物联网-现代农业的金翅膀李洁

物联网——现代农业的金翅膀李洁大力发展都市型现代农业现代化设施农业蓟县现代农业科技示范园区滨海国际花卉科技园区30万平米智能化联栋温室东淀都市型现代农业示范区特色种植品种现代化养殖园区梦得奶牛智能化管理牧场海发珍品4.5万平方米全封闭内循环海水养殖车间春伟顺现代蛋鸡示范园区层叠式蛋鸡自动化养殖车间蓟县上仓现代农业示范园

蓟县侯家营现代农业示范园宝坻大新现代农业示范园北辰区都市型现代农业示范园西青东淀都市型现代农业示范园静海南海现代农业示范园滨海耐盐碱植物科技园区宁河运河湾现代农业示范园滨海茶淀葡萄科技园区滨海东丽农业科技园区滨海生态农业科技园区滨海海水养殖科技园区滨海津南循环农业科技园区静海林海现代农业示范园武清梅厂现代农业示范园天津市设施农业技术工程中心

王朝葡萄酒海河乳业王朝葡萄酒傲绿蔬菜科润种业宝迪集团茶淀葡萄奥群种畜黑马蔬菜培育知名品牌设施农业提升改造早春番茄农业科技装备水平明显提高

华泰现代农业园育苗车间滨海国际花卉科技园区花卉组培车间双街现代农业科技园种苗繁育车间换新—黄金鲫小站稻七里海河蟹津优—黄瓜杜泊种羊津品50—菜花丰牌—西芹天河牌—

种猪种业水平明显提高

4年时间40万亩检测合格率99.9%加强农产品质量安全追溯示范应用，放心菜基地全部实现了生产档案全程在线采集管理与在线检测。建设20万亩放心菜基地，放心肉鸡、放心水产品产量也在大幅增加。实施放心农产品工程实施放心农产品工程农业部余欣荣副部长来津考察物联网基地建设实施农业物联网工程,农业信息化水平大幅度提高13建成了国际先进的天津农业物联网平台实施农业物联网工程,农业信息化水平大幅度提高地方扶持资金4650多万元科研创新1个种植业4个环境信息采集，智能化监控与管理，农业生产相关技术信息。养殖业5个生产中实现远程监测、自动控制、动物生产性能测定监控、精细饲养等信息化管理。生命信息监测、产品创新、标准制定。27个水产企业30个畜牧企业10个试验基地实施农业物联网工程,农业信息化水平大幅度提高农家休闲乡村篝火晚会水高庄园大平安民俗婚礼梨园情旅游文化节新型经营主体健康发展新型休闲农业目前，全市旅游特色村点已经达到200个，乡村旅游经营户2230家，其中星级示范户1428家，从业人员3.18万人，带动就业人口超过17.5万人。全市休闲农业与乡村旅游接待游客人数超过900万人次，直接收入超过6亿元，综合收入近20亿元。从2007年以来，已累计投入60亿元，用于农产品批发市场、存储、运输等体系建设。

