农业物联网及XMPP技术介绍0724(张卫)

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1、农业物联网及XMPP 张卫北京市农林科学院农业科技信息研究所汇报提纲XMPP 协议二XMPP应用于农业物联网三农 业 物 联 网一农 业 物 联 网一农 业 物 联 网一1、什么是物联网物联网（The Internet of things）：通过射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。两层含义（1）物联网的核心和基础仍是互联网；（2）网络的终端由pc机扩展到任何物品 物联网=互联网+传感网络农业物联网就是指在农业中应用的物联网。农 业 物 联 网

2、一2、物联网的发展1999年MIT Auto-ID Center提出物联网概念，即把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别与管理。2004年日本总务省提出u-Japan构想，希望2010年将日本建设成一个“Anytime, Anywhere, Anything, Anyone”都可以上网的环境。同年，韩国政府制定了u-Korea战略，韩国信通部发布了数字时代的人本主义：IT839战略以具体呼应u-Korea。2005年11月在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上，国际电信联盟(ITU)发布了ITU互联网报告2005：物联网。指出无所不在的“物联网”通信时代即将

3、来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将更加广泛的应用。2008年11月IBM提出“智慧的地球”概念，即“互联网+物联网=智慧地球”，如果在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，不仅能够在短期内有力的刺激经济、促进就业，而且能够在短时间内为国家打造一个成熟的智慧基础设施平台。农 业 物 联 网一2009年6月欧盟委员会提出针对物联网行动方案，方案明确表示在技术层面给予大量资金支持，在政府管理层面将提出与现有法规相适应的网络监管方案。农 业 物 联 网一农 业 物 联 网一农 业 物 联 网一20

4、10年1月5日，国家发改委委托中国工程院启动了“物联网发展战略规划研究”重大咨询研究专项“精细农牧业物联网发展战略规划”（14个专项之一）。2010年1月13日，中国工程院启动了“物联网及其在重要领域的应用”，包括“物联网在农业领域的应用”（8个课题之一）。农 业 物 联 网一农 业 物 联 网一3、农业物联网发展的背景（1）农业需要物联网 我国人均耕地面积不到1.5亩，耕地面积减少不可逆转，18亿亩红线面临考验；耕地质量差，中低等级农田占65%以上。 我国人均水资源量2200立方米，为全球平均水平的1/4。 10亿多亩耕地无灌溉条件，北方干旱、南方季节性干旱、水灾经常发生。 农业用水占总用水

5、量的70%，灌溉水利用率47%（发达国家75%）。农 业 物 联 网一 我国每立方米生产粮食不足1.0kg，而发达国家达到2.0kg以上。 生态环境问题日益突出，将成为制约我国农业持续发展的主要因素。 19772005年，我国化肥用量增长了 700%，过量施肥带来环境风险。 农产品安全是我国政府和百姓关注的问题。化肥/农药大量使用，污染日益严重；亚硝酸盐、重金属等有毒物质进入食物链，危及人类健康。农 业 物 联 网一农 业 物 联 网一（2）技术为农业物联网的发展提供了可能 中国互联网接入的基础条件迅速发展农 业 物 联 网一 以IPv6为代表的下一代互联网技术。 以ZigBee、RFID为代

6、表的短距离无线技术。 以TD-CDMA、WCDMA、CDMA2000为代表的3G通讯技术。 4G技术的研究和发展。 芯片技术的发展。处理器速度，每18个月翻一番；存储 密度每12个月翻一番；网络速度，每9个月翻一番，无线 传感器产品价格，每18个月降低50%。精细农业的核心是指实时地获取地块中每个小区土壤、农作物的信息，诊断作物的长势和产量在空间上差异的原因，并按每一个小区做出决策，准确地在每一个小区上进行灌溉、施肥、喷药，以达到最大限度地提高水、肥和杀虫剂的利用效率，增加产量，减少环境的污染的目的。 3、农业物联网应用案例（1）精细农业农 业 物 联 网一农 业 物 联 网一例如某些农业的精

