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)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(yè) 8月 7日，溫家寶總理在無錫就 “感知中國(guó) ”的談話，掀起了傳感網(wǎng)的巨大浪潮。 10月 27日，工信部部長(zhǎng)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(guó)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(guó)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(zhǎng)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(yè) 10月 8日， 無錫 向國(guó)務(wù)院申建 ”國(guó)家傳感網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū) “，總面積達(dá) 20平方公里 11月 17日， 福建省 黃小晶省長(zhǎng)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(zhǎng)黃龍?jiān)票硎荆鞲芯W(wǎng)打造 ”智慧廣東 “。 1月 12日， 北京市 市長(zhǎng)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 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要（ 20092012年） 出臺(tái)。 6月 10日，全國(guó)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(yè) 利用信息化 和工業(yè)化技術(shù)感知中國(guó) 戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè) 物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的國(guó)家安全 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵詞 第 5頁(yè) PAN 個(gè)人 WAN LAN 全球 市區(qū) /近郊 園區(qū) /樓宇 /辦公室 從私域網(wǎng)到廣域網(wǎng) 第 6頁(yè) 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 7頁(yè) 摘自易觀國(guó)際 WSN技術(shù)原理 第 8頁(yè) 30-100美元（模塊） 成本相對(duì)較高 覆蓋廣、質(zhì)量好 大范圍語(yǔ)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元以上 第 9頁(yè) 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(yè) 網(wǎng)關(guān) 應(yīng)用 業(yè)務(wù)平臺(tái) 傳感器網(wǎng) IP網(wǎng)絡(luò) 遠(yuǎn)距離 傳輸網(wǎng) ITU-T NGN CEN Smart Metering ISO/IEC JTC1 UWSN CENELEC Smart metering OASIS W3C IPSO IPV6 hareware and protocol；s ZCL ZigBee Alliance ZB Applicattion Profiles IETF 6LowPAN Phy-Mac Over IPV6 IETF ROLL Routing over Low Power Lossy Networks OMA GSMA SCAG, ETSI M2M TC 3GPP SA1,SA3, , ESMIG Metering EPCGLobal GS1 HGI Home Gateway Initiative Utilities Metering WOSA KNX W-Mbus IEEE 802.15.4 信息來源： ETSI M2M TC 整體框架 ITU-T SG13 USN網(wǎng)絡(luò)的需求和架構(gòu)設(shè)計(jì) ETSI M2M TC M2M需求和功能架構(gòu) ISO/IEC JTC1 SC6 SGSN SN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 IEEE802.15.4的 IPv6，低功耗有損網(wǎng)絡(luò)路由 EPCGlobal GS1 RFID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(guó)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/RAN2 M2M優(yōu)化需求 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(guó) WPAN 頻段支持 (314316 MHz, 430434 MHz, and 779787 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。基于 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(yè) 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，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(yè) EPC (EPC C1G2被接受為 ISO18000-6C) ISO （ ISO18000-6B） UID 讀寫速度 信息位數(shù) 應(yīng)用領(lǐng)域 頻段 技術(shù)差異 采用的組織和企業(yè) 研發(fā)機(jī)構(gòu) 標(biāo)準(zhǔn)化組織 組織結(jié)構(gòu) 地區(qū) 美國(guó) 歐洲 歐洲為主 日本 EPC Global ISO Ubiquitous ID Center 芯片：美國(guó)國(guó)防部，德州儀器， Intel；識(shí)別器： Symbol；軟件： IBM，微軟。目前歐洲也開始參與研發(fā)。 