江苏省物联网示范项目

1、申报单位：无锡中科智能农业发展有限责任公司申报单位：无锡中科智能农业发展有限责任公司 合作单位：南京农业大学合作单位：南京农业大学 中科院合肥物质科学研究院中科院合肥物质科学研究院 江苏物联网研究发展中心江苏物联网研究发展中心 无锡高精科技农业发展有限公司无锡高精科技农业发展有限公司 无锡市太湖米业有限公司无锡市太湖米业有限公司 无锡求是生物农业有限公司无锡求是生物农业有限公司 典型农业生产全过程智能监测典型农业生产全过程智能监测物联网应用示范工程物联网应用示范工程2012年江苏省物联网应用示范工程（C1类）报告提纲报告提纲一、一、 项目概述项目概述二、二、 目标目标任务任务三、三、 实施方案

2、实施方案四、四、 完成工作完成工作五、五、 经费预算经费预算六、六、 实施机制实施机制一、项目概述一、项目概述-面临问题面临问题 资源资源短缺短缺环境环境恶化恶化食品食品安全安全粗放粗放经营经营 现代农业现代农业生态农业生态农业生境实时检测生境实时检测智能生产控制智能生产控制高效农业高效农业合理使用农业资源、改合理使用农业资源、改善生态环境。善生态环境。降低生产成本、提高农降低生产成本、提高农产品产量和品质。产品产量和品质。一、项目概述一、项目概述应用技术：应用技术：传感技术、无线通信技术、计算机网络技术、云计算、农业专家系统数字化技术、农业资源数据库技术等物联网关键技术实施地点实施地点：太湖

3、万亩水稻示范园、无锡高技术农业示范园、全国水生态 (无锡)科技示范园应用对象：应用对象：大田农业、设施农业、水产养殖重点解决的问题：重点解决的问题：1. 低成本农用新型传感器低成本农用新型传感器 2. 农业传感器节点接口标准及互操作协议农业传感器节点接口标准及互操作协议 3. 自组织网路部署与信息传输自组织网路部署与信息传输 4. 海量数据传输与处理海量数据传输与处理最终结果：建立基于物联网的典型农业智能化综合示范平台 面向全国开展综合服务和推广应用，引领江苏农业生产方式的转变和现代农业发展，推进农业产业化，促进农业增效、农民增收。二、项目目标任务二、项目目标任务目标目标1：自主创新一批：自主

4、创新一批物联网技术产品物联网技术产品感知：感知：生物化学传感器件生物化学传感器件传输：传输：低功耗数传输节点低功耗数传输节点处理：处理：多数据融合与分析多数据融合与分析服务：服务：移动型实时信息传播移动型实时信息传播以无锡中科智能农业发展有限责任公司和南京农业大学为技术支撑、以无锡中科智能农业发展有限责任公司和南京农业大学为技术支撑、以江苏物联网发展中心为依托，以无锡现代农业园为基地以江苏物联网发展中心为依托，以无锡现代农业园为基地水稻示范基地水稻示范基地10000亩，其中已建亩，其中已建成高标准农田成高标准农田2500亩和平原智能化亩和平原智能化节水灌溉核心示范区。节水灌溉核心示范区。农农业

5、业物物联联网网产产品品体体系系目标目标2：建立基于物联网的建立基于物联网的典型农业典型农业智能生产示范基地智能生产示范基地大田农业大田农业设施农业设施农业水产养殖水产养殖温室大棚温室大棚30万万m2，组培室组培室3072m2三、项目实施方案三、项目实施方案总体设计总体设计数据服务与监测平台为农民群众提供服务为检测分析提供依据为领导检查提供平台大田农业生产监控设施农业生产监控水产养殖监控1.农业生产环境信息感知农业生产环境信息感知三、项目实施方案三、项目实施方案项目研究内容项目研究内容1/21/21 1）敏感检测技术敏感检测技术2 2）弱信号处理技术弱信号处理技术3 3）多传感器集成与节能技术多

