现代农业物联网系统集成解决方案

1、现代农业物联网系统集成解决方案汇报内容1234农业物联网农业物联网典型案例农业物联网解决方案农业物联网关键技术和产品方案优势 一、农业物联网1995年，比尔盖茨在未来之路书中最早提出“物联网”；1999年，美国Auto-ID中心 主要是在计算机互联网的基础上，利用条码、电子标签、无线数据通信等技术构造一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网。2005年，国际电信联盟（ITU）ITU互联网报告2005：物联网 信息通讯的目标已经从满足人与人之间的沟通，发展到实现人与物、物与物之间的连接。2008年11月，IBM提出“智慧地球”概念，2009年1月，美国奥巴马总统公开肯定了IBM“智慧地球”思路；

2、1、物联网(Internet of Things)解读2009年8月，温家宝总理在无锡考察时发表重要讲话，指出“感动中国”的战略构想，表示中国要抓住机遇，大力发展物联网技术。2010年4月，世博会超过7000万张门票采用了RFID芯片，300万张世博手机门票融合了RFID和SIM卡技术，园区食品也采用了RFID技术，达到食品电子化监督及溯源功能。2013年3月，国务院发布国家重大科技基础设施建设中长期规划（2012-2030），将物联网纳入其中。2013年，我国物联网产业规模达到5000亿元，其中传感器产业突破1200亿元，RFID产业突破300亿元。预计到2015年，我国物联网产业整体规模将

3、超过7000亿元，信息处理和应用服务逐步成为发展重点。 一、农业物联网1、物联网(Internet of Things)解读 物联网：利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。 一、农业物联网1、物联网(Internet of Things)解读无处不在的连接和在线服务统计决策在线监测 定位追溯 指挥调度 预案管理 远程维护 在线升级 领导桌面 一、农业物联网2、物联网(Internet of Things)与农业要求：因地制宜、因时制宜传统农业生产特点：地域性：不同地区的自然条件、社会

4、经济技术条件、农业政策季节性和周期性：动植物的生长发育有一定的规律，且受自然因素的影响。这些因素随季节而变化，并有一定的周期性 喜温植物不能长期忍受5度以下的低温，10度以下停止生长，如黄瓜，西葫芦，茄果类，菜豆等；耐热蔬菜生长温度要求在20至30度，要求昼夜温差不低于10度 一、农业物联网2、物联网(Internet of Things)与农业传统农业方式的转变强调：数值化、装备化、集约化、自动化、标准化蔬菜、花卉的温室栽培畜牧业工厂化生产精准农业走向工厂化生产方式 一、农业物联网2、物联网(Internet of Things)与农业农业物联网：通过对农作物生命体特征、生长环境（土壤、水质

5、、气候等）从宏观到微观的实时监测、跟踪、控制，提高对农业动植物生命体本质的认知能力、农业复杂系统的调控能力和农业突发事件的处理能力，达到合理使用农业资源、降低生产成本、改善生态环境、提高农产品产量和品质的目的。 一、农业物联网2、物联网(Internet of Things)与农业农业物联网功能：生命感知：农业动植物生命体本质的认知能力环境监测：农业生产环境（空气、土壤、水质等）在线监测自动控制：农业复杂系统的调控能力和农业突发事件的处理能力定位追踪：农资、农产品流通过程的监管与控制能力指挥调度：基于农业生产环境信息的农业装备的调度、派遣能力统计决策：基于对联网信息的数据挖掘和统计分析，提供决

6、策支持和统计报表的能力 二、农业物联网关键技术和产品1、农业物联网关键技术传感器技术：通过声、光、电、热、力、位移、湿度等信号来感知现实世界，是物体感知物质世界的“感觉器官”。网络通信技术：物联网物理系统的状态数据和应用服务的反馈信号传输的基础。自动控制技术：接收执行命令到控制执行器进行执行动作，最终影响物理实体状态，形成从物理世界到信息空间再到物理世界的循环过程信息处理技术：对感知数据采集信息的处理、分析和决策，实现对物理实体的有效监控与管理 二、农业物联网关键技术和产品2、传感器技术和产品传感器是指能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用信号的器件或装置。传感器由敏感元件和转换元件组成