芯片： STMicroelectronics， Philips；識(shí)別器： Nokia， Checkpoint；軟件： SAP 日立 ULSI牽頭， NEC、東芝 、富士通等國(guó)內(nèi)企業(yè)。 也有少數(shù)外國(guó)廠商，如微軟，三星等參與 。 美國(guó)軍方， FDA和 SSA等政府機(jī)構(gòu)，沃爾瑪，保潔，吉列，強(qiáng)生， 100多家歐美流通企業(yè)均為 EPC成員。 大型零售商，如德國(guó) METRO，英國(guó)Tesco。 NEC(RFID手機(jī) )， Sankei，Shogakukan(產(chǎn)品 跟蹤 )。 T-Engine Forum的 475家企業(yè)將會(huì)采用 (大部分為日本企業(yè) ) 902MHz-928MHz (UHF頻段 ) 13.56MHz (智能卡 ) 860MHz-950MHz 2.45GHz (ISO標(biāo)準(zhǔn) ) 13.56MHz (智能卡 ) 40kbps 640kbps 最多同時(shí)讀寫 1000個(gè)標(biāo)簽 40kbps 同時(shí)讀寫數(shù)十個(gè)標(biāo)簽 250kbps EPC C1G1: 64 96位 EPC C1G2: 96 256位 64位 128位，可擴(kuò)展至 512位 車輛管理、生產(chǎn)線自動(dòng)化控制、物資跟蹤、出入境人員管理。 關(guān)卡、碼頭作業(yè)和 RFID標(biāo)簽數(shù)量不大的區(qū)域。 電子支付、物流、服裝、 印刷等，在物流等非制造領(lǐng)域使用較為廣泛。 RFID標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比： 第 14頁(yè) Connectware ConnectPort Gateway Database Remote Application Router/Bridge Wireless Adapter Embedded Wireless 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(yè) 公共事業(yè) /服務(wù) 交通運(yùn)輸 個(gè)人用戶 批發(fā)零售 工業(yè) /制造業(yè) 商業(yè) /服務(wù)業(yè) 農(nóng)業(yè) 開采 /建筑 金融 定位 /跟蹤/導(dǎo)航 安全 /監(jiān)控 移動(dòng)支付及管理 自動(dòng)化和遠(yuǎn)程管理 計(jì)量 /檢測(cè) 遠(yuǎn)程醫(yī)療 重點(diǎn)應(yīng)用 WSN應(yīng)用情況 摘自某研究報(bào)告 第 16頁(yè) 單位：百萬元 同方軟件 綜合平臺(tái) 亞太安訊 GPS及網(wǎng)絡(luò)視頻安全監(jiān)控系統(tǒng) 新大陸 二維碼行業(yè)應(yīng)用、電子回執(zhí)、煙草物流信息化管理 遠(yuǎn)望谷 ATIS鐵道部車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、煙草、軍事行業(yè)、RFID產(chǎn)品 航天信息 防偽稅控系統(tǒng)、IC卡、系統(tǒng)集成業(yè)務(wù) 廈門信達(dá) 光電業(yè)務(wù)和電子標(biāo)簽 國(guó)內(nèi)的 WSN應(yīng)用情況 摘自某研究報(bào)告 第 17頁(yè) 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(yè) 農(nóng)業(yè)的精細(xì)化要求： 喜溫植物不能長(zhǎng)期忍受 5度以下的低溫， 10度以下停止生長(zhǎng)，如黃瓜，西葫蘆，茄果類，菜豆等 耐熱蔬菜生長(zhǎng)溫度要求在 20至 30度，要求晝夜溫差不低于 10度 第 19頁(yè) 農(nóng)業(yè)背景和發(fā)展現(xiàn)狀（一） 國(guó)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(guó)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(zhǎng)，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(zhǎng)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(gòu)買環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備 第 20頁(yè) 農(nóng)業(yè)背景和發(fā)展現(xiàn)狀（二） 以溫室為例：全國(guó)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(guó)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(yè) 農(nóng)業(yè)市場(chǎng)容量分析 農(nóng)作物的生長(zhǎng)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，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(yè) 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： 15003000 低功耗：長(zhǎng)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)用手機(jī)就能操作” 第 23頁(yè) 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(yè) 農(nóng)業(yè)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(yáng)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(yè) 實(shí)施前后對(duì)比 農(nóng)業(yè)科研領(lǐng)域成功案例 2014/11/4 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(yè) 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(yè) 種植型客戶成功案例 蘑菇養(yǎng)殖 第 31頁(yè) 通過 3G