基于物聯網的智能農業(yè)系統(tǒng)設計及實現-畢業(yè)論文

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1、山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 山山 東東 商商 業(yè)業(yè) 職職 業(yè)業(yè) 技技 術術 學學 院院 畢業(yè)設計（論文）畢業(yè)設計（論文） 題目：題目： 基于物聯網的智能農業(yè)系統(tǒng)設計及實基于物聯網的智能農業(yè)系統(tǒng)設計及實現現 姓 名： 專 業(yè)： 物聯網應用技術 班 級： 物聯網 指導老師：指導老師： 年年 月月 日日 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 姓名學號學制三年 班級物聯網班級負責人 論文題目基于物聯網的智能農業(yè)系統(tǒng)設計及實現 指導教師職稱或職務講師 指導教師評語： 成績： 指導教師簽名： 年 月 日 答答 辯辯 情情 況況 記記 錄錄 答 辯情 況 答辯題目答辯題目 正 確基本正確經提示回答不 正 確未 回

2、 答 選題思路？ 制作過程 此表格由主持答辯的同志填寫；正確為優(yōu)秀；基本正確為良好；經提示回答為及格；不 正確，不回答為不及格。 答辯委員會（或小組）評語：答辯委員會（或小組）評語： 成績： 答辯人簽名： 畢業(yè)論文審查不及格補審意見：畢業(yè)論文審查不及格補審意見： 成績： 補審人簽名：職稱：年 月 日 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 1 目 錄 目目 錄錄1 前言前言2 ABSTRACT 4 第一章第一章 緒論緒論5 1.1 背景.5 1.2 物聯網應用.6 1.3 物聯網架構圖.8 第四章第四章 傳感層傳感層15 4.1 傳感層設計15 4.2 傳感節(jié)點設計15 4.3 網關節(jié)點設計16 第五章

3、第五章 傳輸層傳輸層18 5.1 傳輸層系統(tǒng)設計18 5.2 目標設計18 第六章第六章 應用層應用層20 6.1 系統(tǒng)設計20 6.2 傳感節(jié)點的主程序設計20 6.3 網關節(jié)點的主程序設計20 第七章第七章 智能協同控制器與農業(yè)物聯網應用層的接口智能協同控制器與農業(yè)物聯網應用層的接口22 第八章第八章 物聯網的應用物聯網的應用25 8.1 區(qū)域試驗工程25 8.2 目標和重點任務27 8.3 試驗布局30 8.4 條件保障33 第九章第九章 案例及解決方案案例及解決方案35 9.1 案例35 9.2 解決方案37 第十章第十章 總結與展望總結與展望39 致謝致謝40 參考文獻參考文獻41

4、山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 2 前言 物聯網被認為是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的世界信息產業(yè)第三次浪潮。物 聯網以感知為前提，實現人與人、人與物、物與物全面互聯的網絡。在物體上植入各種微型 芯片，用這些傳感器獲取物理世界的各種信息，再通過局部的無線網絡、互聯網、移動通信 網等各種通信網路交互傳遞，從而實現對世界的感知。物聯網在農業(yè)上的應用將會使農業(yè)生 產方式產生重大變革，會急速促進我國農業(yè)生產問題上面臨的種種問題。 本文簡要的復述了這個智能農業(yè)理念，給出了有關物聯網的相關定義和基本功能。結 合智能農業(yè)大系統(tǒng)架構，論述了農業(yè)物聯網的框架以及與智能農業(yè)系統(tǒng)的接口問題。其重要 結論如下： （

5、1）智能農業(yè)應當是包含農業(yè)大系統(tǒng)智能控制在內的體系?；谵r業(yè)復雜大系統(tǒng)智 能控制的智能農業(yè)是一個遞階型網絡控制大系統(tǒng)，并且是可以形成閉環(huán)的。其“智能”特性 表現在：大系統(tǒng)的自愈性、自主的智能協同性和調控性； （2）農業(yè)物聯網僅僅是一個網絡，它不具備擔當對農業(yè)系統(tǒng)進行調控的能力； （3）智能農業(yè)系統(tǒng)的有序、有效的運轉離不開農業(yè)物聯網的網絡技術支持，但是農 業(yè)物聯網必須具備信息的雙向流動能力； （4）要達到農業(yè)物聯網的有效應用必須要拓展其功能，必須構建一個物聯網網絡控 制器。同時在應用層與智能農業(yè)系統(tǒng)的智能協同控制器之間應具備友好的接口與界面； 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 3 摘要摘要 物聯網作

6、為信息產業(yè)的第三次浪潮,在農業(yè)中的應用將會解決一系列科學技術問題,例如 分布在廣域空間的信息獲取,高效可靠的信息傳輸以及面向不同應用的智能決策等,將是實現 傳統(tǒng)農業(yè)向現代農業(yè)轉變的助推器和加速器。農業(yè)生產過程中,溫度、濕度、光照強度、C02 濃度、水分以及其他養(yǎng)分等多種自然因素共同影響農作物的生長,傳統(tǒng)農業(yè)的管理方式遠遠 沒有達到精細化管理的標準,只能算是粗放式管理,在這種管理方式下,通過人的感知能力管 理上述環(huán)境參數,無法達到準確性要求,要實現現代農業(yè)的智能化管理,建立一個實用、可靠、 可長期監(jiān)測的農業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是非常必要的。因此,本文設計了基于物聯網的智能農業(yè)監(jiān) 測系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠準確實

