物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)的普及和應(yīng)用

1、 物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)的普及和應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)這個詞，國內(nèi)外普遍公認(rèn)的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID時最早提出來的。在2005年國際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布的同名報告中，物聯(lián)網(wǎng)的定義和范圍已經(jīng)發(fā)生了變化，覆蓋范圍有了較大的拓展，而不再只是基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)。自2009年8月溫家寶總理提出“感知中國”以來, 物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，寫入“政府工作報告”，“物聯(lián)網(wǎng)”在中國受到了全社會的極大關(guān)注，其程度是美國、歐盟、以及其他各國不可比擬的?！熬?xì)化農(nóng)業(yè)” 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案“農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”，就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)

2、生產(chǎn)經(jīng)營管理中的具體應(yīng)用，通過操作終端及傳感器采集各類農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，通過無線傳感器網(wǎng)、移動通信無線網(wǎng)、有線網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)信息傳輸，通過作業(yè)終端實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程全監(jiān)控與管理?！稗r(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”既能改變粗放的農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理方式，也能提高農(nóng)作物疫情疫病防控能力，確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，引領(lǐng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展。針對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提出新的建設(shè)目標(biāo)：利用物聯(lián)網(wǎng)信息化手段進(jìn)行農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)測，掌握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的動態(tài)，監(jiān)測農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的成本收益變化，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動提供分析。提高農(nóng)業(yè)市場監(jiān)管的電子化、網(wǎng)絡(luò)化水平，公開一站式服務(wù)，提高工作效率，降低企業(yè)成本。利用信息化為決策支持、生產(chǎn)經(jīng)營服務(wù)，實(shí)現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測、先兆預(yù)警等。加強(qiáng)農(nóng)

3、業(yè)信息化服務(wù)體系，提高信息化裝備，健全信息服務(wù)隊(duì)伍，延伸信息網(wǎng)絡(luò)，提高信息服務(wù)能力。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)解決方案架構(gòu)：針對以上三點(diǎn)建設(shè)目標(biāo)，提出農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)解決方案，如下圖所示：圖1：移動智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)解決方案系統(tǒng)采用三層架構(gòu)，分別由感知層、傳輸層、應(yīng)用層構(gòu)成，其功能如下：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)感知層該層的主要任務(wù)是將大范圍內(nèi)的現(xiàn)實(shí)世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等的各種物理量通過各種手段，實(shí)時并自動化的轉(zhuǎn)化為虛擬世界可處理的數(shù)字化信息或者數(shù)據(jù)。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)所采集的信息主要有如下種類：(1)農(nóng)業(yè)傳感信息：如溫度、濕度、壓力、氣體濃度、生命體征等;(2)農(nóng)業(yè)物品屬性信息：如物品名稱、型號、特性、價格等;(3)農(nóng)業(yè)工作狀態(tài)信息

4、：如儀器、設(shè)備的工作參數(shù)等;(4)農(nóng)業(yè)地理位置信息：如物品所處的地理位置等;信息采集層的主要任務(wù)是對各種信息進(jìn)行標(biāo)記，并通過傳感等手段，將這些標(biāo)記的信息和現(xiàn)實(shí)世界的物理信息進(jìn)行采集，將其轉(zhuǎn)化為可供處理的數(shù)字化信息。信息采集層涉及的技術(shù)有：二維碼標(biāo)簽和識讀器、RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器、終端、傳感器網(wǎng)絡(luò)等。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳輸層該層的主要任務(wù)是將農(nóng)業(yè)信息采集層采集到的農(nóng)業(yè)信息，通過各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行匯總，將大范圍內(nèi)的農(nóng)業(yè)信息整合到一起，以供處理。傳輸層是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞和大腦信息傳遞和處理。網(wǎng)絡(luò)層包括通信與互聯(lián)網(wǎng)的融合網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)管理中心、信息中心和智能處理中心等。信息匯總層涉及的技

5、術(shù)有：有線網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)等。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層該層的主要任務(wù)是將信息匯總，層匯總而來的信息進(jìn)行分析和處理，從而對現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)時情況形成數(shù)字化的認(rèn)知。應(yīng)用層是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的“社會分工”與農(nóng)業(yè)行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)廣泛智能化。公司將物聯(lián)網(wǎng)作為推進(jìn)產(chǎn)業(yè)信息化進(jìn)程的重要戰(zhàn)略，在實(shí)際發(fā)展中落實(shí)物聯(lián)網(wǎng)于各個產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用。農(nóng)業(yè)作為關(guān)系著國計民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)其信息化、智慧化的程度則尤為重要。公司通過對物聯(lián)網(wǎng)的跟蹤研究及應(yīng)用，將從物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)中提出新的應(yīng)用模式與應(yīng)用場景。應(yīng)用場景1-建立合理、高效、穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是一個以自然生態(tài)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的人工生態(tài)系統(tǒng)，它遠(yuǎn)比自然生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，生物種類少，食物鏈短

