《现代农业物联网系统集成解决方案-PDWY.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代农业物联网系统集成解决方案-PDWY.pdf（86页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、现代农业物联网系统集成解决方案 杨宝祝杨宝祝 北京市农林科学院北京市农林科学院 国家农业信息化工程技术研究中心国家农业信息化工程技术研究中心 农业部农业物联网系统集成重点实验室农业部农业物联网系统集成重点实验室 北京派得伟业科技发展有限公司北京派得伟业科技发展有限公司 汇报内容 一、农业物联网 1.1.物联网物联网(Internet of Things) 1999年首次提出年首次提出：美国，移动计算和网络国际会议，：美国，移动计算和网络国际会议， 主要是在计算机互联网的基础上，利用主要是在计算机互联网的基础上，利用条码、电子条码、电子 标签标签、无线数据通信无线数据通信等技术构造一个实现全球物
2、品等技术构造一个实现全球物品 信息实时共享的实物互联网信息实时共享的实物互联网。 2005年国际电信联盟年国际电信联盟：在物理世界实体中部署有：在物理世界实体中部署有感感 知能力、计算能力和执行能力的各种信息感知设备知能力、计算能力和执行能力的各种信息感知设备， 通过网络实现信息传输、协同和处理，实现广域或通过网络实现信息传输、协同和处理，实现广域或 大范围的大范围的人与物、物与物之间的信息交换人与物、物与物之间的信息交换的需求的需求。 把所有物品通过信息传感设备与互联把所有物品通过信息传感设备与互联 网连接起来，通过整合网连接起来，通过整合感知识别感知识别、传输传输 互联互联和和计算处理计算
3、处理等功能，以实现等功能，以实现智能识智能识 别、定位、跟踪、监控和管理别、定位、跟踪、监控和管理。 1.1.物联网物联网(Internet of Things) 通过对通过对农作物生命体特征、生长环境（土农作物生命体特征、生长环境（土 壤、水质、气候等）从宏观到微观的实时监测、壤、水质、气候等）从宏观到微观的实时监测、 跟踪、控制，跟踪、控制，提高对提高对农业动植物生命体本质的农业动植物生命体本质的 认知能力、农业复杂系统的调控能力和农业突认知能力、农业复杂系统的调控能力和农业突 发事件的处理能力，发事件的处理能力，达到合理使用农业资源、达到合理使用农业资源、 降低生产成本、改善生态环境、提
4、高农产品产降低生产成本、改善生态环境、提高农产品产 量和品质的目的。量和品质的目的。 2.2.农业物联网农业物联网 3.3.技术体系技术体系 二、技术产品 测量气室内测量气室内CO2浓度、水分含量、温湿度浓度、水分含量、温湿度等参数变化等参数变化 以及测量气室外的以及测量气室外的光合有效辐射值光合有效辐射值，为计算出某一时间段，为计算出某一时间段 内作物内作物光合速率、呼吸系数、蒸腾速率光合速率、呼吸系数、蒸腾速率提供数据。提供数据。 密闭气室密闭气室茎秆微变化传感器茎秆微变化传感器: :可指导可指导 灌溉灌溉 手机光谱仪，光谱、温度同手机光谱仪，光谱、温度同 步测量步测量 1.1.农业信息采
5、集器农业信息采集器 1)1) 植物生命体感知植物生命体感知 通过使用热红外技术，以非接触，低成本的作物冠层通过使用热红外技术，以非接触，低成本的作物冠层 温度传感器，实时温度传感器，实时获取冠层区域的平均温度；获取冠层区域的平均温度； 接触式传感器获取接触式传感器获取叶面温度、湿度和植物茎流、果实叶面温度、湿度和植物茎流、果实 膨大等特征信息。膨大等特征信息。 1.1.农业信息采集器农业信息采集器 1)1) 植物生命体感知植物生命体感知 面向设施农业环境、作物、产品等管控对象，传感器面向设施农业环境、作物、产品等管控对象，传感器 测量温度、湿度、光照、测量温度、湿度、光照、CO2、露点等信息，