7、，可通过声、光、电、热、力、位移、湿度等信号来感知，为物联网的工作采集、分析、反馈最原始的信息。 通过使用热红外技术，以非接触，低成本的作物冠层温度传感器，实时获取冠层区域的平均温度。 接触式传感器获取叶面温度、湿度和植物茎流、果实膨大等特征信息。1) 植物生命体感知产品 二、农业物联网关键技术和产品2、传感器技术和产品 设施农业环境传感器系列，感知温室环境空气温湿度度、土壤温湿度湿、光照、CO2、露点等信息。2) 环境感知产品 二、农业物联网关键技术和产品2、传感器技术和产品有线、无线版本温室娃娃实时获取、传输感知信息定时播报环境参数2) 环境感知产品 二、农业物联网关键技术和产品2、传感器

8、技术和产品有线、无线两种模式适用于设施农业环境监测 远程田间环境、图像信息监测系统，同时集成高清图像及双向语音对讲，达到大田作物生长环境多态信息测量。2) 环境感知产品 二、农业物联网关键技术和产品2、传感器技术和产品电容式土壤水分传感器土壤水分温度一体式传感器 农业墒情监测设备，电容式土壤水分传感器、土壤水分温度一体式传感器、多剖面土壤水分监测设备等，集成多种传感器，监测农业生产环境水分状况，为建设节水农业提供数据支撑。农业墒情自动监测系统2) 环境感知产品 二、农业物联网关键技术和产品2、传感器技术和产品针对水质光学传感关键技术，研究溶解氧检测方法，进一步结构性能优化，达到传感器稳定性、一

9、致性与防水性；集成到水下移动监测平台上进行水下移动检测。2) 环境感知产品 二、农业物联网关键技术和产品2、传感器技术和产品网络传输对于物联网系统“物物相连”和应用服务的衔接至关重要，是不可替代的关键技术。农业物联网信息融合、知识发现、异构网络接入等技术，以及低功耗、低损耗是当前研究的重点。 二、农业物联网关键技术和产品3、网络通信技术和产品 二、农业物联网关键技术和产品3、网络通信技术和产品（1）有线传输有线传输主要以光纤、双绞线和同轴电缆为传播介质，稳定性强。现场总线技术（Fieldbus）：负责现场传感器、控制器、执行设备之间数字通信，以及与高级控制系统之间信息传递。 建立在现场总线技术

10、基础上的现场总线控制系统（FCS）具有开放性、可互操作性、常规控制功能彻底分散、有统一的控制策略组态方法的新一代的分散型控制系统。 二、农业物联网关键技术和产品3、网络通信技术和产品（2）无线传输无线传输接入方式灵活、不易受地域、人为因素干扰、适合野外测量等优点使无线传输逐渐成为农业物联网信息传输的主要手段。短距离无线传输（蓝牙、ZigBee）主要应用于设施农业生产长距离无线传输（GSM/GPRS，3G）主要应用于大田农作物生产。 农业生产是一个开放的环境，农作物的不同种类、同一种类的不同品种在生长过程中所需的环境条件不同，同时动植物是具有不同特征的生命体，在不同的生育期，同一生育期的不同时间

11、，对环境条件也有不同要求，因此农业生产是一个复杂、多变、系统化的工程。对获取的传感数据根据不同作物（动物）、不同品种、不同生育时期、昼夜生长规律，进行分析、处理、决策，因地制宜、因时制宜，以适应多变环境和生命体个性要求，作为对环境调控的依据。 二、农业物联网关键技术和产品4、信息处理技术和产品 特点完善的知识库、高度智能化的推理机制；专家知识涵盖范围广、多维度的知识分类；比一般的计算机信息系统更突出专业农业知识与推理判断的作用。 基于农业专家知识，能模仿农业专家进行推理决策，将多项农业技术和知识进行高度集成，为用户提供品种选择、肥水管理、病虫草害防治、农艺管理等生产技术咨询和决策服务。 二、农

