中国电信智能农业物联网应用介绍

中国电信北京研究院2011年4月中国电信智能农业物联网应用介绍市场环境分析目录平台开发进展和合作建议应用案例介绍智能农业系统介绍农业的地位与发展趋势农业作为第一产业，是国民经济的基础我国农业发展需要从传统农业向现代农业转变《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议》提出“推进现代农业建设”的战略胡锦涛总书记在2010年两院院士大会上指出，要大力发展现代农业科学技术，推进农业信息化、数字化、精准化《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议》提出要加快发展现代农业，推进农业科技创新，促进农业生产经营专业化、标准化、规模化、集约化物联网与现代农业的结合点传统农业人们获取农田信息的方式有限，主要是通过人工测量，过程耗时耗力，而且不实时农业生产主要依靠人力、牲畜、机械，规模化生产能力低，而且缺乏统一的标准和流程物联网通过使用传感器网络(物联网)可以快速、实时、精确获取农田环境数据传感器网络采集的信息被传送到后台处理中心，分析后可以进行精准、大规模、自动化管理与控制物联网促进农业信息化，将智能化、自动化、精准化、规模化提升到更高的水平，成为现代化大农业的重要支撑。现有农业物联网主要应用场景温室大棚环境信息采集和控制实时测量空气、土壤的湿度、湿度等环境参数，并进行自动化调节，从而达到增加作物产量、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。动植物生物信息监测对牲畜家禽、水产养殖、稀有动物的生活习性、环境、生理状况等进行观测监测农作物中的害虫、土壤的酸碱度和施肥状况等。节水灌溉系统利用传感器感应土壤的水分，控制灌溉系统的阀门打开、关闭，从而达到自动节水灌溉的目的。农产品安全溯源应用利用RFID和二维码等技术对农产品进行标识和管理，监控和记录所有产品流通环节，为政府执法人员、企业以及消费者提供溯源粮食储存、冷链运输等等现有传感网信息监控组网模式“近程”和“远程”

的概念是相对的，一般近程指在农业生产现场局域范围内应用，而远程则是通过电信运营商的公共通信网（互联网或移动网）进行数据传输和实现控制。传统监控技术的特点与局限性：（1）从监测现场到使用者之间，需要专用线路连接，对远离社区和偏僻的现场进行监测，不仅投入大，有时甚至在技术上难以实现；（2）难以实现移动办公和远程监控，现代管理人员经常外出，需要随时跟踪信息变化;跨地区，甚至跨国际间资料共享，已是现代信息社会必然的发展趋势；（3）难以形成网络化监测，数据采集覆盖面小,代表性差。近程和远程监控技术的比较农业是国民经济和和谐社会的基础、多年中央一号文件的对象我国农业的发展已经从手工农业逐步向机械农业过渡，并逐步实现了农业的产业化信息技术的应用将为现代农业、智能农业的发展注入新的活力智能化、网络化、数字化成为新一轮农业基础设施建设的主要特色物联网“十二五”规划锁定十大重点领域，其中包含精细农牧业市场环境总述目前社会上的农业行业信息化产品较为零散、薄弱，中国电信作为运营商，在统领相关应用，打造集成平台，推进农业信息化方面具有先天优势。市场环境分析目录平台开发进展和合作建议应用案例介绍智能农业系统介绍中国电信的积极探索—黑龙江智能大棚佳木斯建三江农场是中国最大的粮食产地，是国家级的现代化大农业核心示范区。目前，该农场大部分大棚的工业化水平仍较低，希望能够借用物联网技术，将农业智能化提高到一个更好的层面，实现农业的智能化监控。2010年3月开始，中国电信在黑龙江佳木斯建三江前进、胜利、七星等多个农场建立了农业物联网项目基地，进行“智能农业大棚”应用试点。试点示范范系统组组成系统通过过在农业业大棚现现场布置置光照、、温度等等无线传传感器和和摄像头头、控制制器，实实现管理理者在任任何可上上网的地地方通过过中国电电信的3G手机或者者PC机实时掌掌控和管管理大棚棚现场环环境用户可实实时查看看大棚内内的光照照、温湿湿度等数数据；观观看数据据分布彩彩虹图（（如温度度场）；；通过网网络摄像像头观察察现场情情况；在在测量数数据超过过正常范范围时可可以自动动告警；；可远程程控制浇浇灌、卷卷帘等设设备前端传感感采集设设备构成成（七星星农场））系统共包包含19个数据传传感器和和2个视频采采集摄像像头，19个传感器器涉及温度度、湿度度、土壤壤含水量量、光照照四个环环境参数数：土壤含水水量传感感器部署3个采集点点，每个点包包含浅层层土壤（（土下2cm）土壤含含水量传传感器一一个，深深层土壤壤（土下下5cm）土壤含含水量传传感器一一个温度传感感器部署署3个采集点点每个点包包含浅层层土壤温温度探测测器一个个（土下下2cm），地表表温度探探测器一一个，空空气温度度传感器器一个湿度传感感器部署署2个采集点点每个点一一个传感感器光照传感感器部署署2个采集点点每个点一一个传感感器6月12日中央领领导李长长春现场场视察并并提出殷殷切希望望：请中中央电视视台进行行现场专专访，希希望该项项目能尽尽快在全全国推广广应用。。