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1、现代农业物联网,汇报内容,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,一、农业物联网,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,传统农业方式的转变,强调：数值化、装备化、集约化、自动
2、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,农业物联网：通过对农作物生命体特征、生长环境（土壤、水质、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,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
3、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
4、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，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
5、,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
6、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基础上的现场总线控制系统（FCS）具有开放性、可互操作性
7、、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，对环境条件也有不同要求，因此农业生产是一个复杂、
8、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、农业物联网关键技术和产品,4、信息处理技术和产品,
9、（1）农业专家系统,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（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的控制，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进行自动调控。
10、,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,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
11、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，
12、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,温湿度传感节点,环境设备监测传感节点,光照传感节点,安防、人员管理传感节点,RFID读写设备节点,温室大棚出入口,自动控制设备,控制节点,无线链接基地信息管理中心,无线传感网网关,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
13、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,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
14、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,（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，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。,6、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
15、下的温度控制决策模型,6、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、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,6、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；,7、农产品
16、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,7、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,腐败,（2）溯源电子秤系列产品,三、农业物联网解决方案,7、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
17、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
18、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、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
19、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%，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
20、、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
21、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
22、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
23、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,（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、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
24、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
25、,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实施工程,围绕园区农业生产管理、事务管理、信息服务和综合展示的业务需求，从园区智能监控、农产品安全、科技服务、技术推广等方面建立和完善面向园区管理、生产基地、农业企业、生产经营单位和
26、社会公众的信息交互与共享平台。,一个门户两个中心三个平台,（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实施工程,门户网站,（3）平谷区美丽智慧乡村集成创新试点建设项目,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,业务构成：物联网+电子商务+溯源管理+其他应用,北京市委书记郭金龙、国务院副总经理汪洋先后去基地参观考察，并对试点工作给与了充分肯定。,（3）平谷区美丽智慧乡村集成创新试点建设项目,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,全面掌握作物生长环境信息提升园区科技服务能力提
27、高农户科技水平掌握园区的产业发展现状推动产业持续发展增强园区示范功能,（4）经济社会效益,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,四、农业物联网典型案例,7、现代都市农业物联网技术应用总体规划与实施工程,现代都市农业运用物联网技术，通过智能控制算法、温室环境预测模型、园艺作物生长发育模型以及病虫害防治系统等，为作物提供最佳的生长环境。实现都市农业的园艺化、设施化、工厂化生产方式，进而适应现代化都市生存与发展的需要。,（1）第十一届世界葡萄大会,四、农业物联网典型案例,7、现代都市农业物联网技术应用总体规划与实施工程,智能温室以面向未来的技术、设备及产业预期为主题，基于物联网、云计算的智能控制技术、面向未来的栽培工艺及自然气候环境对葡萄产业的作用等方面，集成智能控制算法、温室环境预测模型、园艺作物生长发育模型及病害预测模型等对作物生产环境进行智能监控，示范推广了农业高科技在未来都市农业产业发展中的作用。,在第十一届世界葡萄大会期间，北京市委领导、延庆县领导和中外游人参观了智能温室，深入了解了现代农业信息技术在都市农业生产中的应用。智能温室荣获2014世界葡萄大会“建设者奖”荣誉。,（2）经济社会效益,四、农业物联网典型案例,7、现代都市农业物联网技术应用总体规划与实施工程,