6、传感器集成与节能技术2. 现场数据传输与控制现场数据传输与控制1 1）即插即用多传感器公共接口即插即用多传感器公共接口2 2）低成本、低功耗、远距离无线数据转接传输节点低成本、低功耗、远距离无线数据转接传输节点3 3）远程无线数据安全传输技术远程无线数据安全传输技术4.基于农业物联网技术的农业生产环境监测应用示范基于农业物联网技术的农业生产环境监测应用示范三、项目实施方案三、项目实施方案项目研究内容项目研究内容2/22/21 1）典型农业生产全过程智能监测物联网应用示范）典型农业生产全过程智能监测物联网应用示范2 2）智能农业生产全过程实时监测技术体系）智能农业生产全过程实时监测技术体系3 3

7、）典型农业生产农艺措施技术服务体系）典型农业生产农艺措施技术服务体系3.基于云平台的多源异构信息处理基于云平台的多源异构信息处理/共享与分析共享与分析1 1）基于云计算平台的多源异构数据集成与共享）基于云计算平台的多源异构数据集成与共享2 2）农业环境因素与农产品产量）农业环境因素与农产品产量/ /品质形成的相互关系品质形成的相互关系3 3）节水）节水/ /肥肥/ /药优化控制及病药优化控制及病/ /虫害监控虫害监控/ /预报的云模型预报的云模型 解决公共接口、多传感器融合、多模块数据处理等技术集成问题技术体系无损检测模型构造 智能决策 公共接口 病虫预测 实时检测利用微纳敏感材料发展实现典型

8、农作物病害色度、生产形态识别等无损检测利用聚类分析方法，结合典型作物生长参数，完成对生长自控制反馈模型构造。利用多参数复杂信息智能处理技术，构造多传感器、多检测模型数字化公共接口。132 构造数字化典型农业生产全过程智能测构造数字化典型农业生产全过程智能测控系统技术体系，解决信息化技术服务模控系统技术体系，解决信息化技术服务模式问题式问题三、项目实施方案三、项目实施方案创新点创新点三、项目实施方案三、项目实施方案系统方案系统方案智能监控系统技术体系一、数据采集（生物、环境、设备）二、信息处理（清理、容错、发送）三、模拟模型（施肥、病虫、灌溉）四、控制决策（反馈、控制、服务）五、应用示范（大田、

9、设施、水产）三、项目实施方案三、项目实施方案技术方案技术方案1.农业生产环境信息感知农业生产环境信息感知多元传感器集成示意图多元传感器集成示意图高通量基质（营养液）检测仪、多传感接入工作站，获取作物在不同营养、环境胁迫下的生长信息，实现作物不同生长阶段营养、环境胁迫信息的有效获取方法。三、项目实施方案三、项目实施方案技术方案技术方案2. 现场数据传输与控制现场数据传输与控制无线传感器网络系统架构无线传感器网络系统架构采用层次的框架结构设计，包括传感层，管理决策层，应用层。传感层负责收集和汇聚各聚类头的农业和环境数据。管理决策层负责农业和环境数据的分析和决策过程。应用层在管理决策层的基础上将实际

10、现场视图进行总结，并将结果以web形式展示，供用户访问。三、项目实施方案三、项目实施方案技术方案技术方案2. 现场数据传输与控制现场数据传输与控制（续）（续）聚类内部基于能量的头节点轮换聚类内部基于能量的头节点轮换无线传感器网络节能覆盖和动态聚类的自组织协作模式。通过能量驱动的自组织轮换方法在聚类内部使传感器设备轮换担任头节点，以延长聚类和网络寿命三、项目实施方案三、项目实施方案技术方案技术方案2. 现场数据传输与控制现场数据传输与控制（续）（续）数据管理示意图数据管理示意图以数据为中心来进行数据管理方面的研究，主要包括数据表示、传输融合、查询机制三、项目实施方案三、项目实施方案技术方案技术方

11、案2. 现场数据传输与控制现场数据传输与控制（续）（续）农业传感器服务网络架构农业传感器服务网络架构 采用关系型数据库系统作为元数据服务存储，为各个节点提供信息、应用等的服务三、项目实施方案三、项目实施方案技术方案技术方案3.基于云平台的多源异构信息处理基于云平台的多源异构信息处理/共享与分析共享与分析A云模型云模型B云计算平台云计算平台农业生产环境信息农业生产环境信息云计算平台构建云计算平台构建通过IaaS、PaaS、SaaSS三层体系的支持，建立为农业生产环境信息提供专属云服务的运营、维护、管理平台，为随时向现场生产者和离线管理者发送检测预报、警报提供云服务公共基础平台。三、项目实施方案三