7月13日中央台台新闻联联播，7月16日焦点访访谈再次次报道9月6日中央政政治局常常委贺国国强莅临临黑龙江江农业物物联网应应用基地地视察，，并亲自自操控智智能温室室大棚。。领导关怀怀领导关怀怀和社会会关注领导关怀怀与社会会关注黑龙江省省委书记记吉炳轩轩:”黑龙江电电信农业业物联网网应用基基地建设设已初见见成效，，要以此此为标杆杆，立即即组织省省内其他他农业市市、县相相关单位位到这里里观摩学学习，迅迅速将智智能农业业物联网网应用基基地项目目成果复复制、推推广，以以加快黑黑龙江农农业信息息化的产产业升级级步伐。”农业部张张桃林副副部长强强调指出出，“信信息化与与农业生生产的紧紧密结合合，对农农业促进进国民经经济社会会平稳较较快发展展至关重重要，今今后的农农业生产产，要充充分发挥挥科技支支撑作用用，不断断提高农农业科技技创新能能力，切切实加快快传统农农业向现现代农业业发展步步伐”。。试点项目目应用成成效经过试用用，据试试点客户户专家介介绍，该该系统具具有良好好的科技技贡献作作用：农场管理理人员可可以随时时随地了了解农业业现场环环境并可可远程控控制农业业生产现现场，提提高了生生产效率率和信息息化管理理水平，，节省了了人力投投入；对种植过过程进行行全程管管控，并并实现精精确化管管理，可可有效提提升壮秧秧率5-10%，进而提提高农产产品的产产出率；；把分散在在各地的的生产场场地集中中管理，，使农垦垦的工业业化水平平在更大大范围内内得以复复制和提提升，有有力地促促进了国国家现代代化大农农业和小小城镇化化战略的的实施；；十七届三三中全会会明确将将现代的的设施农农业和规规模农业业作为重重点扶持持对象国家对于于信息化化支撑行行业增产产增效着着力支持持湖南获批批“两型型社会””综合配配套改革革试点，，对于节节能减排排的推行行至关重重要；农农业节能能增效是是其中的的核心要要义之一一湖南农业业字上世世纪80年代以来来一直发发展以杂杂交水稻稻为核心心的现代代农业科科研，近近年来更更加大对对设施农农业科技技的投入入力度中国电信信湖南公公司支撑撑地方政政府推动动十大信信息化工工程，农农业信息息化的推推动首当当其冲2009年在湖南南省农业业厅下属属的湖南南省优质质果茶良良种繁育育场进行行试点示示范应用用中国电信信积极探探索-湖南智能能温室与大棚内的设备联动，实现风机、遮阳网、水帘等远程控制大棚划分成5个区，达到了30个传感器的部署规模,实时传递温、湿度，光照，视频等生产数据IPv6/v4网络IPv6摄像头光照传感土壤湿度传感温、湿度传感用户可利用固定和无线接入IPv6公网，通过网页方式随时查看数据告警，并实现远程控制部署情况况现场部署署示意图图通过传感感器、控控制器并并借助下下一代互互联网和和信息服服务系统统，实现现精细农农业智能感知知与控制制IPv6网络执行器Zigbee(2.4GHz)视频SIPSIP无线控制器采集上位机下一代互互联网传传送信息应用用服务系系统SIP自动感知知，并联联原有控控制系统统，增加加智能控控制更大地址址空间、、更安全全、并可可以永远远在线公共服务务平台，，可从任任何地点点基于任任何Web终端进行行访问控控制Zigbee(2.4GHz)试点系统统构成应用于农农业智能能温室监监控支持IPv4/IPv6双栈协议议固网、移移动网、、无线传传感网融融合应用用主要功能能视频查看看植物生生长态势势实时采集集大棚内内外温湿湿度、光光照、CO2浓度、灌灌溉水量量等关键键数据远程控制制天窗、、边窗、、遮阳网网、水帘帘、风机机、加温温器、喷喷灌及施施肥等外外部执行行设备查询和播播放录像像社会影响响国内首个个基于IPv6的物联网网应用荣获2009中国农村村信息最最佳解决决方案奖奖项试点系统统功能和和应用成成效市场环境境分析目录录平台开发发进展和和合作建建议应用案例例介绍智能农业业系统介介绍智能农业业信息化平平台面对各地地不断涌涌现的智能农业业信息化需需求，集集团积极极组织北北京研究究院研究究和开发发了一套套智能农农业信息息化平台台，该平平台具备备如下特特点：规范性：：首次规范范了各类类传感器器和控制制器的数数据帧格格式，并并制定了了技术规规范，便便于实现现在规模模部署时时的多传传感网厂厂家选择择和竞争争，降低低设备采采购成本本，目前前已经完完成对接接的有4家传感网网厂商共性平台台：智能农业业信息化化平台的的设计不不仅仅针针对智能能大棚应应用，而而是面向向贯穿农农业各环环节的多多应用进进行设计计的，可可以形成成农业行行业共性性服务平平台，并并以SaaS服务模式式打造大大农业、、大平台台的服务务理念。。