物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的推廣

1、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的推廣,,物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)及政策背景物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)及成功案例物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),提綱,第2頁,8月7日，溫家寶總理在無錫就“感知中國”的談話，掀起了傳感網(wǎng)的巨大浪潮。10月27日，工信部部長李毅中在《科技日?qǐng)?bào)》撰文提出，啟動(dòng)”傳感網(wǎng)絡(luò)“的研發(fā)應(yīng)用，并將其上升到”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)“的高度。11月3日，溫家寶總理在人民大會(huì)堂向首都科技界發(fā)表“讓科技引領(lǐng)中國可持續(xù)發(fā)展”的文章，指出：要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵

2、技術(shù)。12月27日，溫家寶總理在接受新華社記者采訪時(shí)，再次把物聯(lián)網(wǎng)提到”占領(lǐng)新型產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)，決定國家未來“的高度。3月5日，溫家寶工作報(bào)告首次提及物聯(lián)網(wǎng)：特別指出要大力培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。要加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用。4月9日，工業(yè)和信息化部部長李毅中出席2010年經(jīng)貿(mào)形勢(shì)報(bào)告會(huì)時(shí)表示，要大力發(fā)展3G、物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)，同時(shí)，也要提高警惕，不能受制于人。,政策大事記,第3頁,10月8日，無錫向國務(wù)院申建”國家傳感網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)“，總面積

3、達(dá)20平方公里11月17日，福建省黃小晶省長要求即刻成立福建省物聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)小組及辦公室。1月2日，上海市商務(wù)委連發(fā)兩項(xiàng)通知，表示將從2010年起實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)體系，政府出資帶動(dòng)，提升上?，F(xiàn)代物流業(yè)的服務(wù)升級(jí)。1月7日，廣東省常務(wù)副省長黃龍?jiān)票硎?，建立傳感網(wǎng)打造”智慧廣東“。1月12日，北京市市長郭金龍指出，發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提高首都信息化應(yīng)用水平。1月28日，山東省政府工作報(bào)告首次提及加快物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的研究。4月1日，《江蘇省

4、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要（2009~2012年）》出臺(tái)。6月10日，全國首家實(shí)體運(yùn)作物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院在江南大學(xué)掛牌成立。江蘇省委常委、市委書記楊衛(wèi)澤為學(xué)院揭牌。7月28日，2010年安徽省農(nóng)村物聯(lián)網(wǎng)高峰論壇暨安徽省新農(nóng)村物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)研究中心成立,政府大事記,第4頁,利用信息化 和工業(yè)化技術(shù)感知中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的國家安全,物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵詞,第5頁,從私域網(wǎng)到廣域網(wǎng),第6頁,,物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)及政策背景物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)

5、物聯(lián)網(wǎng)及成功案例物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),提綱,第7頁,——摘自易觀國際,WSN技術(shù)原理,,第8頁,,,30-100美元（模塊）,成本相對(duì)較高,覆蓋廣、質(zhì)量好,大范圍語音和數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用,無線通信,約20美元,高功耗、協(xié)議開銷大、需要接入點(diǎn),使用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)、高速率、組網(wǎng)靈活（前向、后向兼容）,Web/Email/Video等相關(guān)應(yīng)用,WiFi（802.11b),50美分左右,缺少安全性規(guī)范和完善的標(biāo)準(zhǔn),可靠、電源和成本優(yōu)勢(shì)、組網(wǎng)方便,家庭、樓宇自動(dòng)化以

6、及監(jiān)控類應(yīng)用,ZigBee,5-50美分,無處理能力，單向,成本低、無功耗,物流、軍事、防偽等多種行業(yè),無源RFID,低于5美元,以移動(dòng)電話為中心，每網(wǎng)最多8個(gè)節(jié)點(diǎn),應(yīng)用較多、成本較低且方便使用,替代有線：遙感勘測(cè)、移動(dòng)電子商務(wù)、數(shù)字電子設(shè)備、工業(yè)控制、智能化建筑、家庭和辦公自動(dòng)化、電子商務(wù)、無線公文包、軍事,藍(lán)牙,節(jié)點(diǎn)成本,缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn),主要應(yīng)用,主要技術(shù),,,,,,無線傳輸技術(shù),——摘自某研究報(bào)告,*zigbee實(shí)際的售價(jià)在100元以