7、時的獲取農作物生長的環(huán)境信息并對這些信息進行遠程監(jiān)測。論 文首先詳細闡述物聯網和農業(yè)物聯網的內涵和體系結構、農業(yè)物聯網的關鍵技術和未來發(fā)展。 介紹了數據融合的相關概念,并提出了 KDF 算法用于系統(tǒng)對感知數據的處理。KDF 算法是基 于卡爾曼濾波的數據融合算法,能夠達到減少冗余信息、降低能量消耗以及消除干擾使獲得 的感知數據更加準確的目的。其次,論文給出了系統(tǒng)的總體設計,并根據設計要求,以 MSP430F5438 微處理器、射頻模塊 CC2520、射頻放大前端 CC2591 以及 SHT10 溫濕度傳感器 等環(huán)境感知傳感器為核心,構建了傳感器硬件節(jié)點。傳感器節(jié)點的軟件以 Z-Stack 協議棧

8、為 基礎,成功的實現了無線 Mesh 網絡的組建和數據的可靠傳輸。最后,論文介紹了上位機監(jiān)測 軟件,上位機監(jiān)測軟件基于 B/S 架構,使用 JSP 語言在 MyEclipse 環(huán)境下開發(fā),具有良好的人 機交互前臺界面；后臺采用 MySQL 數據庫,完成環(huán)境參數數據和其他有用信息的存儲；將整 個系統(tǒng)通過 Tomcat 服務器在線發(fā)布,系統(tǒng)便可以接入到 Internet 中,形成“底層(傳感器) Internet 網絡遠程監(jiān)控”的結構,使連入互聯網的計算機均可以訪問。對系統(tǒng)從功能實現 角度來開展的實驗結果顯示,該系統(tǒng)可以正常穩(wěn)定的工作,無線傳感器節(jié)點可以正常構建無線 Mesh 網絡,可以進行數據可

9、靠傳輸,系統(tǒng)通過 Tomcat 服務器在線發(fā)布,用戶可以在任何臺 與 Internet 相連的 PC 機上登錄本系統(tǒng)進行數據查詢和系統(tǒng)管理,實現遠程監(jiān)測的功能,并且 本系統(tǒng)采用的節(jié)能機制達到了很好的節(jié)能效果,且采集數據的精度符合要求。 關鍵詞：關鍵詞：農業(yè)物聯網； 無線傳感器網絡； 數據融合； B/S 架構 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 4 ABSTRACT The Internet of things as the third wave of information industry, its application in agriculture will solve the problem

10、 of a series of science and technology, such as distributed in wide area space information acquisition, high efficient and reliable information transmission, and geared to the needs of different applications of intelligent decision-making, etc., will is a booster to the transformation of traditional

11、 agriculture to modern agriculture and the accelerator. Agricultural production process, the temperature, humidity, light intensity, concentration of our fleet, moisture, and other nutrients such as the growth of the crops, the common effect of natural factors of traditional agricultural management

12、way far not reached the standard of fine management, can be extensive management, in this kind of management mode, through people awareness of management environment of these parameters, cannot meet the accuracy requirements, in order to realize intelligent management of modern agriculture, to estab

13、lish a practical, reliable, long-term monitoring of agricultural environment monitoring system is very necessary. Therefore, this article designed the agriculture intelligent monitoring system based on Internet of things, the system can accurately in real time for the growth of the crops and environ

14、mental information for remote monitoring of the information. Paper first elaborated the connotation of Internet of things and Internet of things of agriculture and architecture, the key technology of Internet of things of agriculture and the development in the future. Introduces the related concepts

15、 of data fusion, and proposed the KDF algorithm for system processing of sensory data. KDF algorithm is the data fusion algorithm based on kalman filter, can achieve reduce the redundant information and reduce energy consumption, and eliminate the interference to make a more accurate perception of t

16、he data obtained. Secondly, the paper gives the overall design of the system, and according to the design requirements, with MSP430F5438 microprocessor CC2520, rf module, rf amplifier front-end CC2591 and SHT10 such as temperature and humidity environment perception as the core, to build a sensor no

17、de hardware. Sensor node software based on the Z - Stack protocol Stack, successful implementation of the wireless Mesh network form and reliable transmission of data. Finally, the paper introduces the PC monitoring software, PC monitoring software based on B/S structure, using JSP language under th

18、e environment of MyEclipse development, has a good human-computer interaction interface at the front desk; The background using the MySQL database, complete environmental parameter data and other useful information storage; The entire online system by the Tomcat server, the system will be able to ac

19、cess to the Internet, the formation of “the underlying (sensor), the Internet network, remote monitoring of the structure, make the computer are connected to the Internet can access. The system from the perspective of functions in order to develop the experimental results show that the system can be

20、 normal and stable work, wireless sensor nodes can be normal to build wireless Mesh network, can undertake data reliable transmission, online system by the Tomcat server, the user can in any PC - units are connected to the Internet login this system for data query and management, realize the functio

21、n of remote monitoring, and this system adopts the mechanism of energy saving achieved good energy saving effect, and data accuracy meets the requirements. Keywords: Agricultural Internet of things; Wireless sensor network (WSN); Data fusion; B/S architecture 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 5 第一章 緒論 1.11.1 背景背景 農業(yè)是當