目前该该平台已已经完成成研发，，可以有有力支持持集团提提出的产产品型行行业应用用的试验验3G物联网应应用：研究和开开发了针针对Andriod、WindowsMobile、Brew三套操作作系统的的手机客客户端，，可以有有效拉动动天翼手手机的推推广。同同时在农农业现场场接入前前端，支支持采用用3G无线接入入，同时时促进3G无线宽带带的销售售智能农业信息化服务平台互联网移动网固定网感知边缘网关控制器传感器采控器采控器感知数据中心感知适配网关感知边缘网关告警管理远程控制专家系统全球眼标识管理中心ISAG现场监控系统虚拟感知边缘网关个性化呈呈现门户户行业共性性服务平平台通信服务务+信息运营营融合固定定和移动动互联网网能力规范化底底层传感感器和控控制器接接口，支支撑分级级分域组组网智能大棚棚智能灌溉溉智能仓储储智能农业业系统构成系统主要要功能（（1）1.数据采集集：农业现场场温度、湿湿度、光光照度、、土壤含含水量等等数据通通过有线线或无线线网络传传递给数数据处理理系统进行智能能分析和和处理；2.视频监控控用户随时时随地通通过3G手机或电电脑可以以观看到到农业现场场的实际影影像，对对农作物物生长进进程进行行远程监监控；3.数据存储储系统可对对历史数数据进行行存储，，形成知知识库，，以备随随时进行行处理和和查询；；4.数据分析析系统将采采集到的的数值通通过直观观的形式式向用户户展示时时间分布布状况（（折线图图）和空空间分布布状况（（场图）），提供供日报、、月报等等历史报报表；系统统主主要要功功能能（（2）5.远程程控控制制用户户在在任任何何时时间间、、任任何何地地点点通通过过任任意意能能上上网网终终端端均均可可实实现现对对农业业现现场场各种种设设备备进进行行远远程程控控制制开开关关；；6.错误误报报警警系统统允允许许用用户户制制定定自自定定义义的的数数据据范范围围，，超超出出范范围围的的错错误误情情况况会会在在系系统统中中进进行行标标注注，，以以达达到到报报警警的的目目的的；；7.统一一认认证证系统统实实现现统统一一认认证证、、集集中中管管理理控控制制，，包包括括用用户户管管理理、、设设备备管管理理、、认认证证管管理理、、权权限限管管理理等等功功能能；；8.手机机监监控控3G手机机上上可可以以实实现现与与电电脑脑终终端端同同样样功功能能，，实实时时查查看看各各种种由由传传感感器器传传来来的的数数据据，，并并能能调调节节农业业现现场场的的喷淋淋、、卷卷帘帘、、风风机机等等各各种种设设备备智能能大大棚棚规规模模部部署署网络络拓拓扑扑智能能大大棚棚规规模模规规模模部部署署时时充充分分考考虑虑降降低低设设备备投投资资，，在网网络络组网网方面面采采取取了了多多种种制制式式，，远远程程通通讯讯可采用用3G无线线网网络络，，近近距距离离传传输输采采取取无无线线ZigBee模式式和和有有线线RS485模式式相相结结合合，，保保证证网网络络系系统统的的稳稳定定运运行行。。控制制器器采集集器器采集集器器采控控器器可可以以多多大大棚棚共共用用边缘缘网网关关采控控器器业务务平平台台—主界界面面业务务平平台台界界面面—远程程控控制制手机机客客户户端端-实时时状状态态和和远远程程控控制制管理理员员门门户户：：分分级级管管理理，，规规模模化化运运营营采用用运运营营管管理理员员、、电电信信管管理理员员、、单单位位管管理理员员三三级级管管理理架架构构。。明明确确管管理理职职责责，，方方便便业业务务开开展展。。智能能农农业业信信息息化化系系统统特特色色是一一种种基基于于融融合合传传感感网网、、物物联联网网、、互互联联网网环环境境的的智智能能农农业业解解决决方方案案，，是是电电信信服服务务的的新新模模式式。。实现现传传感感器器无无线线接接入入（（Zigbee）；；实现现与与全全球球眼眼、、短短信信等等多多种种电电信信能能力力的的无无缝缝集集成成；；实现现视视频频展展示示、、传传感感器器数数据据可可视视化化展展示示和和远远程程控控制制；；实现现基基