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

1、物聯(lián)網(wǎng)技術在現(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)技術應用現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)及成功案例物聯(lián)網(wǎng)平臺,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《科技日報》撰文提出，啟動”傳感網(wǎng)絡“的研發(fā)應用，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堂向首都科技界發(fā)表“讓科技引領中國可持續(xù)發(fā)展”的文章，指出：要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關鍵

2、技術。12月27日，溫家寶總理在接受新華社記者采訪時，再次把物聯(lián)網(wǎng)提到”占領新型產(chǎn)業(yè)的制高點，決定國家未來“的高度。3月5日，溫家寶工作報告首次提及物聯(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)形勢報告會時表示，要大力發(fā)展3G、物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)，同時，也要提高警惕，不能受制于人。,政策大事記,第3頁,10月8日，無錫向國務院申建”國家傳感網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)“，總面積

3、達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，上海市商務委連發(fā)兩項通知，表示將從2010年起實施物聯(lián)網(wǎng)建設體系，政府出資帶動，提升上?，F(xiàn)代物流業(yè)的服務升級。1月7日，廣東省常務副省長黃龍云表示，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，提高首都信息化應用水平。1月28日，山東省政府工作報告首次提及加快物聯(lián)網(wǎng)和云計算的研究。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。6月10日，全國首家實體運作物聯(lián)網(wǎng)工程學院在江南大學掛牌成立。江蘇省委常委、市委書記楊衛(wèi)澤為學院揭牌。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)化技術感知中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)時代的國家安全,物聯(lián)網(wǎng)關鍵詞,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)技術及應用現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)

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

6、及監(jiān)控類應用,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,以移動電話為中心，每網(wǎng)最多8個節(jié)點,應用較多、成本較低且方便使用,替代有線：遙感勘測、移動電子商務、數(shù)字電子設備、工業(yè)控制、智能化建筑、家庭和辦公自動化、電子商務、無線公文包、軍事,藍牙,節(jié)點成本,缺點,優(yōu)點,主要應用,主要技術,,,,,,無線傳輸技術,——摘自某研究報告,*zigbee實際的售價在100元以

7、上,第9頁,傳感器的技術評估,功耗:準確性 0點漂移標定可靠性結構和環(huán)境影響成本個性化,第10頁,信息來源：ETSI M2M TC,整體框架,ITU-T SG13USN網(wǎng)絡的需求和架構設計ETSI M2M TCM2M需求和功能架構ISO/IEC JTC1 SC6 SGSNSN研究報告,WSN/RFID,IEEE802.15低速近距離無線通信技術標準IETF 6LoWPAN ROLL基于IEEE802.15.

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

9、網(wǎng)絡和無線接入的M2M優(yōu)化技術GSMA SCAG：智能SIM卡OMA DM,,WSN標準：,IEEE 802.15 該組織致力于無線個人網(wǎng)(WPAN)網(wǎng)絡底層協(xié)議標準制定，其分表的 IEEE Std 802.15.4-2006 詳細定義了 PHY 和 MAC 層實現(xiàn)的各種機制，在最近的 IEEE Std 802.15.4-2009c 中添加了對中國 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 標準建立的針對 WPAN 的整套協(xié)議棧。IEEE 802.15.4 標準與 ZigBee Alliance 的關系相當于 IEEE 802.11 標準與 WIFI Alliance的關系。基于 ZigBee 的 RF 芯片在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實現(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)從一個傳感器傳到另一個傳感器，所以的通信效率非常高，廣泛應用于工業(yè)場景。,WSN標準：,第12頁,IETF 6LoWPAN 該工作組的任務是定義在如何利用 IEEE 802.15.4 鏈路支持基于 IPv6的通信的同時，遵守開放標準以及保證與其他 IP 設備的互操作性。該協(xié)議中使用了 IP 報頭壓縮技術，將龐大的 128 位 IPv6 源或目的地址壓縮或刪除，同時在 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 廠商結合產(chǎn)物，致力于推動 IP 協(xié)議在智能物體上的普及。 ZigBee 標準 ZigBee 協(xié)議棧底層是基于 IEEE 802.15.4 2003 的 PHY 層和 MAC 層機制構成，而上層包括應用層，網(wǎng)絡層和安全服務層。,WSN標準：,第13頁,RFID標準對比：,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計,Python可編程需求,系統(tǒng)基本需求,遠程集中化管理需求,WSN商用系統(tǒng),——摘自Digi,Intranet,管理計費安全性,第15頁,,,,,重點應用,,,,,,,,,,,,,,,