12、、项目实施方案技术方案技术方案3.基于云平台的多源异构信息处理基于云平台的多源异构信息处理/共享与分析（续）共享与分析（续）精确施肥精确施肥/灌溉智能决策灌溉智能决策利用智能分析技术，分析土壤水/养分与作物生理指标的内在关系，构造智能灌溉/施肥模型，制定农作物高产、低排放、低污染、低消耗的优化控制实施方案三、项目实施方案三、项目实施方案技术方案技术方案3.基于云平台的多源异构信息处理基于云平台的多源异构信息处理/共享与分析（续）共享与分析（续）根据作物虫害发生与温室环境因素（温度、湿度、光照等）的内在联系，构建多发性病/虫害预测预报模型，实现园艺作物高效生产的无损化检测与病虫害快速诊断。二、项

13、目实施方案二、项目实施方案技术方案技术方案4.4.基于农业物联网技术的农业生产环境监测应用示范基于农业物联网技术的农业生产环境监测应用示范(a)大田作物生产环境物联网应用示范大田作物生产环境物联网应用示范(b)设施农业生产环境物联网应用示范设施农业生产环境物联网应用示范(c)水产养殖环境物联网应用示范水产养殖环境物联网应用示范数据共享数据共享感知系统感知系统公共接口公共接口组网协议组网协议数据处理数据处理云服务平台云服务平台二、项目实施方案二、项目实施方案技术方案技术方案4.4.基于农业物联网技术的农业生产环境监测应用示范（续）基于农业物联网技术的农业生产环境监测应用示范（续） 采用多维结构描

14、述农业知识，建立农业知识的尺度空间聚类与映射演算模型，开发不同园艺作物类型特点的农业知识模型管理构件，实现海量知识和资源的跨平台高效集成与共享三、项目实施方案三、项目实施方案实施计划实施计划计划实施两年（计划实施两年（2012.7-2014.6）三、项目实施方案三、项目实施方案商业模式与运营模式商业模式与运营模式 1）通过科技示范园的引领作用，实现农用传感器件、标准接口、农业）通过科技示范园的引领作用，实现农用传感器件、标准接口、农业智能生产监控系统及装置的推广与应用。智能生产监控系统及装置的推广与应用。商业模式商业模式2）组织物联网智能农业生产技术成果鉴定。通过各种媒体对物联网智）组织物联网

15、智能农业生产技术成果鉴定。通过各种媒体对物联网智能农业新技术进行宣传、推介。能农业新技术进行宣传、推介。3）结合全省农业科技服务活动，重点在科技示范园区、农业科技成果结合全省农业科技服务活动，重点在科技示范园区、农业科技成果应用基地进行扩大示范推广。应用基地进行扩大示范推广。三、项目实施方案三、项目实施方案商业模式与运营模式商业模式与运营模式产品销售收入预测地区 昌吉州 每年约1000万民族发展经费，用于支持民族地区经济发展建设，80%用于农业生产，技术培训 科技扶贫与边境发展主要布点在七个地区：三、项目实施方案三、项目实施方案社会、经济、环境效益社会、经济、环境效益社会效益社会效益 通过科技

16、示范园的引领作用，通过科技示范园的引领作用，实现农业与生态实现农业与生态生产生产技术的定量化、规技术的定量化、规范化、集成化，促进范化、集成化，促进智能智能农业的快速和健康发展。农业的快速和健康发展。经济效益经济效益 使农业生产中传感器、执行机构标准化、数据化，利用网关实现控制使农业生产中传感器、执行机构标准化、数据化，利用网关实现控制装置的网络化，从而达到现场组网方便、增加作物产量、改善品质、调装置的网络化，从而达到现场组网方便、增加作物产量、改善品质、调节生长周期、提高经济效益。节生长周期、提高经济效益。环境效益环境效益 通过物联网技术实时感知环境信息，利用精确施肥、灌溉等智能决策通过物联