12、业物联网关键技术和产品4、信息处理技术和产品（1）农业专家系统其它PAIDE系列农业专家系统产品蔬菜类果树类作物类畜禽类花卉类水产类特菜甜椒黄瓜番茄大白菜白灵菇苦瓜冬瓜苹果板栗核桃桃葡萄西瓜香蕉荔枝观赏鱼鲟鱼虾猪鸡种羊奶牛草坪月季郁金香蝴蝶兰小麦玉米大豆水稻苜蓿西洋参鸽子 田间生长状态情景感知系统，通过ContexAware软件系统，在统一软件内嵌入三维场景、图像显示、数据融合、管理控制三个界面，实现基于感知数据的综合计算分析。 二、农业物联网关键技术和产品4、信息处理技术和产品（2）田间情景感知计算分析 二、农业物联网关键技术和产品5、自动控制技术和产品 农业智能控制设备具有对室内外环境数据

13、（温度+湿度 T&H 可选）的实时测量、显示、存储以及对现场环境调控设备（包括正反转型、开关型）的条件控制，同时还扩展了多语言、多控制条件、多模式以及历史数据查询等附加功能。 根据用户设置对天窗、遮阳网、保温被等双向调控设备及湿帘、灌溉、照明、风机等开关调控设备在多控制条件下进行自动调控。 二、农业物联网关键技术和产品5、自动控制技术和产品（1）温室控制器4路流量输入，40路控制输出，流量控制或定时控制.以非接触式射频卡为存储介质，系统通过刷卡输出控制信号，用来控制打开阀门，实现自动计费。智能卡节水控制器手机无线灌溉控制器低功耗用水记录仪独立灌溉控制器远程灌溉控制器无线灌溉控制器直流灌溉控制器

14、EP80 二、农业物联网关键技术和产品5、自动控制技术和产品（2）灌溉控制器ASE中央控制器可编程，取代传统的计算机加软件的控制方法；支持远程控制，多种数据转发功能，可作为二级网络与中控室计算机通信；轮灌组可按时间或传感器上下限启动，多种灌溉时长控制方式。 二、农业物联网关键技术和产品5、自动控制技术和产品（2）灌溉控制器环境监测 监测生长过程，测算最适宜的温度、光照强度、水分、土壤的酸碱度、二氧化碳浓度等，定性、定量获取品种最佳生长环境状况，针对环境制定不同栽培技术和养殖技术播种面积检测 通过卫星遥感技术检测作物播种的疏密程度，确定较为精准的制种面积数据，初步估算正常生长状况下作物产量作物性

15、状监测和产量估测 基于生物产量和叶面积具有很好的线性关系，研究基于传感器技术实时获取作物性状与生长态势，达到快速、经济、客观、准确的估计作物产量农产品质量追溯 研究新品种流通过程定点监控，实现智能溯源，进一步确定新品种品质，并保护新品种在流通中不被假种子所代替。 三、农业物联网解决方案1、种业物联网研究设施农业物联网专用感知器件的低功耗、低成本、微型化实现方法和技术；通过控制和执行系统，研究基于设定的条件、参数进行温室的施肥、灌溉、开闭门窗、升降温和光照调整等自动控制技术；研究适用于农业环境的无线供电模型，探索农业传感器电源的无线传输模式；研究农业物联网传感器应用环境的风能、太阳能、波浪能、谐

16、振能等能量的实时、快速获取和转化技术。 三、农业物联网解决方案2、设施农业物联网农畜产品质量安全溯源 每个农畜产品关联一个专属的绿色简历。绿色简历记录了农畜产品生产，加工， 储运等各阶段的信息。 绿色简历所包含的内容是通过物联网技术采集的，并通过大数据技术处理的，存在数据云上的信息。农畜产品质量安全溯源 消费者可以通过扫描二维码的形式查看农畜产品的绿色简历。 市场管理者可以通过综合管理平台监控所有农畜产品，确保产品质量安全可溯源。研究大田环境自动监控系统，实现农作物形态、营养、水分、温度等农业数据采集和自组织传输，根据土壤墒情进行自动按需灌溉，从而达到节约农业用水的目的；针对大田农业物联网苗情

