中國電信智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用介紹

中國電信北京研究院2011年4月,中國電信智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用介紹,市場環(huán)境分析,目錄,平臺開發(fā)進展和合作建議,應(yīng)用案例介紹,智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)介紹,農(nóng)業(yè)的地位與發(fā)展趨勢,農(nóng)業(yè)作為第一產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)我國農(nóng)業(yè)發(fā)展需要從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃的建議提出“推進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)”的戰(zhàn)略胡錦濤總書記在2010年兩院院士大會上指出，要大力發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學技術(shù)，推進農(nóng)業(yè)信息化、數(shù)字化、精準化中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃的建議提出要加快發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，推進農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營專業(yè)化、標準化、規(guī)?；?、集約化,物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的結(jié)合點,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)人們獲取農(nóng)田信息的方式有限，主要是通過人工測量，過程耗時耗力，而且不實時農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依靠人力、牲畜、機械，規(guī)?；a(chǎn)能力低，而且缺乏統(tǒng)一的標準和流程,物聯(lián)網(wǎng)通過使用傳感器網(wǎng)絡(luò)(物聯(lián)網(wǎng))可以快速、實時、精確獲取農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)采集的信息被傳送到后臺處理中心，分析后可以進行精準、大規(guī)模、自動化管理與控制,物聯(lián)網(wǎng)促進農(nóng)業(yè)信息化，將智能化、自動化、精準化、規(guī)?；嵘礁叩乃?，成為現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)的重要支撐。,現(xiàn)有農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用場景,溫室大棚環(huán)境信息采集和控制實時測量空氣、土壤的濕度、濕度等環(huán)境參數(shù)，并進行自動化調(diào)節(jié)，從而達到增加作物產(chǎn)量、改善品質(zhì)、調(diào)節(jié)生長周期、提高經(jīng)濟效益的目的。動植物生物信息監(jiān)測對牲畜家禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖、稀有動物的生活習性、環(huán)境、生理狀況等進行觀測監(jiān)測農(nóng)作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。節(jié)水灌溉系統(tǒng)利用傳感器感應(yīng)土壤的水分，控制灌溉系統(tǒng)的閥門打開、關(guān)閉，從而達到自動節(jié)水灌溉的目的。農(nóng)產(chǎn)品安全溯源應(yīng)用利用RFID和二維碼等技術(shù)對農(nóng)產(chǎn)品進行標識和管理，監(jiān)控和記錄所有產(chǎn)品流通環(huán)節(jié)，為政府執(zhí)法人員、企業(yè)以及消費者提供溯源糧食儲存、冷鏈運輸?shù)鹊?現(xiàn)有傳感網(wǎng)信息監(jiān)控組網(wǎng)模式,“近程”和“遠程”的概念是相對的，一般近程指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場局域范圍內(nèi)應(yīng)用，而遠程則是通過電信運營商的公共通信網(wǎng)（互聯(lián)網(wǎng)或移動網(wǎng)）進行數(shù)據(jù)傳輸和實現(xiàn)控制。