物联网与牧业物联网研方向探讨

物联网与牧业物联网研方向探讨一、物联网基本概念物联网体系结构感知层包含的主要技术：RFID技术电磁感应传感器光谱传感器音视频传感器卫星遥感系统GNSS传感器……..传输层涉及的技术：PAN网络(蓝牙个人区域网),Zigbee,6LowPan(它基于IEEE802.15.4实现IPv6通信。6LoWPAN的最大优点是低功率支持，几乎可运用到所有设备，包括手持设备和高端通信设备)UWB,Wi-Fi,Bluetooth,CAN总线LAN网络，Ethernet(以太网),Wimax,WlanWan网络，GPRS，CDMA，3G,PSTN,ATM应用层：基础平台：含各种标准应用平台：农牧业物联网服务注册中心、农牧业物联网数据服务中心、用物联数据服务组装应用系统的工具、应用系统模板、应用系统工具等应用系统：农牧产品溯源系统、玉米生产精细管理系统、动物精细管理系统等。二、十二五牧业物联网研究内容分析研究的必要性与需求分析研究总体目标研究内容技术关键、技术难点、创新点研究工作基础其他•研究的必要性与需求分析1.1确定研究内容的原则：畜牧业领域中需要突出通过信息技术来解决的问题(行业需求)物联网的核心技术能够解决行业需求（技术可行）通过领域物联网平台构建能够促进产业升级、促进农民增收1.2确定的研究对象与内容：能繁母猪精细饲养物联网成年母牛精细饲养物联网高端畜产品生产过程跟踪与溯源物联网1.3能繁母猪精细饲养物联网平台构建能繁母猪是养猪业发展的关键，其存栏数量、精细饲养管理水平、繁殖率和服务年限，影响到一个地区乃至国家的生猪存栏的数量、养殖业的行业效益，甚至影响猪肉的价格，而猪肉的价格与消费者物价指数（CPI）密切相关，关乎国计民生和社会稳定。因此，从国家行业管理的层面，如何“感知”能繁母猪的数量、分布与状况等信息，不仅是一个种猪场内部管理的需要，更是国家掌控行业动态数据的需要。国家发展养猪业的良种补贴按能繁母猪的数量发放•研究的必要性与需求分析能繁母猪生产流程淘汰空怀哺乳分娩妊娠配种发情选留（或外购）1.4奶牛精细饲养物联网平台构建奶牛的精细饲养是永恒的技术研究课题。只用通过“感知”奶牛的体况，包括体重、生理参数和生产水平，才能制定合理的繁殖、配种计划、饲养计划、干奶措施与淘汰计划等。而基于RFID技术和可移动的3G数据传输通信技术，并配合畜牧业领域的应用知识，可以让规模化奶牛饲养场的技术人员随时掌控所有奶牛的状态信息，并随时可发出决策控制信息到每个关键环节，让奶牛按照其生理规律、产乳规律和干物质采食规律合理生产。国家发展奶牛良种补贴(即冻精)按成年母牛数量发放•研究的必要性与需求分析1.5附加值的畜产品生产过程的跟踪与溯源（以肉生产的跟踪与溯源为例）猪、牛肉的生产与加工有其特殊性，如果能够建立从良种繁育、养殖、屠宰、分割、包装、存储（冷链）、运输到产品销售的全过程的产品质量跟踪与追溯，将会大大提高其畜产品潜在的附加值，并提高行业的综合效益，即经济效益与社会效益等。溯源的精细化程度与否决定行业的效益•研究的必要性与需求分析牛肉溯源的精度、深度（例）1.6物联网核心技术已经有些应用主要是针对动物对象的RFID的标识和ＰＤＡ应用于数据传输等。•研究的必要性与需求分析奶牛精细饲养实施技术路线奶牛主要养分预测的模型库及模型计算模块(1.1)奶牛饲料成分及营养价值综合数据库（1.2）奶牛个体描述及个体体况参数数据库（1.3）模型调用参数参数调用奶牛个体营养需要量配方用饲料数据库参数线性规划构件优化方案（1.4）•研究目标以种猪、成年奶牛及肉产品溯源为研究模型，利用现代信息技术，包括双频RFID技术、TD-SCDMA移动通讯技术和webServices技术，结合动物繁殖育种学、动物营养学和整合生理学等，研究开发符合国际标识标准的动物及其产品的RFID标识技术，数据采集规范、数据3G传输嵌入式系统；基于云计算技术的种猪和奶牛全生命周期的精细饲养网络服务物联网平台的开发，将形成的物联网平台分别在2家核心能繁母猪群和泌乳奶牛群数量在1500头以上集约化猪场和奶牛场进行示范应用，使能繁母猪的繁殖率提高10%，有效胎次提高1~2胎；奶牛个体产奶水平提高15%，服务年限延长1~2年等，并建立高端猪肉与牛肉生产链精细化跟踪与溯源的物联网平台。