6、为设施农业、露点等信息，为设施农业 环境监控、管理提供数据依据。环境监控、管理提供数据依据。 1.1.农业信息采集器农业信息采集器 2)2)设施农业环境感知设施农业环境感知 针对大田作物环境，具有远程田间环境、图像信息针对大田作物环境，具有远程田间环境、图像信息 监测系统，同时集成高清图像及双向语音对讲，实现大监测系统，同时集成高清图像及双向语音对讲，实现大 田作物生长环境多态信息测量。田作物生长环境多态信息测量。 农业墒情自动监测系统农业墒情自动监测系统土壤温湿度采集器土壤温湿度采集器 1.1.农业信息采集器农业信息采集器 3)3)大田作物环境感知大田作物环境感知 1.1.农业信息采集器农业
7、信息采集器 电容式土壤水分传感器电容式土壤水分传感器土壤水分温度一体式传感器土壤水分温度一体式传感器 我国水资源严重缺乏，农业用水占总量高，灌溉水利用率低我国水资源严重缺乏，农业用水占总量高，灌溉水利用率低 等问题，等问题，电容式土壤水分传感器、土壤水分温度一体式传感器电容式土壤水分传感器、土壤水分温度一体式传感器、 多剖面土壤水分监测设备等实现多剖面土壤水分监测设备等实现农业墒情监测，为建设节水农业农业墒情监测，为建设节水农业 提供数据支撑。提供数据支撑。 4)4)墒情感知墒情感知 多遥感器集成数据获取系统，集成观测云台，统一数多遥感器集成数据获取系统，集成观测云台，统一数 据接口，据接口，
8、POS信息同步，可用于农业环境资源监测、管理信息同步，可用于农业环境资源监测、管理 数据获取数据获取 1.1.农业信息采集器农业信息采集器 5)5)资源环境感知资源环境感知 2.2.农业信息传输存储设备农业信息传输存储设备 物联网是互联网系统的延伸，基于互联网，物联网是互联网系统的延伸，基于互联网， 物联网在信息传递、交换和传输上实现多种方物联网在信息传递、交换和传输上实现多种方 式，基本可分为式，基本可分为无线传输方式和有线传输方式无线传输方式和有线传输方式。 针对不同农业生产环境，集成开发了有线、无针对不同农业生产环境，集成开发了有线、无 线等不同类型的信息传输设备，线等不同类型的信息传输
9、设备，重点研究农业重点研究农业 物联网信息融合、知识发现、异构网络接入等，物联网信息融合、知识发现、异构网络接入等， 保证信息传输的及时、可靠、准确。保证信息传输的及时、可靠、准确。 二、公司技术产品二、公司技术产品 2.2.农业信息传输存储设备农业信息传输存储设备 1)1)产品产品 对作物整个生长期，包括发芽、成长和成熟等对作物整个生长期，包括发芽、成长和成熟等 过程中，农田环境变化对无线信号传播特性影响进行测量过程中，农田环境变化对无线信号传播特性影响进行测量 ，研究作物吸收、反射和阻隔无线信号对无线电信号传播，研究作物吸收、反射和阻隔无线信号对无线电信号传播 造成的路径损耗，以及由此造成
10、的影响信号传输效果。造成的路径损耗，以及由此造成的影响信号传输效果。 2 2）渐变环境无线传感器网络信号传播特性建模）渐变环境无线传感器网络信号传播特性建模 2.2.农业信息传输存储设备农业信息传输存储设备 建立以叶面积指数，苹果大小，天线高度及传播距离建立以叶面积指数，苹果大小，天线高度及传播距离 为参数的部署模型，与已有模型相比，该模型所需节点的为参数的部署模型，与已有模型相比，该模型所需节点的 个数大大减少，最多达个数大大减少，最多达50%，降低成本，且延长了网络生，降低成本，且延长了网络生 命周期，节省能量。命周期，节省能量。 3 3）无线传感器网络优化部署）无线传感器网络优化部署 2
11、.2.农业信息传输存储设备农业信息传输存储设备 对温室内的空气温度、空气湿度、露点温度、土壤温对温室内的空气温度、空气湿度、露点温度、土壤温 度、光照强度等度、光照强度等环境信息实时监测环境信息实时监测，并具有，并具有语音播报、参数报语音播报、参数报 警设置、数据导出及存储等功能警设置、数据导出及存储等功能。 4 4）环境信息监测环境信息监测 有线、无线版本温室娃娃有线、无线版本温室娃娃 藏语版温室娃娃藏语版温室娃娃 供电、隔离防护、按键贴膜性能提升供电、隔离防护、按键贴膜性能提升 适用于日光温室、玻璃温室、连栋温室等适用于日光温室、玻璃温室、连栋温室等 需要监测环境参数的农业基地、示范基地、