22、今世界農業(yè)發(fā)展的趨勢，中國作為一個農業(yè)大國，對于精準農業(yè)的需求更為 迫切，怎樣合理經濟地以少投入獲得多回報，這不僅是可持續(xù)發(fā)展的要求，更是社會進步的 體現。農田的環(huán)境監(jiān)測是支撐精準農業(yè)技術的關鍵，實時、方便、有效地采集農業(yè)環(huán)境參數 是實現精準農業(yè)的重要基礎。 農業(yè)物聯網，即在大棚控制系統(tǒng)中，運用物聯網系統(tǒng)的溫度傳感器、濕度傳感器、PH 值傳感器、光傳感器、CO2 傳感器等設備，檢測環(huán)境中的溫度、相對濕度、PH 值、光照強度、 土壤養(yǎng)分、CO2 濃度等物理量參數，通過各種儀器儀表實時顯示或作為自動控制的參變量參 與到自動控制中，保證農作物有一個良好的、適宜的生長環(huán)境。遠程控制的實現使技術人員 在

23、辦公室就能對多個大棚的環(huán)境進行監(jiān)測控制。采用無線網絡來測量獲得作物生長的最佳條 件，可以為溫室精準調控提供科學依據，達到增產、改善品質、調節(jié)生長周期、提高經濟效 益的目的。 隨著世界各國政府對物聯網行業(yè)的的政策傾斜和企業(yè)的大力支持和投入，物聯網產業(yè) 被急速的催生，根據國內外的數據顯示，物聯網從 1999 年至今進行了極大的發(fā)展?jié)B透進每 一個行業(yè)領域。可以預見到的是越來越多的行業(yè)領域以及技術、應用會和物聯網產生交叉， 向物聯方向轉變優(yōu)化已經成為了時代的發(fā)展方向，物聯網的發(fā)展，科技融合的加快。 農業(yè)物聯網：物聯網被世界公認為是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的世界信息 產業(yè)第三次浪潮。他是以感知為

24、前提，實現人與人、人與物、物與物全面互聯的網絡。在這 背后，則是在物體上植入各種微型芯片，用這些傳感器獲取物理世界的各種信息，再通過局 部的無線網絡、互聯網、移動通信網等各種通信網路交互傳遞，從而實現對世界的感知。 傳統(tǒng)農業(yè)，澆水、施肥、打藥，農民全憑經驗、靠感覺。如今，設施農業(yè)生產基地， 看到的卻是另一番景象：瓜果蔬菜該不該澆水？施肥、打藥，怎樣保持精確的濃度？溫度、 濕度、光照、二氧化碳濃度，如何實行按需供給？一系列作物在不同生長周期曾被“模糊” 處理的問題，都有信息化智能監(jiān)控系統(tǒng)實時定量“精確”把關，農民只需按個開關，做個選 擇，或是完全聽“指令”，就能種好菜、養(yǎng)好花。 山東商業(yè)職業(yè)技術

25、學院畢業(yè)設計 6 1.21.2 物聯網應用物聯網應用 農業(yè)物聯網一般應用是將大量的傳感器節(jié)點構成監(jiān)控網絡， 通過各種傳感器采集信息， 以幫助農民及時發(fā)現問題， 并且準確地確定發(fā)生問題的位置， 這樣農業(yè)將逐漸地從以人 力為中心、依賴于孤立機械的生產模式轉向以信息和軟件為中心的生產模式，從而大量使用 各種自動化、智能化、遠程控制的生產設備。 （圖 1.21） 實時監(jiān)測功能 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 7 通過傳感設備實時采集溫室（大棚）內的空氣溫度、空氣濕度、二氧化碳、光照、土 壤水分、土壤溫度、棚外溫度與風速等數據；將數據通過移動通訊網絡傳輸給服務管理平臺， 服務服管理平臺對數據進行分析處理。

26、 遠程控制功能 針對條件較好的大棚，安裝有電動卷簾，排風機，電動灌溉系統(tǒng)等機電設備，可實現 遠程控制功能。農戶可通過手機或電腦登錄系統(tǒng)，控制溫室內的水閥、排風機、卷簾機的開 關；也可設定好控制邏輯，系統(tǒng)會根據內外情況自動開啟或關閉卷簾機、水閥、風機等大棚 機電設備。 查詢功能 農戶使用手機或電腦登錄系統(tǒng)后，可以實時查詢溫室（大棚）內的各項環(huán)境參數、歷 史溫濕度曲線、歷史機電設備操作記錄、歷史照片等信息； 登錄系統(tǒng)后，還可以查詢當地 的農業(yè)政策、市場行情、供求信息、專家通告等，實現有針對性的綜合信息服務。 警告功能 警告功能需預先設定適合條件的上限值和下限值，設定值可根據農作物種類、生長周 期和

27、季節(jié)的變化進行修改。 當某個數據超出限值時，系統(tǒng)立即將警告信息發(fā)送給相應的農 戶，提示農戶及時采取措施。 農業(yè)物聯網區(qū)域試驗工程工作方案 為貫徹落實黨的十八大精神，切實促進工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化和農業(yè)現代化同步發(fā) 展，充分利用現代信息技術改造傳統(tǒng)農業(yè)，不斷提高農業(yè)資源利用率和勞動生產率，推動農 業(yè)發(fā)展向集約型、規(guī)模化轉變，提升農業(yè)現代化水平。農業(yè)部決定啟動農業(yè)物聯網區(qū)域試驗 工程（下稱區(qū)試工程），選擇有一定工作基礎的天津、上海、安徽三省市率先開展試點試驗 工作。為確保區(qū)試工程順利進行，制定如下方案。 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 8 1.31.3 物聯網架構圖物聯網架構圖 （圖 1.31 物聯