傳統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)的特點與局限性：（1）從監(jiān)測現(xiàn)場到使用者之間，需要專用線路連接，對遠離社區(qū)和偏僻的現(xiàn)場進行監(jiān)測，不僅投入大，有時甚至在技術(shù)上難以實現(xiàn)；（2）難以實現(xiàn)移動辦公和遠程監(jiān)控，現(xiàn)代管理人員經(jīng)常外出，需要隨時跟蹤信息變化;跨地區(qū)，甚至跨國際間資料共享，已是現(xiàn)代信息社會必然的發(fā)展趨勢；（3）難以形成網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測，數(shù)據(jù)采集覆蓋面小,代表性差。,近程和遠程監(jiān)控技術(shù)的比較,農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟和和諧社會的基礎(chǔ)、多年中央一號文件的對象我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)從手工農(nóng)業(yè)逐步向機械農(nóng)業(yè)過渡，并逐步實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化信息技術(shù)的應(yīng)用將為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展注入新的活力智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化成為新一輪農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主要特色物聯(lián)網(wǎng)“十二五”規(guī)劃鎖定十大重點領(lǐng)域，其中包含精細農(nóng)牧業(yè),市場環(huán)境總述,目前社會上的農(nóng)業(yè)行業(yè)信息化產(chǎn)品較為零散、薄弱，中國電信作為運營商，在統(tǒng)領(lǐng)相關(guān)應(yīng)用，打造集成平臺，推進農(nóng)業(yè)信息化方面具有先天優(yōu)勢。,市場環(huán)境分析,目錄,平臺開發(fā)進展和合作建議,應(yīng)用案例介紹,智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)介紹,中國電信的積極探索黑龍江智能大棚,佳木斯建三江農(nóng)場是中國最大的糧食產(chǎn)地，是國家級的現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)核心示范區(qū)。目前，該農(nóng)場大部分大棚的工業(yè)化水平仍較低，希望能夠借用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將農(nóng)業(yè)智能化提高到一個更好的層面，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的智能化監(jiān)控。2010年3月開始，中國電信在黑龍江佳木斯建三江前進、勝利、七星等多個農(nóng)場建立了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項目基地，進行“智能農(nóng)業(yè)大棚”應(yīng)用試點。,試點示范系統(tǒng)組成,系統(tǒng)通過在農(nóng)業(yè)大棚現(xiàn)場布置光照、溫度等無線傳感器和攝像頭、控制器，實現(xiàn)管理者在任何可上網(wǎng)的地方通過中國電信的3G手機或者PC機實時掌控和管理大棚現(xiàn)場環(huán)境用戶可實時查看大棚內(nèi)的光照、溫濕度等數(shù)據(jù)；觀看數(shù)據(jù)分布彩虹圖（如溫度場）；通過網(wǎng)絡(luò)攝像頭觀察現(xiàn)場情況；在測量數(shù)據(jù)超過正常范圍時可以自動告警；可遠程控制澆灌、卷簾等設(shè)備,前端傳感采集設(shè)備構(gòu)成（七星農(nóng)場）,系統(tǒng)共包含19個數(shù)據(jù)傳感器和2個視頻采集攝像頭，19個傳感器涉及溫度、濕度、土壤含水量、光照四個環(huán)境參數(shù)：土壤含水量傳感器部署3個采集點，每個點包含淺層土壤（土下2cm）土壤含水量傳感器一個，深層土壤（土下5cm）土壤含水量傳感器一個溫度傳感器部署3個采集點每個點包含淺層土壤溫度探測器一個（土下2cm），地表溫度探測器一個，空氣溫度傳感器一個濕度傳感器部署2個采集點每個點一個傳感器光照傳感器部署2個采集點每個點一個傳感器,6月12日中央領(lǐng)導李長春現(xiàn)場視察并提出殷切希望：請中央電視臺進行現(xiàn)場專訪，希望該項目能盡快在全國推廣應(yīng)用。,7月13日中央臺新聞聯(lián)播，7月16日焦點訪談再次報道,9月6日中央政治局常委賀國強蒞臨黑龍江農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基地視察，并親自操控智能溫室大棚。,領(lǐng)導關(guān)懷,領(lǐng)導關(guān)懷和社會關(guān)注,領(lǐng)導關(guān)懷與社會關(guān)注,黑龍江省委書記吉炳軒:”黑龍江電信農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基地建設(shè)已初見成效，要以此為標桿，立即組織省內(nèi)其他農(nóng)業(yè)市、縣相關(guān)單位到這里觀摩學習，迅速將智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基地項目成果復制、推廣，以加快黑龍江農(nóng)業(yè)信息化的產(chǎn)業(yè)升級步伐?！?