17、监测面积大，监测周期长，感知节点众多的特点，研究传感器节点优化部署方法，开展基于农业物联网实时感知数据改进现有农学模型方法的研究。 三、农业物联网解决方案3、大田物联网苗情监测与节水灌溉物联网 监测控制畜舍环境和养殖园区环境信息，使养殖场能够保持通风、温湿度适宜、空气质量状况良好，还可用于动物身份识别，对动物个体每天的饮水量、进食量、运动量、健康特征、发情期等重要管理信息进行记录与远程传输，实现动物疫情预警、疾病防治及健康养殖管理 三、农业物联网解决方案4、禽畜养殖物联网智能化农牧场管理1234环境监测与控制动植物行为监测管理投入品科学化管理专家系统大数据挖掘分析及应用智能化农牧场管理-环境监

18、测与控制自动补光信息存储报送专家决策系统智能化农牧场管理-动植物行为监测管理传感器专家决策系统疫情防治进食饮水体温行走静卧奔跑智能化农牧场管理-投入品科学化管理 投入品库房管理： 采购入库后，粘贴电子标签用于投入品的身份标识，追踪，库存管理。 投入品使用管理：员工通过员工证扫描后方能进出仓库，投入品出库前必须进行登录。 投入品包装回收管理：当库房内的投入品库存量较低时，发送采购提醒。智能化农牧场管理-大数据挖掘分析及应用天气预报物流信息订单记录市场价格1012月份牛羊肉需求量大68月份西瓜消耗量大制定相应的生产计划，提前做好促销工作等采用移动客户端可以随时随地的采集信息；融入水产行业标准，提供

19、采集信息的有效性；与水产品质量安全检测系统实现数据共享。 对水质环境PH值温度、水位、溶解氧等环境参数进行实时监测、跟踪、传输和控制，提高水环境质量，杜绝泛塘，减少病害，增加产量，节能减排。 三、农业物联网解决方案5、水产养殖物联网研究农业数据压缩和加密方法，减小监测数据冗余，研究低成本多源异构农资终端接入技术；研究农资运输路径规划、农资运输实时监控、农资物流优化调度技术；研究安全管理机制，面向恶劣环境、节点失效、链路不可靠、多跳通信延迟等挑战实现安全通信。6、农资流通物联网 三、农业物联网解决方案（1）基于CFD的车厢温度场模拟 建立了车厢三维实体模型，采用CFD方法构建了车厢温度场分布模型

20、，模拟了不同堆栈方式、不同风速条件下车厢温度场的三维分布，并通过部署无线传感器网络节点进行了验证。7、农产品流通物联网 三、农业物联网解决方案 采用2种不同的风机制冷温度（0和3），模拟货物表面温度变化及冷藏车不同位置的温度场变化，依据制冷机组功率和货物最佳冷藏温度，确定运输过程中打开和关闭制冷风机最佳时长及间隔，为精确控制温度、降低能源损耗提供理论依据。不同温度下制冷机能耗变化（2）温度场时空变化下的温度控制决策模型7、农产品流通物联网 三、农业物联网解决方案 根据农产品宅配中配送点多、单点配送量少、实效性强的特点，研究了带时间窗的路径优化算法，并与货架期结合，系统实现了订单管理、车辆管理、

21、环境监测、路径规划、配送通知等功能。（3）农产品物流宅配管理与优化系统7、农产品流通物联网 三、农业物联网解决方案 针对现今农产品中出现的质量安全问题，利用RFID技术、二维条码技术、组件技术、地理信息技术和无线及有线网络信息传递技术，通过标识编码、标识佩戴、信息录入与传输、数据汇总、分析和查询等，实现各环节一体化全程监控和预测，从而能够对农产品安全事件进行快速、准确地溯源和处理；8、农产品质量安全监管与溯源物联网 三、农业物联网解决方案研究基于电子鼻的猪肉新鲜度快速评判方法，实现基于传感器阵列特征信号变化快速评判不同贮藏温度、不同包装、不同新鲜度的猪肉品质，为进一步开发基于气味传感器的货架期