•具体研究内容3.1标准研究结合高频（13.56MHz）或双频RFID芯片（125KHz和6.8MHz）或者超高频(900MHz)的技术规格，筛选提出适合中国能繁母猪、奶牛、肉牛个体的的标识编码规范、操作协议及应用系统接口规范等，要求提出的编码规则符合相关国际标准，便于动物在国内甚至国际间的移动。标识编码设计的基本原则：综合性：企业管理通用扩展性：留有扩展余地效率性：统计准确快速兼用性：国际编码兼容(ISO、EPCGlobal、UID、iP-X)•具体研究内容3.2RFID专利产品开发研制完成除芯片以外的全线动物识别RFID低频、双频或高频RFID产品等，引进、吸收、掌握RFID芯片技术，开发专用的适用于猪只、奶牛和肉牛RFID标识的标签、阅读器及局域网天线系统；•具体研究内容3.3无线数据采集与传输嵌入式系统开发通过RFID解码模块，天线组网技术，低功耗模块化阅读器设计技术，嵌入式PDA或者手机移动智能可编程技术，TD-SCDMA移动通讯协议，分别开发集RFID自动识别、数据接收与移动处理、数据无线可靠传输于一体的、“感知”种猪个体信息与奶牛个体信息的中间件系统，具有Intranet（场内）或Internet（远程）无线传输、调阅和分析数据的功能，实现客户端、服务器端分布式信息资源的共享与数据的管理。•具体研究内容3.4种猪、奶牛个体精细饲养的云计算技术的研究基于网络远程的的种猪场和奶牛场动物个体的数据库管理平台，以及其他与种猪及奶牛个体饲养有关的公共网络数据库，通过分布式数据的webServices处理技术、Hadoop编程模型、虚拟化技术与网络技术等“云计算技术”，以及整体生理学技术，研究以优化种猪场和奶牛场整体的繁育计划、转群计划、饲料精确供给计划、淘汰计划为目标的网络计算可注册的网络“业务逻辑构件”，探索为整个行业的精细饲养提供基础性软件技术支撑。•具体研究内容3.5能繁母猪及奶牛精细饲养物联网平台的集成与示范立足我国能繁母猪和成年母牛为对象，以典型地区和典型的养殖场为切入点，集成开发国际互联网为基础的能繁母猪及奶牛精细饲养物联网，在线接受各种传感的信息，进行分门别类的数据管理，进行具有指向性的传输，开发与“业务逻辑构件”的底层接口，响应来自示范企业及其他高端用户的云计算需求，形成1~2个面向种猪场和奶牛场的整体精细饲养与现代化管理的成功案例。饲料处方奶牛管理计划废弃奶头传感器机械手牛奶传感器动作指令质、量分析电磁阀通/闭指令暂时储罐储罐辅助储罐储存/废弃指令饲料处方奶牛管理计划废弃奶头传感器机械手牛奶传感器动作指令质、量分析电磁阀通/闭指令暂时储罐储罐辅助储罐储存/废弃指令3.6高品质猪肉及牛肉的溯源物联网平台构建以对高品质猪肉及牛肉的精度溯源与深度溯源为目标，以RFID标识技术作为动物个体及其产品的标识解决方案，以PDA技术和3G移动通讯技术作为数据采集与数据传输的途径，研究猪只、肉牛个体移动及其肉产品冷链流通过程的信息深度跟踪与溯源技术，最终建立猪、牛肉产、供销链条中的与产品安全性、品质特性有关的物质识别、数据采集、传输和溯源查询的新一代物联网公共平台。•具体研究内容四、技术关键、技术难点、创新点4.1技术关键能繁母猪和成年母牛精细饲养物联网的构建，重点在于“感知”、数据传输、业务逻辑计算等，其主要涉及的关键技术有：个体的RFID的标识与数据采集技术无线网络的传输技术(3G技术)基于云计算的业务逻辑构建的开发技术webservices的异地、异构数据的整合与共享技术等四、技术关键、技术难点、创新点4.2技术难点适用于能繁母猪和奶牛可靠、耐用的标识技术；不同网络环境下的数据可靠传输技术，尤其是数据接口的规范标准问题；涉及动物精细饲养的各种现代动物繁育学、营养学、整体生理学与管理经济学的知识、模型与技术的“业务逻辑构件”的信息化开发。四、技术关键、技术难点、创新点4.3创新点1.利用物联网技术，尝试建立我国畜牧业第一个动物精细饲养的物联网平台；2.第一次引入“云计算”技术，集成应用国内已经开发的与对象精细饲养有关的公共网络数据库，实现基于数据挖掘技术和联机分析计算的“业务逻辑构件”的网络开发；3.利用物联网技术，开展高端畜产品的深度溯源。三、数字动物研究数字动物研究，就是结合动物解剖学研究、计算机模型化技术、计算机绘图技术、系统学等，构建具有矢量特征的、反映动物的内在物理结构和位置关系的图形分析与可视化系统。为开展数字动物研究已经开展的工作