農(nóng)業(yè)部張?zhí)伊指辈块L強調(diào)指出，“信息化與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的緊密結(jié)合，對農(nóng)業(yè)促進國民經(jīng)濟社會平穩(wěn)較快發(fā)展至關(guān)重要，今后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，要充分發(fā)揮科技支撐作用，不斷提高農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新能力，切實加快傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展步伐”。,試點項目應(yīng)用成效,經(jīng)過試用，據(jù)試點客戶專家介紹，該系統(tǒng)具有良好的科技貢獻作用：農(nóng)場管理人員可以隨時隨地了解農(nóng)業(yè)現(xiàn)場環(huán)境并可遠程控制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，提高了生產(chǎn)效率和信息化管理水平，節(jié)省了人力投入；對種植過程進行全程管控，并實現(xiàn)精確化管理，可有效提升壯秧率5-10%，進而提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)出率；把分散在各地的生產(chǎn)場地集中管理，使農(nóng)墾的工業(yè)化水平在更大范圍內(nèi)得以復制和提升，有力地促進了國家現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)和小城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的實施；,十七屆三中全會明確將現(xiàn)代的設(shè)施農(nóng)業(yè)和規(guī)模農(nóng)業(yè)作為重點扶持對象國家對于信息化支撐行業(yè)增產(chǎn)增效著力支持湖南獲批“兩型社會”綜合配套改革試點，對于節(jié)能減排的推行至關(guān)重要；農(nóng)業(yè)節(jié)能增效是其中的核心要義之一湖南農(nóng)業(yè)字上世紀80年代以來一直發(fā)展以雜交水稻為核心的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科研，近年來更加大對設(shè)施農(nóng)業(yè)科技的投入力度中國電信湖南公司支撐地方政府推動十大信息化工程，農(nóng)業(yè)信息化的推動首當其沖2009年在湖南省農(nóng)業(yè)廳下屬的湖南省優(yōu)質(zhì)果茶良種繁育場進行試點示范應(yīng)用,中國電信積極探索-湖南智能溫室,部署情況,現(xiàn)場部署示意圖,通過傳感器、控制器并借助下一代互聯(lián)網(wǎng)和信息服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)精細農(nóng)業(yè),智能感知與控制,IPv6網(wǎng)絡(luò),執(zhí)行器,Zigbee(2.4GHz),視頻,SIP,SIP,無線控制器,采集上位機,下一代互聯(lián)網(wǎng)傳送,信息應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng),SIP,自動感知，并聯(lián)原有控制系統(tǒng)，增加智能控制,更大地址空間、更安全、并可以永遠在線,公共服務(wù)平臺，可從任何地點基于任何Web終端進行訪問控制,Zigbee(2.4GHz),試點系統(tǒng)構(gòu)成,應(yīng)用于農(nóng)業(yè)智能溫室監(jiān)控支持IPv4/IPv6雙棧協(xié)議固網(wǎng)、移動網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)融合應(yīng)用主要功能視頻查看植物生長態(tài)勢實時采集大棚內(nèi)外溫濕度、光照、CO2濃度、灌溉水量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)遠程控制天窗、邊窗、遮陽網(wǎng)、水簾、風機、加溫器、噴灌及施肥等外部執(zhí)行設(shè)備查詢和播放錄像社會影響國內(nèi)首個基于IPv6的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用榮獲2009中國農(nóng)村信息最佳解決方案獎項,試點系統(tǒng)功能和應(yīng)用成效,市場環(huán)境分析,目錄,平臺開發(fā)進展和合作建議,應(yīng)用案例介紹,智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)介紹,智能農(nóng)業(yè)信息化平臺,面對各地不斷涌現(xiàn)的智能農(nóng)業(yè)信息化需求，集團積極