12、需要监测环境参数的农业基地、示范基地、 园区。园区。 温室宝宝温室宝宝 OLED显示显示 存储功能存储功能 VPD报警报警 积温计算积温计算 二、公司技术产品二、公司技术产品2.2.农业信息传输存储设备农业信息传输存储设备 显示屏：显示屏：7”TFT LCD 工作电源：直流工作电源：直流24v 温度测量范围：温度测量范围：55+125 准确度：准确度：0.2 空气湿度测量范围：空气湿度测量范围：0100%RH， 空气湿度测量空气湿度测量精度：精度：%3Rh； 温度测量范围：温度测量范围：-40+123.8 温温度测量度测量精度：精度：0.2。 冠层温度监控系统冠层温度监控系统土壤剖面温度监控系
13、统土壤剖面温度监控系统 2.2.农业信息传输存储设备农业信息传输存储设备 二、公司技术产品二、公司技术产品二、公司技术产品二、公司技术产品3.3.农业信息处理农业信息处理分析模型分析模型 农业生产是一个开放的环境，农作物的农业生产是一个开放的环境，农作物的不同种不同种 类、同一种类类、同一种类的不同品种在生长过程中所需的环境条的不同品种在生长过程中所需的环境条 件不同，同时动植物是具有件不同，同时动植物是具有不同特征的生命体不同特征的生命体，在，在不不 同的生育期，同一生育期的不同时间同的生育期，同一生育期的不同时间，对环境条件也，对环境条件也 有不同要求，农业生产是一个复杂、多变、开放的系有
14、不同要求，农业生产是一个复杂、多变、开放的系 统。统。根据不同作物（动物）、不同品种、不同生育时根据不同作物（动物）、不同品种、不同生育时 期、昼夜生长规律，组建了各类作物生长发育模型，期、昼夜生长规律，组建了各类作物生长发育模型， 并根据该模型确定作物所需要的适宜环境，以此作为并根据该模型确定作物所需要的适宜环境，以此作为 对环境调控的依据。对环境调控的依据。 特点特点 完善的知识库、高度智能化的推理机制完善的知识库、高度智能化的推理机制； 专家知识涵盖范围广专家知识涵盖范围广、多维度的知识分类多维度的知识分类； 比一般的计算机信息系统更突出专业农业知识与推理判断比一般的计算机信息系统更突出
15、专业农业知识与推理判断 的作用。的作用。 基于农业专家知识，能模仿农业专家进行推理决策，基于农业专家知识，能模仿农业专家进行推理决策， 将多项农业技术和知识进行高度集成，将多项农业技术和知识进行高度集成，为用户提供品种选为用户提供品种选 择、肥水管理、病虫草害防治、农艺管理等生产技术咨询择、肥水管理、病虫草害防治、农艺管理等生产技术咨询 和决策服务和决策服务。 1 1）农业专家系统）农业专家系统 3.3.农业信息处理农业信息处理分析模型分析模型 其其 它它 PAIDEPAIDE系列农业专家系统产品系列农业专家系统产品 蔬蔬 菜菜 类类 果果 树树 类类 作作 物物 类类 畜畜 禽禽 类类 花花
16、 卉卉 类类 水水 产产 类类 特菜特菜 甜椒甜椒 黄瓜黄瓜 番茄番茄 大白菜大白菜 白灵菇白灵菇 苦瓜苦瓜 冬瓜冬瓜 苹果苹果 板栗板栗 核桃核桃 桃桃 葡萄葡萄 西瓜西瓜 香蕉香蕉 荔枝荔枝 观赏鱼观赏鱼 鲟鱼鲟鱼 虾虾 猪猪 鸡鸡 种羊种羊 奶牛奶牛 草坪草坪 月季月季 郁金香郁金香 蝴蝶兰蝴蝶兰 小麦小麦 玉米玉米 大豆大豆 水稻水稻 苜蓿苜蓿 西洋参西洋参 鸽子鸽子 内嵌了内嵌了叶绿素、水分等分析叶绿素、水分等分析预测模型预测模型 光路设计光路设计 便携式光谱仪便携式光谱仪 2 2）便携式）便携式LVFLVF光谱仪光谱仪 3.3.农业信息处理农业信息处理分析模型分析模型 田间生长状态情景感知系统，通过田间生长状态情景感知系统，通过ContexAwareContexAware软件系软件系 统，在统一软件