7、上,第9頁,傳感器的技術(shù)評(píng)估,功耗:準(zhǔn)確性 0點(diǎn)漂移標(biāo)定可靠性結(jié)構(gòu)和環(huán)境影響成本個(gè)性化,第10頁,信息來源：ETSI M2M TC,整體框架,ITU-T SG13USN網(wǎng)絡(luò)的需求和架構(gòu)設(shè)計(jì)ETSI M2M TCM2M需求和功能架構(gòu)ISO/IEC JTC1 SC6 SGSNSN研究報(bào)告,WSN/RFID,IEEE802.15低速近距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IETF 6LoWPAN ROLL基于IEEE802.15.

8、4的IPv6，低功耗有損網(wǎng)絡(luò)路由EPCGlobal GS1RFID標(biāo)識(shí)和解析EPC Global召開了有關(guān)ONS(Object Name Service) 的路由和命名問題的討論,智能電網(wǎng)/計(jì)量,電信網(wǎng),FCC：美國智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE：P2030：智能電網(wǎng)Guide 802.15.4g：智能電網(wǎng)近距離無線標(biāo)準(zhǔn)CEN/CENELEC/ETSI歐洲智能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn),3GPP SA1/SA2/RAN2M2M優(yōu)化需求

9、網(wǎng)絡(luò)和無線接入的M2M優(yōu)化技術(shù)GSMA SCAG：智能SIM卡OMA DM,,WSN標(biāo)準(zhǔn)：,IEEE 802.15 該組織致力于無線個(gè)人網(wǎng)(WPAN)網(wǎng)絡(luò)底層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)制定，其分表的 IEEE Std 802.15.4-2006 詳細(xì)定義了 PHY 和 MAC 層實(shí)現(xiàn)的各種機(jī)制，在最近的 IEEE Std 802.15.4-2009c 中添加了對(duì)中國 WPAN 頻段支持(314–316 MHz, 430–434 MHz, and 7

10、79–787 MHz bands)以及 O-QPSK 調(diào)制的支持。 ZigBee Alliance Zigbee 是基于 IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)建立的針對(duì) WPAN 的整套協(xié)議棧。IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)與 ZigBee Alliance 的關(guān)系相當(dāng)于 IEEE 802.11 標(biāo)準(zhǔn)與 WIFI Alliance的關(guān)系?；?ZigBee 的 RF 芯片在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信，這些傳感器只需要很少的能

11、量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器，所以的通信效率非常高，廣泛應(yīng)用于工業(yè)場(chǎng)景。,WSN標(biāo)準(zhǔn)：,第12頁,IETF 6LoWPAN 該工作組的任務(wù)是定義在如何利用 IEEE 802.15.4 鏈路支持基于 IPv6的通信的同時(shí)，遵守開放標(biāo)準(zhǔn)以及保證與其他 IP 設(shè)備的互操作性。該協(xié)議中使用了 IP 報(bào)頭壓縮技術(shù)，將龐大的 128 位 IPv6 源或目的地址壓縮或刪除，同時(shí)在 MAC 與 IP 層之間使用適配層，

12、使得 1280 比特的 IPv6 的 MTU 能夠在 127 字節(jié)的 MAC frame 上傳輸。IPSO Alliance 該聯(lián)盟為各大 IT 廠商結(jié)合產(chǎn)物，致力于推動(dòng) IP 協(xié)議在智能物體上的普及。 ZigBee 標(biāo)準(zhǔn) ZigBee 協(xié)議棧底層是基于 IEEE 802.15.4 2003 的 PHY 層和 MAC 層機(jī)制構(gòu)成，而上層包括應(yīng)用層，網(wǎng)絡(luò)層和安全服務(wù)層。,WSN標(biāo)準(zhǔn)：,第13頁,RFID標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比：,第14頁,,,,C