組織北京研究院研究和開發(fā)了一套智能農(nóng)業(yè)信息化平臺，該平臺具備如下特點：規(guī)范性：首次規(guī)范了各類傳感器和控制器的數(shù)據(jù)幀格式，并制定了技術(shù)規(guī)范，便于實現(xiàn)在規(guī)模部署時的多傳感網(wǎng)廠家選擇和競爭，降低設(shè)備采購成本，目前已經(jīng)完成對接的有4家傳感網(wǎng)廠商共性平臺：智能農(nóng)業(yè)信息化平臺的設(shè)計不僅僅針對智能大棚應(yīng)用，而是面向貫穿農(nóng)業(yè)各環(huán)節(jié)的多應(yīng)用進行設(shè)計的，可以形成農(nóng)業(yè)行業(yè)共性服務(wù)平臺，并以SaaS服務(wù)模式打造大農(nóng)業(yè)、大平臺的服務(wù)理念。目前該平臺已經(jīng)完成研發(fā)，可以有力支持集團提出的產(chǎn)品型行業(yè)應(yīng)用的試驗3G物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用：研究和開發(fā)了針對Andriod、WindowsMobile、Brew三套操作系統(tǒng)的手機客戶端，可以有效拉動天翼手機的推廣。同時在農(nóng)業(yè)現(xiàn)場接入前端，支持采用3G無線接入，同時促進3G無線寬帶的銷售,個性化呈現(xiàn)門戶行業(yè)共性服務(wù)平臺通信服務(wù)+信息運營融合固定和移動互聯(lián)網(wǎng)能力規(guī)范化底層傳感器和控制器接口，支撐分級分域組網(wǎng),智能大棚,智能灌溉,智能倉儲,智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)構(gòu)成,系統(tǒng)主要功能（1）,1.數(shù)據(jù)采集：農(nóng)業(yè)現(xiàn)場溫度、濕度、光照度、土壤含水量等數(shù)據(jù)通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)傳遞給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行智能分析和處理；2.視頻監(jiān)控用戶隨時隨地通過3G手機或電腦可以觀看到農(nóng)業(yè)現(xiàn)場的實際影像，對農(nóng)作物生長進程進行遠程監(jiān)控；3.數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)可對歷史數(shù)據(jù)進行存儲，形成知識庫，以備隨時進行處理和查詢；4.數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)將采集到的數(shù)值通過直觀的形式向用戶展示時間分布狀況（折線圖）和空間分布狀況（場圖），提供日報、月報等歷史報表；,系統(tǒng)主要功能（2）,5.遠程控制用戶在任何時間、任何地點通過任意能上網(wǎng)終端均可實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)現(xiàn)場各種設(shè)備進行遠程控制開關(guān)；6.錯誤報警系統(tǒng)允許用戶制定自定義的數(shù)據(jù)范圍，超出范圍的錯誤情況會在系統(tǒng)中進行標注，以達到報警的目的；7.統(tǒng)一認證系統(tǒng)實現(xiàn)統(tǒng)一認證、集中管理控制，包括用戶管理、設(shè)備管理、認證管理、權(quán)限管理等功能；8.手機監(jiān)控3G手機上可以實現(xiàn)與電腦終端同樣功能，實時查看各種由傳感器傳來的數(shù)據(jù)，并能調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)現(xiàn)場的噴淋、卷簾、風機等各種設(shè)備,智能大棚規(guī)模部署網(wǎng)絡(luò)拓撲,智能大棚規(guī)模規(guī)模部署時充分考慮降低設(shè)備投資，在網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方面采取了多種制式，遠程通訊可采用3G無線網(wǎng)絡(luò)，近距離傳輸采取無線ZigBee模式和有線RS485模式相結(jié)合，保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。,控制器,采集器,采集器,采控器可以多大棚共用,邊緣網(wǎng)關(guān),采控器,業(yè)務(wù)平臺主界面,業(yè)務(wù)平臺界面遠程控制,手機客戶端-實時狀態(tài)和遠程控制,管理員門戶：分級管理，規(guī)?；\營,采用運營管理員、電信管理員、單位管理員三級管理架構(gòu)。明確管理職責，方便業(yè)務(wù)開展。,智能農(nóng)業(yè)信息化系統(tǒng)特色,是一種基于融合傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的智能農(nóng)業(yè)解決方案，是電信服務(wù)的新模式。實現(xiàn)傳感器無線接入（Zigbee）；實現(xiàn)與全球眼、短信等多種電信能力的無縫集成；實現(xiàn)視頻展示、傳感器