22、预测系统提供基础。新鲜次新鲜腐败人类嗅觉原理电子鼻不新鲜猪肉新鲜猪肉（1）基于电子鼻的猪肉新鲜度判别 三、农业物联网解决方案8、农产品质量安全监管与溯源物联网轻便式溯源电子秤移动式溯源电子秤地磅式溯源电子秤比较项目轻便式交易过程控制设备移动式交易过程控制设备地磅式交易过程控制设备最大量程30Kg/15Kg或6Kg/3Kg300Kg5t、10t、20t或需求定制最小感应量10g/5g或2g/1g20g0.5kg（根据最大量程有浮动）基本功能称重、产地定位、二维条码打印、数据无线传输特点双精度、可进行RFID身份识别方便移动使用工控机控制、触摸屏、适用于较恶劣环境推荐使用场合高端农产品、在产地直接

23、包装的合作社使用单批称重量中等、需移动的场合使用单批称重量大或车辆直接上秤的使用腐败（2）溯源电子秤系列产品 三、农业物联网解决方案8、农产品质量安全监管与溯源物联网（1）技术需求：黑龙江省是我国第一产粮大省，水稻又是黑龙江3大作物之一；对地处寒温带的东北水稻来说积温是影响产量的重要因素之一，浸种催芽可为水稻生产抢积温100度，增加水稻生育期5-7天，平均亩增产可达50-100斤；传统催芽方式费时、费力、费地、成本高、效率低、质量不能保障；小规模集中浸泡催芽大型车间催芽家庭“缸泡炕捂”催芽 四、农业物联网典型案例1、黑龙江水稻智能程控催芽生产线项目 （2）解决方案： 采用物联网技术、高效电热技

24、术、三维视景技术等，通过智能控制系统对种箱集中供水，对不同种箱的水温进行检测和调控，满足不同催芽阶段种子对水温的需求，完成系统内的大循环和自循环的有机结合，实现种子全程保温，提高水稻芽种的出芽率、整齐度和健壮程度。 四、农业物联网典型案例1、黑龙江水稻智能程控催芽生产线项目 （3）经济社会效益 20112014年，完成哈尔滨、佳木斯等36个县市共68个点的建设，并投入使用。项目完成后，每年可产芽种8000吨以上，可为400多万亩稻田提供优质芽种。通过测算，水稻出芽率提高10%以上，催芽时间节省23天，亩产量增加5%10%，亩增收50100元，每亩成本5.0元左右，每年可增收节支2亿元以上。 四

25、、农业物联网典型案例1、黑龙江水稻智能程控催芽生产线项目 围绕天津市生宝谷物种植农民专业合作社农产品生产管理需求，利用计算机技术、网络技术、农业物联网技术等，建设物联网综合服务平台，重点建设空间分布、环境监控、视频监控、智能控制、监测预警、市场信息、专家指导和基于智能终端的物联网应用系统，探索农业物联网发展路径和应用模式，培育示范典型。 （1）技术需求 四、农业物联网典型案例2、天津生宝物联网综合服务平台与原有的设施生产方式相比，本项目在节水、节肥、节药等方面效果明显，每种一茬瓜菜节水30m3/亩，智能监控与信息化管理的应用节省了劳力，降低劳动强度，减少劳动成本；应用物联网技术，亩增产超过5%

26、，并且显著提高了蔬菜农产品的品质；项目的应用推广，降低了周边农民获取信息技术的成本，提高了基层干部、农技人员和周边农民的信息意识、科学生产管理水平、生产技能，加速了科技成果向现实生产力的转化。 （2）经济与社会效益 四、农业物联网典型案例2、天津生宝物联网综合服务平台该模块主要显示基地与温室在地图中的区域位置，在空间上对温室的地理位置有个很好的理解与展示该模块主要显示温室中的实时数据与一些作物的生育周期以及一些农事指导与统计查询该模块主要显示基地中的监控画面，包括大棚中的监控画面该模块主要用于控制温室中的智能设备，可以显示温室中的实时设备情况与设备的控制该模块主要对温室环境信息进行监测预警，包