13、onnectware,ConnectPort Gateway,,,Database,,Remote Application,,Router/Bridge,WirelessAdapter,EmbeddedWireless,,,需要無線射頻和嵌入式設(shè)計(jì),Python可編程需求,系統(tǒng)基本需求,遠(yuǎn)程集中化管理需求,WSN商用系統(tǒng),——摘自Digi,Intranet,管理計(jì)費(fèi)安全性,第15頁,,,,,重點(diǎn)應(yīng)用,,,,,,,,,,,,,,,

14、,,,,,,,,,,,,WSN應(yīng)用情況,——摘自某研究報(bào)告,第16頁,,單位：百萬元,,,,,,,國內(nèi)的WSN應(yīng)用情況,——摘自某研究報(bào)告,第17頁,,物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)及政策背景物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)及成功案例物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),提綱,第18頁,農(nóng)業(yè)的精細(xì)化要求：喜溫植物不能長期忍受5度以下的低溫，10度以下停止生長，如黃瓜，西葫蘆，茄果類，菜豆等耐熱蔬菜生長溫度要求在20至30度，要求晝夜溫差不低于10度,第19頁,農(nóng)業(yè)背景和發(fā)

15、展現(xiàn)狀（一）,國內(nèi)現(xiàn)有溫室的種植方式：粗放型種植，根據(jù)農(nóng)民祖輩相傳的經(jīng)驗(yàn)國外倡導(dǎo)的精細(xì)化農(nóng)業(yè)種植：不僅節(jié)約成本，還能保證果蔬可以在最適宜的環(huán)境下生長，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收以西紅柿種植為例：根據(jù)我們和以色列同行的交流，以色列采用精細(xì)化種植的西紅柿可以實(shí)現(xiàn)畝產(chǎn)50噸，而北京平谷東高村的農(nóng)戶，畝產(chǎn)僅在7噸左右。以種豬養(yǎng)殖為例：公豬交配期的溫度高于29度，交配時(shí)間將延長一個(gè)月實(shí)現(xiàn)精細(xì)化農(nóng)業(yè)的前提是環(huán)境數(shù)據(jù)的精細(xì)化控制，這必然要求農(nóng)戶購買環(huán)境

16、監(jiān)測(cè)設(shè)備,第20頁,農(nóng)業(yè)背景和發(fā)展現(xiàn)狀（二）,以溫室為例：全國共有溫室250萬公頃，大型連棟溫室2000公頃（根據(jù)北京農(nóng)技推廣中心主任的數(shù)據(jù)）以示范園為例：全國共有5000個(gè)大型示范基地以養(yǎng)殖場(chǎng)為例：僅北京周邊有2萬個(gè)養(yǎng)豬基地（根據(jù)北京客戶首農(nóng)集團(tuán)經(jīng)理數(shù)據(jù)）,第21頁,農(nóng)業(yè)市場(chǎng)容量分析,農(nóng)作物的生長環(huán)境主要依靠感官經(jīng)驗(yàn)，而不是精確、可靠的量化數(shù)據(jù)，成功的種植經(jīng)驗(yàn)不容易被總結(jié)和復(fù)制完全依賴人工控制種植過程，無法對(duì)過程進(jìn)行監(jiān)督和控制，

17、尤其以科研機(jī)構(gòu)和大型種植基地為例，溫室的種植往往是聘請(qǐng)農(nóng)民工，由于缺乏有效的信息化手段，使得難于對(duì)他們工作的質(zhì)量進(jìn)行控制。在科研基地、示范基地、觀光農(nóng)業(yè)，存在用戶需要遠(yuǎn)程了解溫室環(huán)境的需求，對(duì)于此類需求，必須通過信息化的手段來滿足。,第22頁,農(nóng)業(yè)信息化存在的問題,WSN在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用前景,農(nóng)業(yè)是WSN技術(shù)成熟的試金石：低成本：1500~3000低功耗：長期使用遠(yuǎn)程：農(nóng)場(chǎng)地處偏僻可靠性：室外暴曬、高濕大棚、酸堿環(huán)境易用性：“會(huì)