环渤海绿色农产品交易中心新型经营主体健康发展

天津武清环渤海绿色农产品交易物流中心

开展了农产品直供直销体系建设，对社区直供直销车和蔬菜加工整理车间进行补助，减少了流通环节，稳定了市场物价，促进了产销衔接。

萝卜无损检测线新型经营主体健康发展海发—鱼类自动分拣机放心农产品直供直销车新型经营主体健康发展新型经营主体健康发展新型经营主体健康发展

韩长赋部长今年3月份在天津考察时，认为天津在发展现代都市型农业、农业物联网建设等方面成绩显著。

耕地面积逐年减少，农业人口人均耕地面积不足1.5亩

天津耕地面积594.8万亩，耕地数量远高于

北京、上海等大城市（见图1）；然而，近

年来，耕地面积持续减少，农业人口人均

耕地面积不足1.5亩（见图2）。图1天津、北京、上海耕地面积比较594.8图2天津近5年耕地面积变化情况耕地数量的持续减少，加之城乡用地增减挂钩后造成的耕地质量下降，对于稳定粮食生产和确保“菜篮子”产品适度自给率的难度日益加大。还应看到……京津冀农业协同发展规划“一减两扩两个高地”减小麦面积：北京减40万亩（55-40）天津减70万亩（160-70）扩蔬菜、扩果树打造“科技高地”、“信息高地”大力发展种业农业产业结构大调整还应看到……信息化对现代农业作用2我国现代农业建设进展1天津农业物联网区试工程4农业物联网及其发展现状3培训内容信息化对现代农业作用2我国现代农业建设进展1农业物联网及其发展现状3天津农业物联网区试工程4信息化对现代农业作用2天津现代农业建设进展1农业物联网及其发展现状3湖南隆回县袁隆平超级稻亩产926公斤科技日报2009年：济麦22亩产789.9公斤2009年新疆兵团8师148团二连9号地86.83亩实收364.68公斤/亩1402公斤/亩P97•我国人均水资源量2200m3，为全球平均水平1/4•10亿多亩耕地无灌溉条件，北方干旱、南方季节性干旱经常发生•农业用水占总用水量的70%，灌溉水利用率47%（发达国家75%）•每立方米水生产粮食不足1.0kg，而发达国家达到2.0kg以上。物联网：■墒情监测

■水资源监测和预警

■区域水资源调控[Hoekstra

&

Chapagain,

2008]

农业信息化促进农业现代化农业面临资源短缺、生态恶化、劳力短缺、食物安全压力，需要大幅度提高土地产出率、劳动生产率、资源利用率。

传统生产方式落后：39.6%农村劳

动力，创造11.3%的GDP

种植业净利润生产成本人工成本人工/生产%稻谷小麦玉米大豆油菜棉花371.7117.9263.1122.021.3202.5737.3583.0603.9315.8501.01380.3327.9225.7295.5136.4322.9858.2443949436462

（2011年全国农产品成本收益资料汇编，元/亩，发改委2012）

农村劳力缺乏，人工成本加大用信息技术和装备技术提升传统农业，转变发展方式，提高农业现代化水平，是我国农业的客观要求精准导航精准施药拖拉机作物田间管理自动导

航

精准农业作业系统可节约肥料30%

精准

施肥

我们落后20年！大幅度提高作业质量

可节约用药60%城乡差异大观念、意识教育、文化、医疗市场、生产、生活移动广告互联网业务体系移动通信业务体系移动互联网改变的不仅仅是接入手段，也不仅仅是固定互联网业务的复制②移动通信业务互联网化③移动互联网创新业务

浏览业务

搜索业务Web2.0业务

电子商务

网络游戏

IM

…… 移动 短信 彩铃 移动定位 移动支付移动分组数据 ……移动通信与互联网融合:巨大的创新空间

移动互联网业务体系

①固定互联网业务复制

移动浏览

移动搜索

移动Web2.0移动电子邮件移动即时消息移动在线游戏移动电子商务移动地图业务移动音乐、视

频

移动广告

移动VoIP

移动Mashup

移动SaaS

……遥感、通信与导航定位技术对未来农业产生重大影响卫星遥感、通信与定位动态监测物联网:以更加精细和动态的方式认知、管理和控制世界，极大地提升人类认知世界和处理复杂问题的能力。物联网(Internetof

Things,

IOT)在物理世界实体中部署有感知能力、计算能力和执行能力的各种信息感知设备，通过网络实现信息传输、协同和处理，实现广域或大范围的人与物、物与物之间的信息交换与互联。无线通讯网络-WiFi(802.11X)√云计算与云服务物联网大数据移动互联网

信息技术发展的主要趋势信息技术正在进入广泛普及阶段，即技术发展已处于平稳发展期而不是处在急速上升期。目前信息化应更注重成本、易用、安全和技术的标准化，而不仅是注重技术性能的提高。由技术所驱动的信息化正在逐步向信息社会的阶段迈进

值得关注的几项信息技术技术不是越来越复杂而是化繁为简、“化难为易”，尽可能用简单方法处理复杂问题，产品不是越来越贵族化而是大众化应用不是人围着机器转而是机器围着人转环境不是突出计算机的存在而是感觉不到计算发展低成本高技术,打造适合中国国情的低成本信息化，发展低成本，惠及大众的新型信息化技术，降低信息传播和服务的门槛信息技术发展的主要趋势KISS原则

—Keep

It

Simple

and

Stupid由传统向现代农业科技信息技术项目对比工序数作业成本（元/公顷）作业速度（公顷/小时）1公顷作业时间（小时）平均故障间隔时间(小时）人工施肥6-7900.0520普通施肥机4-56820.540智能施肥机2-364.42.50.470人工施药7-81200.0812.5普通施药机4-580.240.2535智能施药机2-37660.260人工收割7-86000.0250普通收割机4-54590.5240智能型收割机2-34690.61.7100注：