28、網架構整體框圖） 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 9 第第 2 2 章章 智能農業(yè)理念的內涵和架構智能農業(yè)理念的內涵和架構 目前以農業(yè)復雜大系統(tǒng)為基礎從大系統(tǒng)控制論和智能控制系統(tǒng)角度對智能農業(yè)的研究 已逐漸引起重視。從控制系統(tǒng)角度來闡述智能農業(yè)體系的應用層面，就是將各種技術集成在 一起，將農業(yè)系統(tǒng)看成一個閉環(huán)的可控大系統(tǒng)，從更高的角度看農業(yè)系統(tǒng)的整體智能調控問 題?；诖笙到y(tǒng)控制理念的智能農業(yè)要具備的兩個要素： （1）反饋控制。在該體系中，從信息給定、處理、核心調控，再到信號的采集、反饋都應 該形成閉環(huán)； （2）自主控制。所謂自主控制包含三層含義：一是系統(tǒng)的控制核心具備自適 應的調整能力； 二是

29、系統(tǒng)的控制模型具備自學習和自整定能力；三是系統(tǒng)具備一定的自愈 能力。 圖 1 是文獻一基于廣義智能化大系統(tǒng)控制論構建的多級遞階型智能農業(yè)體系模型。在 這個大系統(tǒng)中，分別對農業(yè)系統(tǒng)的產前、產中和產后的各個環(huán)節(jié)構建各自的農業(yè)子系統(tǒng)，并 設計了系統(tǒng)的三個級別。而各個子系統(tǒng)均受各自的局部協同控制器的智能調控， 同時應用 多目標優(yōu)化等智能手段做系統(tǒng)自適應尋優(yōu)。 而處于該系統(tǒng)宏觀級的協調控制器則通過觀測 遞階和遞階信息流，借助于 Internet 網絡將智能決策全局優(yōu)化作為給定去約束各個局部協 同控制器，從而達到整體系統(tǒng)的智能化和管控高效、合理化。 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 10 （圖 2.1 基于廣

30、義智能化大系統(tǒng)控制論構建的多級遞階智能農業(yè)體系模型） 在這個遞階型智能農業(yè)大系統(tǒng)中， 微觀級包含了農業(yè)系統(tǒng)最底層（現場層） 的所有 系統(tǒng)、是大系統(tǒng)的最終控制對象和信息采集對象，故由大量的傳感器組成的農業(yè)傳感網、以 及由此而進化的橫向的物-物相關聯的物聯網應該處于這個層面?？梢钥闯?，這些底層網絡 為實現智能農業(yè)大系統(tǒng)的整體最優(yōu)調控起到了非常重要的管理信號、控制信號載體的作用。 （圖 2.2） 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 11 第第 3 3 章章 對物聯網與農業(yè)物聯網的認識對物聯網與農業(yè)物聯網的認識 3.13.1 物聯網的定義物聯網的定義 一個無可爭辯的事實是：到目前為止，對物聯網還沒有統(tǒng)一的定

31、義。 比較權威的解釋 是文獻四給出的如下 4 種定義： （1） 定義 1：把所有物品通過射頻識別（radio Frequency Identification, RFID）和條碼等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化識別和管理。 該概念最早是在 1999 年由麻省理工學院的 Auto-ID 研究中心提出，實質上等于 RFID 技術與互聯網的結合應用； （2） 定義 2：由具有標識、虛擬個性的物體或對象所組成的網絡，這些標識和個性 信息智能空間使用智能的接口與用戶、社會和環(huán)境進行通信。 這個定義出自歐洲智能系統(tǒng)集成技術平臺在 2008 年 5 月 27 日發(fā)布的題為 Internet of

32、things in 2020的報告。該報告認為 RFID 和相關的識別技術是未來物聯 網的基石，因此它更側重于 RFID 的應用及物體的信息智能化； （3） 定義 3：物聯網是以感知為目的的，實現人與人、人與物、物與物全面互聯的 網絡。其突出特征是通過各種感知方式來獲取物理世界的各種信息，結合互聯網、移動通 訊網等進行信息的傳遞與交互，再采用智能計算技術隊信息進行分析處理，從而提升人們對 物質世界的感知能力，實現智能化的決策和控制。這個概念出自我國工業(yè)和信息化部和江蘇 省聯合向國務院上報的關于支持無錫建設國家傳感器創(chuàng)新示范區(qū)（國家傳感網信息中心） 情況的報告 ； （4） 定義 4：物聯網是一個

33、動態(tài)的全球網絡基礎設施，它具有基于標準和互操作通 信協議的自組織能力，其中物理的和虛擬的“物”具有身份標識、物理屬性、虛擬的特 性和智能的借口，并與信息網絡無縫整合。這個概念來源于歐盟第 7 框架下 RFID 和物聯 網研究項目組在 2009 年 9 月 15 日發(fā)布的研究報告。該項目組的主要研究目的是便于歐 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 12 洲內部不同 RFID 的物聯網項目之間的組網。 定義 1 和 2 主要強調物聯網對物體對象識別的特點；定義 3 強調物聯網感知實現物 理世界的特點；定義 4 則說明物聯網本身是一個全球性的基礎網絡設施。 但無論何種定義， 行業(yè)公認的物聯網的基本功能有三