17、网技术实时感知环境信息，利用精确施肥、灌溉等智能决策与服务系统，实现农业清洁生产，有利于生态环境的改善。与服务系统，实现农业清洁生产，有利于生态环境的改善。光纤传感甲烷气体浓度检测原理样机 利用利用红外激光器红外激光器作为光电探测器，通过光源调节电路来稳定光源，通过调制电路、作为光电探测器，通过光源调节电路来稳定光源，通过调制电路、锁相放大电路来实现微弱信号的有效提取并进行检测锁相放大电路来实现微弱信号的有效提取并进行检测解决农田痕量甲烷原位快速检测目前采用方法是：静态箱和气相色谱仪结合的方法，成本20-30万人民币 四、项目工作基础与优势四、项目工作基础与优势 利用分子印记方法，制作标准利用

18、分子印记方法，制作标准量子点溶液量子点溶液，用作检测配套（富集）试剂，提高，用作检测配套（富集）试剂，提高灵敏度对准确度；通过放大信号的后处理，实现检测传感的器件化与原位检测灵敏度对准确度；通过放大信号的后处理，实现检测传感的器件化与原位检测 基于微纳量子点的痕量重金属检测原理样机 解决痕量重金属原位快速检测目前采用方法是：荧光光谱，成本20-30万人民币 四、项目工作基础与优势四、项目工作基础与优势基于基于Zigbee协议的协议的WSN终端数据采集节点：终端数据采集节点：三、主要解决问题三、主要解决问题图图8 8 数据采集与发射系统硬件集成实物图数据采集与发射系统硬件集成实物图 数据通过数据

19、通过R3232接口进入计算机，保存接口进入计算机，保存入数据库。入数据库。自带自带AD转换的转换的P4模拟口包括模拟口包括8个通道，个通道，每隔通道采集一路传感器信号，各个传每隔通道采集一路传感器信号，各个传感器数据同时采集，互不干扰。感器数据同时采集，互不干扰。采用控制芯片自带采用控制芯片自带ADAD转换的转换的P4P4模拟端口对传感器模拟端口对传感器数据进行整体采集，每隔一段时间对数据进行获数据进行整体采集，每隔一段时间对数据进行获取，然后将数据保存在存储器以便通过无线方式取，然后将数据保存在存储器以便通过无线方式发送。发送。 四、项目工作基础与优势四、项目工作基础与优势数据采集终端节点数

20、据采集终端节点数据采集汇聚节点数据采集汇聚节点多传感器接入工作站多传感器接入工作站农田数据采集与传输系统农田数据采集与传输系统 每亩大约需要3 3个个节点；根据每个节点需要测试的8个因子（温、湿度、光照、肥料等），成本为1640元/个，汇聚节点成本 400元/个。四、项目工作基础与优势四、项目工作基础与优势四、项目工作基础与优势四、项目工作基础与优势控件控件SMSOcx.ocxSMSOcx.ocx实现任意格式文件的传送实现任意格式文件的传送 远距离数据采集与传输远距离数据采集与传输接收与分析接收与分析 远距离数传节点：数据接收模块、远距离数传节点：数据接收模块、nRF401nRF401无线信号

21、收发、无线信号收发、GSMGSM收发互联网。收发互联网。 通过数传节点实现传感网络与通过数传节点实现传感网络与GSMGSM网络的对接，通过网络的对接，通过RS232RS232接口将农田数据发送任意计算机上，接口将农田数据发送任意计算机上，进入互连网，突破无线传感网络在传输距离方面的局限性。进入互连网，突破无线传感网络在传输距离方面的局限性。 远距离数据采集与传输远距离数据采集与传输GSMGSM与互联网的数据传输与互联网的数据传输四、项目工作基础与优势四、项目工作基础与优势手机短信的移动方式提高了系统的快速响应能力，增加了科技手机短信的移动方式提高了系统的快速响应能力，增加了科技110110的的

22、接入方式，克服了电话式查询方式的不可移动性。接入方式，克服了电话式查询方式的不可移动性。在计算机上的设备控制管理在计算机上的设备控制管理 采用词法分析与模式匹配的技术，对用户的短信按照采用词法分析与模式匹配的技术，对用户的短信按照正规式的构词规则加以描述，利用有穷自动机来进行单词正规式的构词规则加以描述，利用有穷自动机来进行单词识别，对短信进行断词、断句，用语义规则理解整句话的识别，对短信进行断词、断句，用语义规则理解整句话的意思，以形成相应的执行命令。意思，以形成相应的执行命令。互联网互联网 手机信号发射手机信号发射中心中心移动电话移动电话电脑电脑 远距离数据采集与传输远距离数据采集与传输手