18、用手機(jī)就能操作”,第23頁,Key Laboratory of Modern Precision Agriculture System Integration, Ministry of Education,農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè),多通道采集器和控制器通過GPRS直接和遠(yuǎn)端服務(wù)器相連，實(shí)現(xiàn)和遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)的雙向通訊。采集器和控制器之間也可功過移動(dòng)網(wǎng)關(guān)直接通訊，控制器直接根據(jù)采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送的環(huán)境參數(shù)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開啟和關(guān)閉。,第25頁,農(nóng)業(yè)

19、科研領(lǐng)域解決方案,產(chǎn)品實(shí)施前，大棚采用的是有線監(jiān)測(cè)方案，布線成本高，安裝調(diào)試成本高；且維護(hù)困難，在生產(chǎn)中很容易把線碰斷，不便于移動(dòng)；重新設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)后，需要重新布線。“農(nóng)用通”的采集設(shè)備采用無線方式采集，采用太陽能板供電，無需布線，可在任何條件的大棚、溫室內(nèi)安裝。采集設(shè)備收納方便、輕巧便攜。,第26頁,實(shí)施前后對(duì)比,農(nóng)業(yè)科研領(lǐng)域成功案例,2024/3/19,27,現(xiàn)場(chǎng)圖片:,通過Zigbee的方式組建局部私域網(wǎng)，連接本地的采集節(jié)點(diǎn)和控制

20、節(jié)點(diǎn)；然后通過智能網(wǎng)橋的GPRS連接功能，實(shí)現(xiàn)和廣域網(wǎng)的互聯(lián)互通。,第29頁,種植型客戶解決方案,種植型客戶成功案例——蘑菇養(yǎng)殖,第30頁,種植型客戶成功案例——蘑菇養(yǎng)殖,第31頁,通過3G攝像頭遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)部農(nóng)作物長勢(shì)及設(shè)備使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)采集大棚內(nèi)部溫濕度和光照數(shù)據(jù)、土壤水分通過3G無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制大棚內(nèi)部設(shè)備使用無線通訊，實(shí)時(shí)顯示播報(bào)生態(tài)區(qū)動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)播報(bào),第32頁,,觀光農(nóng)業(yè)解決方案,種植型客戶成功案例——觀光農(nóng)場(chǎng),

21、第33頁,種植型客戶成功案例——觀光農(nóng)場(chǎng),第34頁,農(nóng)業(yè)資源管理：農(nóng)用土地資源、水資源、生產(chǎn)資料農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境管理：土壤、大氣、水質(zhì)、氣象、災(zāi)害生產(chǎn)過程管理：農(nóng)田精耕細(xì)作、設(shè)施農(nóng)業(yè)、健康養(yǎng)殖農(nóng)產(chǎn)品與食品安全：產(chǎn)地環(huán)境，產(chǎn)后、貯藏加工、物流運(yùn)輸、供應(yīng)鏈可追溯系統(tǒng)農(nóng)業(yè)裝備與設(shè)施：工況監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程診斷、服務(wù)調(diào)度。,物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)的其他應(yīng)用,第35頁,,物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)及政策背景物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)及成功案例農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),提綱,

22、第36頁,旗碩設(shè)備（一）:,支持Zigbee/GPRS/GSM Zigbee傳輸距離1600米設(shè)備功率:1~3W無線傳輸速率,40kbps使用溫度:(-40-85oC)9~30v的寬壓輸入,第37頁,設(shè)備（二）:,4-20mA，0-5V信號(hào)，數(shù)字信號(hào)采集太陽能供電、電池供電可視傳輸距離100m、1.6Km、10Km、22Km可選防水、防曬、防雷擊設(shè)計(jì),第38頁,旗碩可提供的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備：,智能網(wǎng)關(guān)多通道采集器無線控制器