34、個：感知、傳輸和應用，這也是物聯網的三個基本層面。 圖 2 所示為物聯網體系結構示意圖。 （圖 3.11 物聯網體系架構） 3.23.2 物聯網的短板物聯網的短板 基于以上的分析，可以得出結論： （1）物聯網是基于 RFID 發(fā)展而來的一種網絡，其最明顯的優(yōu)勢是在對對象的檢測和 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 13 識別、 以及構成了一定的信息通道，也即在于它的感知層和傳輸層面上； （2）物聯網的應用層面僅僅是對采集來的數據進行分析、 處理，還不具備智能控制 中的推理、 演算和發(fā)出調控指令的能力； （3）物聯網可能具有對采集來的數據進行一定的調節(jié)能力，但沒有對控制對象的控制、 調節(jié)能力，因為該網

35、絡中沒有所說的“控制系統(tǒng)的大腦”； （4）從控制系統(tǒng)角度看，物聯網中的信息流是自下（感知層）向上（應用層）的單向 傳輸的； （5）單靠物聯網根本不可能完成一個系統(tǒng)的智能的、自動的調控， 所以最終它解決 不了系統(tǒng)實現控制目標的問題。 故此，我們認為：針對一個控制系統(tǒng)、以及要實現對目標進行有效的調控而言，物聯 網 的這些特點是它自身的短板！ 據此，我們把物聯網只能看成一個控制系統(tǒng)的反饋檢測通道 是 謂恰當的。如圖 3 所示。 （圖 3.21 物聯網在控制系統(tǒng)的位置示意） 3.33.3 對農業(yè)物聯網的認識對農業(yè)物聯網的認識 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 14 將物聯網技術應用到農業(yè)系統(tǒng)、特別是農業(yè)現

36、場級的信號檢測與傳輸中，便構成了農業(yè) 物聯網的基本框架。 目前所有論述物聯網在農業(yè)領域的應用無外乎是給出了幾個在農業(yè)檢 測 中的應用例子，如葡萄設施栽培生態(tài)無線傳感和滴灌智能控制系統(tǒng)例子、 蔬菜智能培育控 制系統(tǒng)例子、 林業(yè)病蟲害與防火預警系統(tǒng)例子、 物聯網技術在區(qū)域農田土壤墑情監(jiān)測應 用例子等。我們認為這些都僅僅涉及到傳感器如何在農業(yè)系統(tǒng)的應用、以及如何構建檢測 傳輸網絡問題，還沒有涉及到對農業(yè)被控對象如何進行智能的、自動調控的問題。也因此， 我們認為這樣的例子僅僅說明：利用物聯網的概念，解決了檢測與信息傳輸的事情。 那么 這 樣的農業(yè)物聯網無疑是初級的、和不成熟的，還沒有上升到物聯網的高層

37、面上，如物-物相 連！ 那么，如何按照物聯網的定義構建一個適合智能農業(yè)大系統(tǒng)控制要求的農業(yè)物聯網則是 一個值得重視的問題。 首先要明確的是：網絡是信息的載體，而不是控制系統(tǒng)的全部。物聯網也好、傳感網也 罷，要看它為誰服務。 基于農業(yè)系統(tǒng)的低成本和實用性、通用性、一網多用等要求，我們 應 該將農業(yè)物聯網的功能進行擴展。考慮到與農業(yè)大系統(tǒng)控制系統(tǒng)相融合， 這里我們提出將 農 業(yè)物聯網技術應該向如下幾方面拓展的建議： （1） 不僅將其設計為控制系統(tǒng)的檢測、反饋通道，還要利用這個信道完成控制信息的前 向傳輸任務，即控制、調控任務；因此農業(yè)物聯網必須具備信號的雙向流動能力； （2） 留有一定的帶寬； （

38、3） 網絡堅強、穩(wěn)定； （4） 組網成本低，網絡節(jié)點低功耗； （5） 開發(fā)農業(yè)物聯網網絡控制器，并具備與任何傳感器和執(zhí)行器有即插即用的兼容接口； 以上考慮的出發(fā)點是建立在目前暫時無需在農業(yè)領域實現物-物、人-物相聯的功能，因為這 些功能的實現勢必需要農業(yè)控制系統(tǒng)成為無主控制系統(tǒng)即控制系統(tǒng)中的各個節(jié)點誰都可 以成為控制核心。而這些功能顯然在目前農業(yè)控制領域中還不適用。 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 15 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 16 第四章 傳感層 4.1 傳感層設計 基于物聯網技術的精準農業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設計節(jié)點是組成基于物聯網技術的精 準農業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的基本單位，包括傳感節(jié)點和網