27、括环境信息预警和病虫害预警，并针对预警信息提供应急措施该模块主与天津农技推广平台中的市场信息做数据对接，可以实时的查看市场交易数据该模块主与天津农技推广平台中的专家信息做数据对接，实时查看专家信息新疆是我国主要产棉区之一，经济价值相对较高；传统灌溉方式较为粗放，主要靠经验；人工成本较高；规模化、机械化程度较高，但智能化、自动化程度相对较低。 （1）技术需求 四、农业物联网典型案例3、新疆棉花物联网灌溉技术应用示范 （2）解决方案 建立棉田物联网自动灌溉系统，实现对大田含水量的实时检测，并根据棉花需水规律，判断是否需要灌水和灌溉量，通过电脑控制电磁阀自动开关，实现精准灌溉。 （3）应用效果 实现

28、了精准灌溉，降低人力成本20%以上；增加棉花产量10%以上，经济效益显著。 四、农业物联网典型案例3、新疆棉花物联网灌溉技术应用示范（1）技术需求大兴西甜瓜具有一定地域品牌，经济价值相对较高；传统管理较为粗放，主要凭感觉和经验；当地用工成本较高；设施环境下病虫害发生较为迅速和严重。 四、农业物联网典型案例4、大兴西甜瓜基地物联网技术应用 （2）解决方案 建立设施西甜瓜物联网系统，对温室内的温度、湿度、光照、CO2浓度等因子进行检测和控制，使环境最有利作物的生长和发育，同时降低发病率和发病程度。 （3）应用效果 降低生产成本20%以上、提高作物产量15%左右。 四、农业物联网典型案例4、大兴西甜

29、瓜基地物联网技术应用 （1）技术需求食品安全问题频发，生产者安全意识差；企业品牌意识淡薄；政府监管手段落后；消费者对农产品安全信任危机。 （2）解决方案 建立滨州农产品质量安全物联网平台，实现从地头到餐桌的全程信息采集、实时记录、责任划分、可管控、可追溯的信息平台。 四、农业物联网典型案例5、山东滨州农产品质量安全物联网平台农事操作信息农产品检测信息生产视频信息网站追溯触摸屏追溯短信息追溯生产环境信息集成视频、环境、生产等信息（4）经济社会效益树立了政府形象和企业品牌；保障了当地农产品的国内销售和出口；保证了农产品的优质优价；加强了政府的监管手段和农业企业的管理水平。 四、农业物联网典型案例5

30、、山东滨州农产品质量安全物联网平台 示范园区依据“一城、六园”和“一个平台、六大特色产业、三个支撑体系”建设的建设目标，搭建中央监控软件、视频监控与安全防范系统、智能监测与控制系统，为建立高效生态农业体系起到信息化支撑作用。推动黄河三角洲高效生态农业发展。（1）山东东营农业国家科技示范园区智慧农场I期 四、农业物联网典型案例6、农业国家科技示范园区总体规划与实施工程实现了园区一体智能化管理通过门户网站，方便了解园区建设动态，达到了对园区宣传推广的目的，为下一步搭建电子商务系统，实现园区长效运营奠定了基础。效果：智能监测与控制系统 实现对象感测、数据采集、信息传输、分析决策、智能控制等多层次结构

31、的现代化综合监控功能。视频监控与安全防范系统 实现夜视功能、视频对话功能，实现远程视频会议和诊断、指导功能。中央监控软件 支撑环境信息监测、数据分析、远程报警。（1）山东东营农业国家科技示范园区智慧农场I期 四、农业物联网典型案例6、农业国家科技示范园区总体规划与实施工程门户网站 园区依托新疆昌吉特色农产品资源优势以及科技优势，需要带动全区农业科技进步与产业化。科技基础条件建设滞后，装备水平差，缺乏系统配套、向社会公公开放的科技条件平台，信息资源分散，难以共享，造成人力和财力的浪费。科技与经济的结合存在体制和机制上的障碍，区域创新体系分建设滞后，科技资源缺乏有效整合。（2）新疆昌吉国家农业科技园区农业信息化综合服务平台 四、农业物联网典型案例6、农业国家科技示范园区总体规划与