23、机通讯与自动回复手机通讯与自动回复四、项目工作基础与优势四、项目工作基础与优势客户端的系统注册客户端的系统注册增强桌面信息处理功能；增强桌面信息处理功能；通过中间代码和虚拟机、通过中间代码和虚拟机、PIC/IPPIC/IP协议实现桌面与网协议实现桌面与网络之间的互通络之间的互通webweb离散农业知识处理离散农业知识处理工作平台工作平台四、项目工作基础与优势四、项目工作基础与优势借助于软件平台的借助于软件平台的易用性、智能化、傻瓜易用性、智能化、傻瓜化，使不具备有专业的化，使不具备有专业的编程技术的农业专家可编程技术的农业专家可以方便快速地开发出农以方便快速地开发出农业专家系统。业专家系统。基

24、层农业专家正在开发专家系统基层农业专家正在开发专家系统 提供电脑农业软件工作平台，帮助基层农业技术人员在应用框架的基础上，提供电脑农业软件工作平台，帮助基层农业技术人员在应用框架的基础上，进行二次开发，本地化改造进行二次开发，本地化改造 六、规模化技术推广应用体系六、规模化技术推广应用体系四、项目工作基础与优势四、项目工作基础与优势4 4大类大类2626个品种个品种 种植类：种植类：荞麦种植、北方水稻种植、高原青稞、荞麦种植、北方水稻种植、高原青稞、青储玉米、有机茶叶科学管理、魔芋种植与加工青储玉米、有机茶叶科学管理、魔芋种植与加工利用、马铃薯种植。利用、马铃薯种植。 养殖类：养殖类：肉牛养殖

25、、蚕桑养殖、生猪科肉牛养殖、蚕桑养殖、生猪科学饲养、黑山羊、布而羊养殖、家畜设施学饲养、黑山羊、布而羊养殖、家畜设施圈养养殖。圈养养殖。中药类：中药类：当归种植、白当归种植、白术种植、青蒿种植、黄连种术种植、青蒿种植、黄连种植、山茱萸。植、山茱萸。 经济类：经济类：白皮大蒜栽培、白皮大蒜栽培、高山反季节蔬菜种植、双孢蘑菇高山反季节蔬菜种植、双孢蘑菇种植、温室黄瓜种植、布朗李栽种植、温室黄瓜种植、布朗李栽培、黄金梨栽培、石榴栽培、板培、黄金梨栽培、石榴栽培、板粟栽培。粟栽培。 六、规模化技术推广应用体系六、规模化技术推广应用体系四、项目工作基础与优势四、项目工作基础与优势三维指氮、磷、产量三维指

26、氮、磷、产量BP网网3维拟合模型维拟合模型GP网网3维拟合模型维拟合模型线性线性1维维多项式多项式3维非线性维非线性GP/GA网网3维拟合模型维拟合模型四、项目工作基础与优势四、项目工作基础与优势 以统计机器学习算法以统计机器学习算法SVM (support vector machine)为工具，将历史记为工具，将历史记录数据转化为具有内在联系的多条模糊规则，并通过解模糊策略向用户提录数据转化为具有内在联系的多条模糊规则，并通过解模糊策略向用户提供施肥指导方案。供施肥指导方案。四、项目工作基础与优势四、项目工作基础与优势Farmers水、土传感器水、土传感器远程传输远程传输无线发射无线发射数据

27、接受节点数据接受节点功能中间件功能中间件集成系统集成系统采集网络采集网络 手机手机/web形成农业信息闭环服务工作模式形成农业信息闭环服务工作模式移动移动/任意地点任意地点五、项目工作基础与优势五、项目工作基础与优势五、项目工作基础与优势五、项目工作基础与优势实际应用系统：实际应用系统： 五、项目工作基础与优势五、项目工作基础与优势应用示范方面的优势和经验应用示范方面的优势和经验n承担完成国家智能化农业信息技术应用示范工程云南示范区、甘肃示范区、四川凉山示范区、内蒙古示范区和中国民族地区的农业信息技术研发和应用示范五、项目工作基础与优势五、项目工作基础与优势n近期完成的国家科技部农业科技成果转