6、，自我調(diào)節(jié)能力較弱，易受自然氣候、病蟲害、雜草生長的影響。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不穩(wěn)定性，很大程度上受自然環(huán)境的約束，因而應(yīng)創(chuàng)造良好的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，才能取得較佳的經(jīng)濟(jì)效益。良好的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境有賴于森林、草原、水域等生態(tài)系統(tǒng)的支持、保護(hù)和調(diào)節(jié)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)就其生產(chǎn)力來說應(yīng)當(dāng)比自然生態(tài)系統(tǒng)更高，因此除太陽光照外，還必須加入輔助能，如農(nóng)機(jī)、化肥、農(nóng)藥、排灌、收獲、運(yùn)輸、加工等，通過人類的勞動和管理，只有不斷地調(diào)整和優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，才能以較少的投入，得到最大的產(chǎn)出。公司通過集成大量科學(xué)合理的采用各傳感器、視頻設(shè)備、GIS地理信息技術(shù)、GPS定位技術(shù)、建設(shè)一個智能分析模型，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境信息化管理平臺，

7、能夠在互聯(lián)網(wǎng)及桌面電腦、智能手機(jī)等終端上進(jìn)行系統(tǒng)訪問與管理各個設(shè)備。生態(tài)管理系統(tǒng)平臺架構(gòu)圖如下：圖2：生態(tài)管理系統(tǒng)平臺將前端各類傳感器、后臺綜合分析管理平臺進(jìn)行科學(xué)集成，形成智能化的生態(tài)管理系統(tǒng)平臺，前端各類傳感器主要包含有三類：:1.電化學(xué)離子敏傳感器：土壤N、P、K, 重金屬含量快速檢測.2.生物傳感器：快速檢測、高致性細(xì)菌.3.氣敏傳感器：農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、氣體污染、排放監(jiān)測 .應(yīng)用場景2-改善與提高生產(chǎn)系統(tǒng)工作效率的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程管理基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，公司提出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程管理解決方案。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程管理的目標(biāo)是利用物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)改善生產(chǎn)系統(tǒng)的工作效率、提高投入資源的附加值、減少不必要的浪費(fèi)及資源損

8、耗，從而滿足客戶需求。同時實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)過程與管理，達(dá)到到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程管理與提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)競爭力的目標(biāo)。該系統(tǒng)解決方案主要功能如下：標(biāo)準(zhǔn)化管理組織標(biāo)準(zhǔn)化將每個成員的職責(zé)及工作調(diào)配加以標(biāo)準(zhǔn)化，使組織的運(yùn)作在成員各司其職、分工協(xié)作下發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的力量。物料標(biāo)準(zhǔn)化以減少資源浪費(fèi)便于管理。作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化制定各項(xiàng)工作流程與注意事項(xiàng)。管理標(biāo)準(zhǔn)化建立各項(xiàng)管理指標(biāo)，并以此作為評價實(shí)際作業(yè)的依據(jù)，了解實(shí)際運(yùn)作的水平，并進(jìn)行調(diào)整和控制。精耕細(xì)作管理“精耕細(xì)作”在一定面積的土地上，投入較多的生產(chǎn)資料和勞動，采用先進(jìn)的技術(shù)，進(jìn)行細(xì)致的土地耕作，以提高單位面積產(chǎn)量。設(shè)施農(nóng)業(yè)管理設(shè)施農(nóng)業(yè)是利用人工建造的設(shè)施，使傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)逐步擺脫自