39、關節(jié)點。傳感節(jié)點是監(jiān)測系統(tǒng)傳感層的 基本組成單元，網關節(jié)點則是網絡層的硬件基礎，它們的硬件設計對整個系統(tǒng)的功能、性能 都至關重要。本文分別對傳感節(jié)點和網關節(jié)點進行了硬件設計。 4.2 傳感節(jié)點設計 傳感節(jié)點通過傳感器部分采集農情信息，經由處理單元進行簡單轉換、處理，由無線 收發(fā)模塊傳給上級節(jié)點。結合其功能特點傳感節(jié)點的結構框如圖 2 示。傳感節(jié)點的微處理 器單元和無線傳輸單元采用 CHIPCON 公司的 CC2430 芯片，它是一款基于 ZigBee 協議，集成 了 80C51 內核處理器的芯片和 zigBee 無線收發(fā)模塊，是一種比較成熟的無線傳感器節(jié)點解 決方案。 （圖 4.21 傳感器節(jié)

40、點結構示意圖） 本系統(tǒng)中濕度、溫度測量采用 TDR 一 3A 型土壤溫濕度傳感器，該傳感器集溫度和濕度 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 17 測量于一體，具有密封、防水、精度高的特征，是測量土壤溫濕度的理想儀器。光強測量采 用推出的第二代光強數字轉換芯片 TSL2561，它可直接通過 12C 總線協議由微控制器訪問， 微控制器則通過對其內部的 16 個寄存器的讀寫來實現對 TSL2561 的控制。光纖 pH 值傳感器 用于測量土壤 pH 值，基于 pH 值的變化將導致光纖傳感探頭中光頻譜特性變化這一原理，經 放大電路秭 AD 轉換器能得到數字輸出，然而這種方法的缺點是在土壤干燥時誤差較大。 此外

41、，外部時鐘電路用于控制整個系統(tǒng)的運行頻率；串行通信接口作為程序調試和下載 接口；復位電路用來恢復系統(tǒng)死機或程序跑飛等意外情況；電源模塊負責整個節(jié)點的能量供 應。 4.3 網關節(jié)點設計 網關節(jié)點兼具匯聚節(jié)點和網關的功能，一方面收集無線傳感器網絡發(fā)來的農情信息，另 一方面將這些信息經過初步的處理，通過無線收發(fā)模塊(如 GPRS 模塊、3G 模塊等)以及 3G 網和 GPRS 網與互聯網進行數據的交換，通過互聯網，網關可以發(fā)送農情信息到遠程監(jiān)測中 心并且接收遠程監(jiān)測中心發(fā)來的命令。具體結構框如圖 3 所示。 （圖 4.31 網關節(jié)點結構示意圖） 因網關節(jié)點的數據處理工作任務繁重，對資源需求較高，而且

42、要求成熟的網絡協議支持， 故采用三星公司的 ARM9 處理器$3C2410。該處理器采用 018 仙 m 制造_I 藝的 32 位微控制 器，擁有獨立的 16 KB 指令 Cache 和 16 KB 數據 Cache，MMU，支持 TFr 的 LCD 控制器， NAND 閃存控制器，3 路 UART，4 路 DMA，4 路帶 PWM 的 Timer，IO 口，RTC，8 路 10 位 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 18 ADC，Touch Screen 接口，IICBUS 接口，IISBUS 接口，2 個 USB 主機，1 個 USB 設備， sD 主機和 MMC 接口，2 路 SPI，最高可

43、運行在 203 MHz。 （圖 4.32） 網關節(jié)點通過 CC2430 接收傳感節(jié)點采集到的農情信息，并發(fā)送控制信息。通過 GPRS 網 絡并入互聯網，實現與遠程監(jiān)測中心的通信。本系統(tǒng)中 GPRS 模塊采用 SIM5218，它支持下 行速率達 72Mbps 和上行速率為 5。76 Mbps 的數據傳輸服務，同時還具有豐富的接口包括 UART、USB20、GPIO、12C、GPIO、GPS、攝像頭傳感器和內嵌 SIM 卡等。如需傳輸圖像， 音頻等信息，則采用 3G 模塊傳輸，選用芯訊通無線科技(上海)有限公司研發(fā)的 3G 無線傳輸 芯片：TDSCDMA Module 系列中的 SIM4200。

44、此外，RS485 總線接口用于必要時與本地監(jiān)測端的通信。JrIAG 調試接口和串行調試接 口主要負責程序的燒寫、調試，FLASH 用于掉電下的程序數據存儲，SRAM 主要用于在線的仿 真，電源單元負責整個過程的能量供應。 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 19 第五章 傳輸層 5.1 傳輸層系統(tǒng)設計 農業(yè)傳感器網絡的建立有幾種模式或模式組合，可以通過射頻技術自組網絡，中國移動 電信網（GPRS，GSM，3G）和互聯網，實現信息的短距和長距離的傳輸。 （圖 5.11 傳感網絡） 模式一、無線傳感網絡（WSN）是以無線通信方式形成的一個自組織多跳的網絡系統(tǒng)， 有部署在檢測區(qū)域內大量的傳感器節(jié)點組成，負

45、責感知、采集和處理網絡覆蓋區(qū)域中被感知 對象的信息，并發(fā)給觀察者。在短距離無線通信技術中，藍牙、Wi-Fi、超寬帶及 ZigBee 技 術均能應用 WSN， 其中，ZigBee 技術是基于 IEEE802.15.4 標準的關于無線組網、安全和應 用等方面的技術標準，被廣泛應用在無線傳感網絡的組件中。 模式二、農業(yè)移動互聯網是指移動終端（如手機、筆記本及農業(yè)物聯網專用設備）通過 移動通信網絡訪問互聯網，并使用農業(yè)互聯網業(yè)務。由于農村的移動通信普及率要遠遠超過 計算機的普及率，移動通信和互聯網二者的深度完美融合，是農業(yè)信息傳輸的重要發(fā)展方向。 農業(yè)移動通信技術主要包括 GSM，GPRS，3G 技術