7、细化要求： 喜温植物不能长期忍受5度以下的低温，10度以下停止生长，如黄瓜，西葫芦，茄果类，菜豆等。 耐热蔬菜生长温度要求在20至30度，要求昼夜温差不低于10度。 以西红柿种植为例：以色列采用精细化种植的西红柿可以实现亩产50吨，而北京平谷东高村的农户，亩产仅在7吨左右。 实现精细化农业的前提是环境数据的精细化控制，这必然要求农户购买环境监测设备。农 业 物 联 网一农 业 物 联 网一（2）农产品追溯系统农 业 物 联 网一农 业 物 联 网一农 业 物 联 网一（3）水产养殖测控 农 业 物 联 网一基于水位、水温、溶解氧、pH、浊度等水体环境的监测数据，开发养殖品种针对性的水质管理决策

8、系统、基于饵料配方模型和投喂率及投喂量模型的水产品精细喂养决策专家系统。水质管理按决策系统可以通过RTU远程控制补放水、水温加热、增氧等条件，使水体环境保持水产品最适宜生长状态，大幅度提高产量和效率。水产品精细喂养决策专家系统实现饲料喂养的精细化、自动化。农 业 物 联 网一农 业 物 联 网一农 业 物 联 网一农 业 物 联 网一（4）无线监测的农业物联网农 业 物 联 网一无线监测的农业物联网由传感器、无线采集器、智能网关、无线控制器、监控管理系统5个基本部件组成。农 业 物 联 网一农 业 物 联 网一农 业 物 联 网一4、物联网目前存在的问题中国在物联网产业还是相对比较落后的，一个

9、重要原因是标准体系不完善。相关标准比较分散，各个标准组织缺乏统一的协调，而且物联网尤其需要各种标准的 协调发展。好在我国已经先后成立了国家传感器网络工作组、网络技术工作组和中国物联网标准联合工作组。当务之急是把这些标准组织协调统一起来。 刘韵洁 院士：1、物联网中，各系统互不通信，不能实现信息共享，达不到物物联网的要求。 农 业 物 联 网一我理解为：精细农业监测系统农产品追溯系统水产养殖测控无线监测的农业物联网X XXX2、物联网中缺少非常直观的视频和音频通讯。 农 业 物 联 网一3、缺少统一的数据格式和标准，很难实现标准化生产，从而影响物联网的应用和发展。 农 业 物 联 网一互联网发展

10、到今天，标准化问题解决的非常好，全球进行传输的协议TCP/IP协议，路由器协议，终端的构架与操作系统，都解决的非常好，因此，我们可以在世界任何角落使用电脑，连接到互联网中去，很方便上网。物联网发展过程中，传感、传输、应用各个层面会有大量的技术出现，可能会采用不同的技术方案。如果各行其是，结果将是灾难的，大量的小而破的专用网，相互无法联网，不能形成规模经济，不能形成整合的商业模式，也不能降低研发成本。因此，尽快统一技术标准，形成一个管理机制，这是物联网马上就要面对问题；这和第一问题相关联，政府应该有专门的部门来管理和协调，出台相应的政策和法规，统一、协调标准。 农 业 物 联 网一精细农业监测系

11、统农产品追溯系统水产养殖测控无线监测的农业物联网XMPP5、解决问题的方案XMPPXMPPXMPPXMPP技术二XMPP：The Extensible Messaging and Presence Protocol(可扩展通信与现场协议) XMPP（可扩展消息处理现场协议）是基于可扩展标记语言（XML）的协议，它用于即时消息（IM）以及在线现场探测。它在促进服务器之间的准即时操作。这个协议可能最终允许因特网用户向因特网上的其他任何人发送即时消息，即使其操作系统和浏览器不同。 1、XMPP协议简介XMPP技术二2、XMPP目前的应用(1) 即时通信 XMPP技术二(2)视频会议或远程双向视频咨询