14、,,,,,,,,,,,,WSN應用情況,——摘自某研究報告,第16頁,,單位：百萬元,,,,,,,國內(nèi)的WSN應用情況,——摘自某研究報告,第17頁,,物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)及政策背景物聯(lián)網(wǎng)技術及應用現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)及成功案例物聯(lián)網(wǎng)平臺,提綱,第18頁,農(nóng)業(yè)的精細化要求：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)驗國外倡導的精細化農(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，以色列采用精細化種植的西紅柿可以實現(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，交配時間將延長一個月實現(xiàn)精細化農(nóng)業(yè)的前提是環(huán)境數(shù)據(jù)的精細化控制，這必然要求農(nóng)戶購買環(huán)境

16、監(jiān)測設備,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個大型示范基地以養(yǎng)殖場為例：僅北京周邊有2萬個養(yǎng)豬基地（根據(jù)北京客戶首農(nóng)集團經(jīng)理數(shù)據(jù)）,第21頁,農(nóng)業(yè)市場容量分析,農(nóng)作物的生長環(huán)境主要依靠感官經(jīng)驗，而不是精確、可靠的量化數(shù)據(jù)，成功的種植經(jīng)驗不容易被總結和復制完全依賴人工控制種植過程，無法對過程進行監(jiān)督和控制，

17、尤其以科研機構和大型種植基地為例，溫室的種植往往是聘請農(nóng)民工，由于缺乏有效的信息化手段，使得難于對他們工作的質(zhì)量進行控制。在科研基地、示范基地、觀光農(nóng)業(yè)，存在用戶需要遠程了解溫室環(huán)境的需求，對于此類需求，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)的應用前景,農(nóng)業(yè)是WSN技術成熟的試金石：低成本：1500~3000低功耗：長期使用遠程：農(nóng)場地處偏僻可靠性：室外暴曬、高濕大棚、酸堿環(huán)境易用性：“會

18、用手機就能操作”,第23頁,Key Laboratory of Modern Precision Agriculture System Integration, Ministry of Education,農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術發(fā)展趨勢預測,多通道采集器和控制器通過GPRS直接和遠端服務器相連，實現(xiàn)和遠端數(shù)據(jù)的雙向通訊。采集器和控制器之間也可功過移動網(wǎng)關直接通訊，控制器直接根據(jù)采集節(jié)點發(fā)送的環(huán)境參數(shù)控制現(xiàn)場設備的開啟和關閉。,第25頁,農(nóng)業(yè)

19、科研領域解決方案,產(chǎn)品實施前，大棚采用的是有線監(jiān)測方案，布線成本高，安裝調(diào)試成本高；且維護困難，在生產(chǎn)中很容易把線碰斷，不便于移動；重新設置監(jiān)測點后，需要重新布線?！稗r(nóng)用通”的采集設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。采集設備收納方便、輕巧便攜。,第26頁,實施前后對比,農(nóng)業(yè)科研領域成功案例,2024/3/19,27,現(xiàn)場圖片:,通過Zigbee的方式組建局部私域網(wǎng)，連接本地的采集節(jié)點和控制

20、節(jié)點；然后通過智能網(wǎng)橋的GPRS連接功能，實現(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攝像頭遠程監(jiān)測大棚內(nèi)部農(nóng)作物長勢及設備使用無線傳感器網(wǎng)絡實時采集大棚內(nèi)部溫濕度和光照數(shù)據(jù)、土壤水分通過3G無線網(wǎng)絡遠程控制大棚內(nèi)部設備使用無線通訊，實時顯示播報生態(tài)區(qū)動態(tài)的實時播報,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,

21、第33頁,種植型客戶成功案例——觀光農(nóng)場,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、災害生產(chǎn)過程管理：農(nóng)田精耕細作、設施農(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、物流運輸、供應鏈可追溯系統(tǒng)農(nóng)業(yè)裝備與設施：工況監(jiān)測、遠程診斷、服務調(diào)度。,物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)的其他應用,第35頁,,物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)及政策背景物聯(lián)網(wǎng)技術及應用現(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,提綱,

22、第36頁,旗碩設備（一）:,支持Zigbee/GPRS/GSM Zigbee傳輸距離1600米設備功率: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,設備（二）:,4-20mA，0-5V信號，數(shù)字信號采集太陽能供電、電池供電可視傳輸距離100m、1.6Km、10Km、22Km可選防水、防曬、防雷擊設計,第38頁,旗碩可提供的物聯(lián)網(wǎng)設備：,智能網(wǎng)關多通道采集器無線控制器