46、以及未來的 4G 通信技術。 5.2 目標設計 物聯網農業(yè)系統(tǒng)在傳輸上采取不同的網絡方式。近距離通訊采用 RS485 傳輸方式和 Zigbee 傳輸模式,遠距離傳輸采用 3G 無線網絡傳輸方式。無線傳感網絡 WSN(Wireless Sensor Network)是融合了分布式信息處理技術,傳感器技術,嵌入式計算機技術和無線傳輸 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 20 技術,它能夠互相協作的實事感知,監(jiān)測環(huán)境和對象的信息,并對信息進行計算和分析,在運送 到需要這些信息的用戶。 （圖 5.21 診斷監(jiān)控管理平臺） WSN(無線傳感網絡)由許多傳感器節(jié)點組成。每一個傳感器由數據處理裝置,數據采集裝 置

47、(A/D 轉換器,傳感器)和控制模塊(存儲器,MCU),通信裝置(無線收發(fā)器)和供電裝置等組成,如 下圖 1 所示。每個節(jié)點在網絡中可以充當數據中轉點或類頭節(jié)點(Cluster Head Node)的節(jié) 點應用。作為數據采集裝置,數據采集裝置采集周圍環(huán)境的數據信息(光照強度和濕度等)。 傳感器網絡節(jié)點框圖通過路由協議將數據傳給遠方的基站(Base station);作為數據中轉,節(jié) 點除了完成數據采集,還要收發(fā)力矩節(jié)點的數據,然后再將其發(fā)送到更近的節(jié)點或基站;類頭 節(jié)點負責采集該范圍內所有節(jié)點的數據,經過匯合發(fā)送到匯節(jié)點或基站。 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 21 第六章 應用層 6.1 系統(tǒng)

48、設計 目標設計內容主要包含：ZigBee 協議棧，GPRs，3G 協議棧的程序編寫以及傳感節(jié)點和網 關節(jié)點的軟件設計。基于 ZigBee 技術 GPRS3G 技術已較為成熟，本系統(tǒng)采用現成的協議棧 程序，而主要工作重心放在傳感節(jié)點和網關節(jié)點的軟件設計上。又由于傳感節(jié)點和網關節(jié)點 的功能特點，工作任務有所差異，因此分開討論。 （圖 6.11） 6.2 傳感節(jié)點的主程序設計 傳感節(jié)點相當于網關節(jié)點的子節(jié)點，自組織式聯網，是物聯網傳感層中的基層環(huán)節(jié)，直 接與物聯網的目標測量相關聯，將農情信息轉換為有效的開關量進行傳遞，主要工作有：等 待網關節(jié)點喚醒、采集農情信息、發(fā)送數據、進入休眠等，具體工作流程如

49、圖 4 所示。 傳感節(jié)點通常情況下處于休眠模式，當接收到上級節(jié)點的命令被喚醒后，便馬上發(fā)送請 求加入網絡，等待網關節(jié)點的應答成功加入網絡后，開始進行農情信息如土壤溫濕度、光強、 pH 值等的采集并傳輸給命令發(fā)送端節(jié)點，上級節(jié)點發(fā)送應答位，確定接收成功后，傳感節(jié) 點又轉入休眠狀態(tài)，這樣循環(huán)往復。 6.3 網關節(jié)點的主程序設計 網關節(jié)點主要負責建立并管理網絡，允許或拒絕任何一個傳感節(jié)點入網，并將各傳感節(jié) 點的數據收集發(fā)送至互聯網，監(jiān)控端通過互聯網進行數據的讀取、記錄。網關節(jié)點一直在 T 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 22 作狀態(tài)，不會休眠。它的工作過程一般分為：等待監(jiān)測命令，建立網絡，加入節(jié)點，等

50、待數 據信息，發(fā)送數據。網關節(jié)點的具體工作流程如圖 5 所示。 （圖 6.31 工作流程） 在建立網絡時，網關節(jié)點會不斷地搜索空的信道，如果搜索到某一信道，被另一網關節(jié) 點占用，則重新搜索，直到搜到空信道，其立即做相應標識，準備建立自己的網絡。當一個 傳感節(jié)點要求加入網絡時，它會發(fā)送請求，網關節(jié)點根據自己的資源需求決定是否加入傳感 節(jié)點，如果選擇加入此節(jié)點，則給它分配一個網絡地址，構成新網絡。同時傳達監(jiān)測命令給 下級節(jié)點，等待接收數據，接收成功后發(fā)送至遠程檢測端和本地監(jiān)測站。 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 23 第七章 智能協同控制器與農業(yè)物聯網應用層的接口 在本文論述的智能農業(yè)大系統(tǒng)中，其控

51、制性能一般體現在農業(yè)資源的協調配置、能耗約 束和產出優(yōu)化的調控方面上，故智能協同控制器是至關重要的環(huán)節(jié)，也是智能控制的一種體 現。 那么智能協同控制器如何與農業(yè)物聯網有良好的接口則又是一個關鍵環(huán)節(jié)。 基于上述 農業(yè)物聯網的拓展結構，我們不妨按照如圖 7.11 所示的體系來研究接口問題。 （圖 7.11 智能協同控制器與農業(yè)物聯網的接口示意） 圖中所示，農業(yè)物聯網的網絡控制器起著承上啟下的關鍵作用，而其具備怎樣的接 口將是至關重要的。這里按照物聯網的一般定義， 我們設計了農業(yè)物聯網網絡控制器的結 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 24 構如圖 7.12 所示。 (圖 7.12 物聯網網絡控制器架構)