9、然的束縛，走向現(xiàn)代工廠化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必由之路，同時也是農(nóng)產(chǎn)品打破傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的季節(jié)性，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的反季節(jié)上市，進(jìn)一步滿足多元化、多層次消費(fèi)需求的有效方法。設(shè)施農(nóng)業(yè)在農(nóng)林牧副漁業(yè)所占比重標(biāo)志著農(nóng)業(yè)的進(jìn)化程度，是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級的重要標(biāo)志。健康種植采用科學(xué)的種植方法與管理，實(shí)現(xiàn)健康種植，提高農(nóng)作物的品質(zhì)與產(chǎn)量，為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)增加與效益。技術(shù)實(shí)現(xiàn)方面，公司通過采用各傳感器、視頻設(shè)備、GIS地理信息技術(shù)、GPS定位技術(shù)、二維碼技術(shù)、并建設(shè)一個智能分析模型，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程信息化管理平臺，實(shí)現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)及桌面電腦、智能手機(jī)等終端上進(jìn)行系統(tǒng)訪問與管理各個設(shè)備。圖3：生產(chǎn)過程平臺應(yīng)用場景3-控制危害與損失的農(nóng)產(chǎn)品安全管

10、理公司提出的農(nóng)產(chǎn)品安全管理系統(tǒng)，主要功能是對農(nóng)產(chǎn)品安全進(jìn)行全程監(jiān)控管理，為企業(yè)農(nóng)產(chǎn)品安全提升到新的高度，從而向消費(fèi)者提供安全、可靠、高質(zhì)量的農(nóng)產(chǎn)品。系統(tǒng)主要功能如下：質(zhì)量安全管理農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理以農(nóng)業(yè)企業(yè)檔案數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，圍繞“生產(chǎn)、庫存、銷售”三條主線，對農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)活動、銷售狀況實(shí)施電子化管理。物流運(yùn)輸安全管理基于物聯(lián)網(wǎng)物流運(yùn)輸管理是采用信息化、智能化、可視化等先進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特征。采用最新的紅外、激光、無線、編碼、識別、定位、傳感器、RFID等高新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸安全。供應(yīng)鏈可追溯安全管理為了使消費(fèi)者充分了解農(nóng)產(chǎn)品的種源情況、生產(chǎn)基地環(huán)境質(zhì)量、生產(chǎn)操作過程、用料用藥情況、加工銷

11、售過程等各個環(huán)節(jié)，結(jié)合目前先進(jìn)的條碼技術(shù)對農(nóng)產(chǎn)品的流通進(jìn)行編碼，從而建立安全的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)全程追溯管理。公司通過一系列技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的安全管理：質(zhì)量安全管理質(zhì)量安全管理采用各傳感器、視頻設(shè)備、GIS地理信息技術(shù)、GPS定位技術(shù)、二維碼技術(shù)、并建設(shè)一個智能分析模型，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)質(zhì)量安全管理平臺，能夠在互聯(lián)網(wǎng)及桌面電腦、智能手機(jī)等終端上進(jìn)行系統(tǒng)訪問與管理各個設(shè)備。物流運(yùn)輸安全管理基于GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)、RFID技術(shù)、傳感技術(shù)、GIS等多種技術(shù)，在物流過程中實(shí)現(xiàn)實(shí)時車輛定位、運(yùn)輸物品監(jiān)控，在線調(diào)度與配送可視化與管理，可實(shí)現(xiàn)與物流作業(yè)系統(tǒng)、生產(chǎn)信息、訂單信息對接，從而實(shí)現(xiàn)自動化、智能化。圖4：物流運(yùn)

12、輸安全管理供應(yīng)鏈可追溯：系統(tǒng)采用二維碼技術(shù)、RFID技術(shù)、GIS與GPS技術(shù)實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈可追溯平臺，能夠在互聯(lián)網(wǎng)及桌面電腦、智能手機(jī)等終端上進(jìn)行系統(tǒng)訪問。圖5：智能終端追溯示意應(yīng)用場景4-物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)裝備與設(shè)施管理隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)快速發(fā)展和裝備大量使用，各種農(nóng)業(yè)等設(shè)施裝備的問題日益突出，事故隱患增加。為進(jìn)一步提升設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備安全及生產(chǎn)水平，需要建設(shè)一套完善的農(nóng)業(yè)裝備管理系統(tǒng)來滿足日益發(fā)展的需要。設(shè)施裝備是設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)條件。加強(qiáng)設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備的維護(hù)管理，減輕氣候劇烈變化對設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來的不利影響，為確保農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)供應(yīng)正常。公司基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)裝備與設(shè)施管理的目標(biāo)是利用物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)裝備與設(shè)施管理，提高投入資源的附加值、減少資源損耗。同時實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)裝備與設(shè)施管理達(dá)到農(nóng)業(yè)裝備與設(shè)施管理目標(biāo)與提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)競爭力。該解決方案使用的主要技術(shù)手段為：采用傳感器、視頻監(jiān)