28、化项目“经济林远程智能控制与管理的中试与示范”（2008GB24910480），2011年3月、5月分别通过科技部验收、安徽省科技厅鉴定研究成果技术方案先进，实施效果显著，获得了相关发明专利，对农业物联网技术进步起到了示范和积极推动作用，项目整体水平处于国内领先项目在15万亩经济林示范基地的实际应用中，取得了很好的社会和示范效益实现产品销售收入728.4万元，技术性收入306.5万元，净利润423.5万元农残检测器件农残检测器件爆炸物检测器件爆炸物检测器件毒品检测器件毒品检测器件牛奶蛋白检测器件牛奶蛋白检测器件四、项目工作基础与优势四、项目工作基础与优势五、项目经费预算五、项目经费预算（一）项

29、目总投资预算、各项任务经费分配及年度经费需求（一）项目总投资预算、各项任务经费分配及年度经费需求1、项目总投资：、项目总投资：1500万元 其中：申请省拨经费：500万元； 自筹经费：1000万元2、任务经费分配：、任务经费分配：大田作物智能生产物联网及应用示范：250万元设施作物智能生产物联网及应用示范：300万元水产养殖物联网应用示范：200万元农业环境监测物联网应用示范：200万元智能农业展示与互动体验平台：150万元物联网信息云服务系统： 120万元信息资源整合与数据管理云平台：130万元感知系统平台：100万元其他：50万元五、项目经费预算五、项目经费预算（二）资金筹措方案及配套资金

30、落实措施（二）资金筹措方案及配套资金落实措施1、争取项目立项扶持经费300万元，主要用于物联网示范有关的技术装备和系统建设。2、配套资金落实措施： 1）由无锡中科智能农业发展有限公司投资示范基地建设费用。经费来源由公司和当地政府直接投资。 2）参与单位在物联网示范有关技术装备和系统建设过程中的仪器设备配套经费。经费来源由单位其他项目支持、单位自筹等方式争取。六、项目实施机制六、项目实施机制（一）组织管理措施（一）组织管理措施省经信委/市经信委锡山农林局/江苏物联网研究发展中心组织领导技术研究中科院合肥智能所/南农大/无锡中科智能组织协调组织示范无锡高精科技农业有限公司/无锡市太湖米业有限公司/

31、无锡求是生物农业有限公司六、项目实施机制六、项目实施机制（二）各参与单位的工作分工和经费分配（二）各参与单位的工作分工和经费分配申请单位申请单位无锡中科智能农业发展有限责任公司（经费分配无锡中科智能农业发展有限责任公司（经费分配20%） 主要负责项目申请、系统推广应用、实施地点的安排和具体应用的落实工作；设施农业示范及其相关农业知识和数据资料的搜集整理。参与单位参与单位南京农业大学（经费分配南京农业大学（经费分配20%） 主要负责大田物联网技术应用示范，开发相关软（硬）件系统、装备及平台，示范过程中技术指导和农业知识服务系统维护，协助申请单位完成项目验收。参与单位参与单位中科院合肥物质科学研究

32、院（经费分配中科院合肥物质科学研究院（经费分配20% ） 主要负责水产养殖物联网示范与实施；开发相关软（硬）件系统、装备及平台，示范过程中技术指导和农业知识服务系统维护，协助申请单位完成项目验收。六、项目实施机制六、项目实施机制（二）各参与单位的工作分工和经费分配（二）各参与单位的工作分工和经费分配参与单位参与单位无锡市太湖米业有限公司（经费分配无锡市太湖米业有限公司（经费分配8%） 主要参与协助申报单位开展大田作物智能生产物联网示范实施地点的安排和具体应用的落实工作。参与单位参与单位无锡高精科技农业有限公司（经费分配无锡高精科技农业有限公司（经费分配8%） 主要参与协助申报单位开展设施作物智能生产物联网示范实施地点的安排和具体应用的落实工作。参与单位参与单位无锡求是生物农业