作业成本＝单位面积的（折旧费+修理提存费+油耗+人员工资+管理费）人工作业、传统农机具与智能农机具比较嫁接速度每天嫁接苗数年生产嫁接苗36万株完成时间成本人工嫁接每小时约120株/人960株360000/960=375天按人工费每天50元计，每年成本18750元自动嫁接机器人每小时500株/台4000株360000/4000=90天（3个月）售价4万，平均使用5年，每年成本8000-9000元我国设施农业温室年平均用时达3600h/亩以上，人均管理面积仅相当于日本的1/5、西欧的1/50和美国的1/300。产出效益：每株嫁接苗愈合后出售1.0元/株，每株净利润0.5元，即每年单台机器人嫁接苗盈利36×0.5=18万元。机器自动嫁接与人工嫁接比较提供:CCS

Inc.フェアリーエンジェル,

日本颠覆传统的生产方式是普通日光温室的30倍是传统生产的50倍日本植物工厂我们没有技术储备！6工人管理8万平米产量35-40Kg/m2欧洲奶牛场欧洲2工人管200头奶牛，我们是30头欧洲3工人管6000头猪我们是3人管100头猪信息化对现代农业作用2我国现代农业建设进展1天津农业物联网区试工程4农业物联网及其发展现状3培训内容信息化对现代农业作用2我国现代农业建设进展1农业物联网及其发展现状3天津农业物联网区试工程4信息化对现代农业作用2天津现代农业建设进展1农业物联网及其发展现状3指数的世处理器速度:每18个月翻一番存储密度：每12个月翻一番网络速度：每9个月翻一番无线传感器产品价格：每18个月降低50%增长界信息科技快速发展，技术应用成本大幅降低，为农业物联网发展提供可能(From

Crossbow,

2004)GPS+Temperature+HumidityMotes无线传感器可与信号处理电路、无线通信单元集成在一起构成价格很低，尺寸很小，低功耗的信息采集与处理装备物联网:以更加精细和动态的方式认知、管理和控制世界，极大地提升人类认知世界和处理复杂问题的能力。物联网(Internetof

Things,

IOT)在物理世界实体中部署有感知能力、计算能力和执行能力的各种信息感知设备，通过网络实现信息传输、协同和处理，实现广域或大范围的人与物、物与物之间的信息交换与互联。物联网关于物联网(InternetofThings,IOT)1999年首次提出：美国，移动计算和网络国际会议，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年国际电信联盟在物理世界实体中部署有感知能力、计算能力和执行能力的各种信息感知设备，通过网络实现信息传输、协同和处理，实现广域或大范围的人与物、物与物之间的信息交换需求的互联。物联网:以更加精细和动态的方式认知、管理和控制世界，极大地提升人类认知世界和处理复杂问题的能力。欧洲提出的物联网研究与应用方向1.航天与航空2.汽车3.通信4.智能建筑5.医疗和健康6.孤寡人群呵护7.制药8.物流和供应链管理9.制造业10.石油及天然气加工11.安全与隐私12.环境监控13.人及货物运输14.食品溯源15.农牧业16.媒体及娱乐17.保险18.循环利用物联网农业领域应用发展的优先领域资源–

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、小气候监测…生产–设施农业:生物环境控制与管理信息系统集约养殖:动物个性化生理、健康、喂养监测管理大田生产：土壤理化参数、水、肥、病虫害、苗情…农产品与食品–产地环境、产品储存、物流，溯源系统…智能感知农业物联网视频监控智能分析智能决策全程信息化智能预警互联网移动互联网云存储云计算农业物联网农业物联网-农业应用无线传感器网络全面铺设，发达国家已实现农业的无人化管理作物生长营养状况测定农业物联网技术单参数土壤含水量测试仪带数据采集器经济实用，具有广泛的推广应用前景便携式土壤含水量与土壤坚实度双参数测试仪研究（可同时自动测量记录测量深度）土壤理化性能在线测试

PH值测定电导率测定土壤理化性能在线测试近红外测定土壤理化性能PH值在线测定土壤电导率快速测量装备(EM38

originally

designed

to

pick

up

salinity)作物长势传感器测定无线传感器应用大面积灌溉农田中央远程控制与监测系统(西班牙)控制1,500公顷灌溉农田7个分区分别由远程监测与控制单元控制各子系统之间和中央监控系统通过无线局域网通信墒情会商决策

