统状态配置管理后台管理无线发送模块地址信息中央节点端口信息用户管理存储所有数据手动控制智能控制控制柜数据库智能展示阈值设置设备管理权限管理多农业现场管理传感器上下限的设置.智能规则增加智能规则修改场图绘制,展现实时数据折线图绘制,展示历史数据信息更新周期设置智能农业解决方案CO2CO2网络温光光遮灌溉水量浓度视频移动侦测加湿器控制风机控制天窗、边窗控制摄像机云台示范工程&解决方案——精细化农业示范工程精细化农业示范工程：将传感器网络应用于湖南两型社会，构建精细化农业示范，利用动态自组织传感器网络，采集农田作物的实时信息，如温度、光照度、土壤酸碱度等，实现农业规模化、集约化和数字化。农业智能控制平台控制协议网络测量度照湿度告警源照湿强度度浓、异度温常异度常异常控制水阳帘网控控制制视频源录实像时资视料频远程管理终端主界面•GIS方式•设备列表方式主要功能•视频查看植物生长态势•实时采集大棚内外温湿度、光照、CO2浓度、灌溉水量等关键数据•远程控制天窗、边窗、遮阳网、水帘、风机、加温器、喷灌及施肥等外部执行设备•查询和播放录像农业行业终端——网页终端农业行业终端——手机终端示范工程&解决方案：精细化农业示范工程现场部署•示范工程&解决方案——精细化农业示范工程（含水监测）土壤含水量监测，智能调节–土壤含水传感器将土壤含水量参数上报给中央系统平台；–在中央系统平台上对各种作物精细化生长的土壤含水量进行阈值设置，如果传感器上报的参数超标，系统出现阈值告警；–经过专家系统的策略机制，当土壤含水量出现异常，将开启自动洒水车进行喷水；土壤含水传感器•示范工程&解决方案——精细化农业示范工程（温湿度监测）大棚温度监测，智能调节–温度传感器将大棚室内温度参数上报给中央系统平台；–在中央系统平台上对各种作物精细化生长的室内温度进行阈值设置，如果传感器上报的参数超标，系统出现阈值告警；–经过专家系统的策略机制，当室内温度出现异常，将开启风机，天窗，保温帘等进行温度调节；温湿度传感器示范工程&解决方案——精细化农业示范工程（光•大棚光照监测，智能调节照监测）–光照传感器将大棚室内光照参数上报给中央系统平台；–在中央系统平台上对各种作物精细化生长的光照参数进行阈值设置，如果传感器上报的参数超标，系统出现阈值告警；–经过专家系统的策略机制，当光照参数出现异常，将开启天窗，遮阳帘等进行光照度调节光照传感器智能信息化平台实时显示KeyLaboratoryofModernPrecisionAgricultureSystemIntegration,MinistryofEducation（1）技术标准问题世界各国存在不同的标准。中国信息技术标准化技术委员会于2006年成立了无线传感器网络标准项目组。2009年9月，传感器网络标准工作组正式成立了PG1(国际标准化)、PG2(标准体系与系统架构)、PG3(通信与信息交互)、PG4(协同信息处理)、PG5(标识)、PG6(安全)、PG7(接口)和PG8(电力行业应用调研)等8个专项组，开展具体的国家标准的制定工作。（2）安全问题信息采集频繁，其数据安全也必须重点考虑。（3）协议问题物联网是互联网的延伸，在物联网核心层面是基于TCP/IP，但在接入层面，协议类别五花八门，GPRS/CDMA、短信、传感器、有线等多种通道，物联网需要一个统一的协议栈。KeyLaboratoryofModernPrecisionAgricultureSystemIntegration,MinistryofEducation（4）IP地址问题每个物品都需要在物联网中被寻址，就需要一个地址。物联网需要更多的IP地址，IPv4资源即将耗尽，那就需要IPv6来支撑。IPv4向IPv6过渡是一个漫长的过程，因此物联网一旦使用IPv6地址，就必然会存在与IPv4的兼容性问题。（5）终端问题。物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能，且不同行业需求千差万别，如何满足终端产品的多样化需求，对运营商来说是一大挑战。•农业资源管理：农用土地资源、水资源、生产资料•农业生态环境管理：土壤、大气、水质、气象、灾害•生产过程管理：农田精耕细作、设施农业、健康养殖•农产品与食品安全：产地环境，产后、贮藏加工、物流运输、供应链可追溯系统•农业装备与设施：工况监测、远程诊断、服务调度。KeyLaboratoryofModernPrecisionAgricultureSystemIntegration,MinistryofEducation微小型、可靠性、节能型、环境适应性、低成本、智能化快速、低成本、可靠感知过程信息是物联网农业应用的基础！一批关键农业信息感知技术和新兴产业培育问题期待科技突破！物联网农业应用•需求驱动、着力研究面向问题的解决方案Demand-driven；Problem-OrientedSolutions.•开放系统：硬件接口、通信协议、软件平台•学科深度交叉：农学与信息学、畜牧与信息学•传感器、无线传感器网络：“十二五”研究重点•数据挖掘：联机跨库挖掘、多媒体挖掘、检索•视频图像信息处理：图像压缩、图像识别•智能服务探索：服务平台、服务模式KeyLaboratoryofModernPrecisionAgricultureSystemIntegration,MinistryofEducation物联网未来发展的思考KeyLaboratoryofModernPrecisionAgricultureSystemIntegration,MinistryofEducation农业物联网关键技术发展趋势预测重点实验室研究进展：各种先进农用传感器•土壤传感器研究开发KeyLaboratoryofModernPrecisionAgricultureSystemIntegration,MinistryofEducation机载式农田土壤水分/压实/电导率测量装置便携式电导率测量仪机载式土壤电导率测量装置有线、无线分体式太阳能供电无线传感器KeyLaboratoryofModernPrecisionAgricultureSystemIntegration,MinistryofEducation作物苗情传感器研究开发作物长势诊断仪作物冠层信息获取装置重点实验室研究进展：各种先进农用传感器•电化学离子敏传感器：土壤N、P、K,重金属含量快速检测...•生物传感器：禽流感快速检测、高致性细菌…•气敏传感器：食品品质、气体污染、排放监测…KeyLaboratoryofModernPr