12、诊断XMPP技术二(3) Google TalkXMPP技术二3、XMPP组成XMPP的前身是Jabber，一个开源形式组织产生的网络即时通信协议。XMPP目前被IETF国际标准组织完成了标准化工作，标准化的核心结果分为两个部分：核心的XML流传输协议。基于XML流传输的扩展协议。XMPP技术二（1）核心的XML流传输协议XMPP的核心流传输协议使得XMPP能够形成一个比以往网络通信更规范的平台，借助于XML易于解析和阅读以及通用性的特性，XMPP协议的应用前景十分诱人。XMPP的核心数据包类型有Precense、Message、IQ，此外加上初始化stream时，用到的Stream数据包。X

13、MPP技术二（2）基于XML流传输的扩展协议扩展协议按来源分为两类：由JSF( Jabber Software Foundation, Jabber软件基金会)制定的扩展协议；非JSF制定的扩展协议。按应用分：socket传输协议，群组聊天协议，订阅与发布协议，有特征协商协议、视频通信协议、音频通信协议、P2P扩展等。XMPP技术二（1）采用JID（Jabber Identifier）即userhost/resource 结构，类似于邮件系统，最常用来标识一个即时消息用户，表示用户名，用户所连接的服务器，以及这个用户用于连接的资源(比如特定类型的客户端软件)。 （2）XMPP开放的XML协议包

14、括三个顶级XML元素：，通信内容。，是否在线。(info/query)，请求信息。 4、XMPP 格式An Introduction to XML Chunbin201098.0The Performance of DataBaseJohn1996 56.0 XMPP技术二（1）开放且可扩展首先，XMPP的Jabber社区由JSF领导，没有限制其他人的参与。通过邮件列表和讨论组，任何人都可以对正在制定的标准提出自己的建议，这样有利于将业界最优秀的技术力量集中起来，制定出符合大多数开发者要求的规范。其次，XMPP技术框架本身就考虑到其开放和扩展性，以XMPP为出发点和根基，可以衍生出其他许多丰富

15、的应用。5、XMPP 的优点XMPP技术二JSF通过Jabber Enhancement Proposal 过程，已经并将陆续推出XMPP的扩展标准，使IM应用更为成熟和稳定，也让其他需要即时传输的应用推陈出新。再次，XMPP协议还可以比较容易地通过XML语言与其他系统，如QQ、MSN等进行通信。（2）即集中，又不失灵活系统采用C/S的网络模式，同时服务器之间能够通讯，使得所有的通讯都能得到很好的管理和控制，同时跨机构互联也能应用，具有分布式特点。XMPP技术二（3）将更多的功能迁移到服务器端这是XMPP特别强调的设计理念，它使得客户端开发变得简单，也正由于这一特点，基于XMPP的客户机端的实

16、现有非常多的选择，不管是Linux系统、还是windows桌面系统，乃至新兴的移动开发平台，都能很好的实现XMPP，使得IM随时随地发生的理念成为可能，开发者可以选择适合自己的开发平台和开发语言，而结果是用户有了更多的选择，这对于XMPP技术的推广和应用非常重要。XMPP应用于农业物联网三目前，物联网还没有一个广泛认同的体系结构，最具有代表性的物联网架构是欧美支持的EPCGlobal体系架构和日本的泛在ID中心(Ubiquitous ID center)UID体系架构。（1）EPCGlobal “物联网”体系架构1、物联网标准协议研究状况XMPP应用于农业物联网三XMPP应用于农业物联网三EPC Global是由美国统一代码协会（UCC）和国际物品编码协会（EAN）于2003年9月共同成立的非营利性组织，与众多成员企业共同制订一个统一的开放技术标准EPC。EPC系统由EPC编码体系、射频识别系统和信息网络系统3部分组成，主要包括6个方面。XMPP应用于农业物联网三XMPP应用于农业物联网三（2）UID体系结构日本在