温度臭氧

湿度语音记录仪

光照茎流

CO2果实膨大

露点叶面温度

地温叶面湿度环境传感器移动式温室精准变量施肥机旨在实现精确、集约、高效、优质、健康农业物联网-智能化控制与管理蔬菜移栽—嫁接机器人全自动蔬菜苗移栽机(日本井关农机)

半自动马铃薯移栽机(日本井关农机)

末端执行器蔬菜嫁接机器人-自主研究开发日本葡萄收

获机器人自主导航

拖拉机

英国智能喷药机器人

日本自主导航插秧机英国蘑菇收

获机器人日本番茄采

摘机器人国外机器人应用现状1PJ

系列激光平地机（1PJ-2500/1PJ-3500/1PJ-

4000）项目单位规格

型号

外型尺寸(长×宽×高)

/mm

1PJ-25004485×2600×3055

整机质量

配套动力

幅宽

传动方式

联接方式

工作电压

工作温度

平地精度

工作半径激光接收器可调范围

kgkWmm

/

/

V

℃

cm

m

m

120058.8kW以上轮式拖拉机

2500

液压传动

牵引式

12V

DC

-10℃~40℃

±2

400

0.881PJ-2500型激光平地机哈尔滨管局阎家岗农场水田激光平地北安管局逊克农场山西闻喜旱田激精量播种监控计量设备我国主要作物播种施肥机械化水平超过80％，由于设备的不精良而导致播种施肥过程中漏播、漏施，是造成作物减产的一个主要原因

人工监视不仅浪费人力而且监视效果无法得到保证，研制一套取代人工监视的种肥播施监控系统具有十分重要的意义S0°0'0"E4.750'S5°11'40"E2.761'N6"E2654•手动驾驶导致误差积累可达10%以上。•应用自动导向控制系统可避免跳行和重行，减少投入，提高

土地利用效率。•应用自动导向控制系统可高速作业，减少劳动强度，增加作

业时间，提高生产率。•可降低生产成本

3-8元/亩。•自动导向控制系统是目前国外发展最快的智能农业装备，年

产值超过2亿美元。N90°0'0"E2.750'N90°0'0"E6.875'3°'63.3'插秧机无人驾驶技术、拖拉机自动导航技术和基于机器视觉的导航技术拖拉机作物田间管理自动导航拖拉机耕地作业自动导航插秧机田间作业自动导航北安管局红星农场：起垄导航作业计量规模化农场应用基于传感测定技术的小麦变量施肥精准对靶施药基于卫星定位、地理信息及无线通信等技术手段，实时获取作业机械位置和状态数据，为作业机手、农机合作组织和农机生产企业提供监控管理信息并能辅助生产、管理和服务的软硬件综合系统。农机作业定位监控与作业服务系统实时监控位置信息和作业信农机作业工况智能监测与计量管理子系统无线灌溉控制器太阳能供电，低功耗设计过压、过流、防雷保护-输入输出通讯接口4路AI接口+2路脉冲检测接4路开关量输出/马达驱动输出面向公园、大田等大面积场合应用无线RS232、RS485接口，遵循标准Modbus协议灌溉自动化河南滑县精准灌溉系统量分畜牧养殖物联网摄像机发计算机耳扣式转发器数据采集器饲料处方

射

机射频签

奶牛管理计划废弃质、奶头传感器

机械手

动作

指令

析通/闭指令暂时牛奶传感器

电磁阀

储罐储罐辅助储罐储存/废弃指令自动计量自动清洗系统9/10/20229/10/2022

自动投饵系统

该系统可根据鱼类养殖面积的大小、不同鱼种和不同生长期自动调节投料量、投料速率及投料持续时间，克服手工抛料的劳动强度大、喂料不均等问题，可大大减少饲料溶解使水质浑浊的现象发生，抛撒饲料均匀，能有效避免鱼类抢食而导致个体不整齐现象，实现人工饲喂的机械化，有利于鱼类的生长，提高水质保护环境。天津市海发珍品实业发展有限公司农产品流通与安全控制

农

场1)

种子2)

化肥3)

喷雾4)灌溉/施肥5)

耕田6)

收割从育种开始

加

工将RFID与EPC系统打包，扩增农产品信息

供应链EPCsystem系统兼容，感知型环境可进行追踪消费者可查询品质保障协

议并从EPC码中获取产品历史信息食品安全源头在农产品，基础在农业。食品安全首先是“产”出来的，也是“管”出来的。舌尖上的安全在超市中访问追溯系统。如图所示的是日本超市