52、 在這個架構中，我們設計的農業(yè)物聯網應具備四層功能：感知層、傳輸層、處理層和應 用層。而網絡控制器融合了處理層和應用層的內容，并在 I/O 界面設計了接口 A 和接口 B。 接口 A 用于農業(yè)領域傳感器的即插即用，比如常用的 RS232、RS485 等，而接口 B 則用于 網絡外部拓撲傳輸接口，如以太 TCP/IP 等，這里定義為與智能農業(yè)協同控制器的接口。對 于網絡控制器的設計要求建議具備如下功能： （1） 融合以太網（Ethernet） 、并基于 TCP/IP 通訊標準的接口 因為目前工業(yè)控 制領域的控制網絡,無論是有線的、還是無線的已經向用以太網絡取代各種現場總線的方向 發(fā)展，并大量兼容

53、 TCP/IP 標準。因此今后絕大部分傳感器的網絡接口都具備基于 TCP/IP 協議的以太網接口； 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 25 （2） 具備路由器（Hub）功能，并含有網關 這是作為數據雙向傳輸的一般要求而設 計的； （3） 具備數據處理和數據融合功能 這里我們定義其具備數據融合能力是基于將有用 的、關聯信息在此就地進行融合處理，然后將結果發(fā)往上位智能協同控制器，其可以極大地 避免遠程數據傳出的數據丟失、和海量數據導致數據通道擁塞問題發(fā)生，又可以減輕智能協 同控制器的在線運算負擔； （4） 具備數據暫存能力和防火墻 有些時候的網絡數據傳輸是需要等待的，故有必要 配置暫存器； （5） 報

54、警及熱備份 作為一個具備網絡控制功能及數據傳輸、和調節(jié)的關鍵環(huán)節(jié)，其 故障報警及控制備份處理是必備的措施；為了實現智能農業(yè)大系統(tǒng)的有效控制，這里還要求 農業(yè)物聯網的感知層具備數據分解和數據鎖存及放大驅動能力，最后通過此通道驅動通用執(zhí) 行器完成系統(tǒng)的控制和調節(jié)動作。 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 26 第八章 物聯網的應用 8.1 區(qū)域試驗工程 當前，我國農業(yè)現代化進程明顯加快，但也面臨著資源、環(huán)境與市場的多重約束， 保障糧食安全、食品安全、生態(tài)安全的壓力依然存在，確保農民穩(wěn)定增收的任務越來越重。 實施區(qū)試工程，對于探索農業(yè)物聯網理論研究、系統(tǒng)集成、重點領域、發(fā)展模式及推進路徑， 提高農業(yè)物聯網

55、理論及應用水平，促進農業(yè)生產方式轉變、農民增收有重要意義。 （圖 8.11） （一）實施區(qū)試工程，有利于把握物聯網等信息技術的特點及在農業(yè)領域的應用規(guī)律， 探索形成農業(yè)物聯網發(fā)展模式。信息技術是新生事物，是多學科技術的集成，兼具系統(tǒng)性和 整體性。農業(yè)是個古老產業(yè)，兼具地域性、季節(jié)性和多樣性，這就決定了信息技術改造傳統(tǒng) 農業(yè)的復雜性和艱巨性。實施區(qū)試工程，研究物聯網技術在不同產品、不同領域的集成、組 裝模式和技術實現路徑，逐步構建農業(yè)物聯網應用模式，促進農業(yè)物聯網基礎理論研究、適 用技術和產品研發(fā)，探索構建國家農業(yè)物聯網標準框架體系及相關公共服務平臺，將為推動 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 27

56、 農業(yè)物聯網產業(yè)大發(fā)展奠定堅實基礎。 （2）實施區(qū)試工程，有利于積累農業(yè)物聯網應用經驗，促進農業(yè)物聯網科學發(fā)展。目 前，我國農業(yè)物聯網應用尚處于嘗試性起步階段，整體應用水平和建設規(guī)模明顯落后于電力、 醫(yī)療、環(huán)保等其它行業(yè)。各地農業(yè)物聯網應用示范基本呈各自為戰(zhàn)、散兵游勇式發(fā)展，點多 面廣，嚴重缺乏頂層設計，為示范而示范的現象較普遍，重復投入問題較突出，可持續(xù)發(fā)展 商業(yè)模式較少。實施區(qū)試工程，有利于逐步理清發(fā)展思路、明確發(fā)展方向和重點，為全面、 整體、系統(tǒng)推進農業(yè)物聯網積累經驗。 （圖 8.12） （三）實施區(qū)試工程，有利于調動地方農業(yè)部門積極性，整合各方力量共同推進農業(yè)物 聯網應用。雖然一些地方

57、農業(yè)部門發(fā)展農業(yè)物聯網的積極性較高，但由于缺乏穩(wěn)定投入，系 統(tǒng)推動的后勁明顯不足，一定程度上影響了農業(yè)物聯網效果發(fā)揮和長遠發(fā)展。實施區(qū)試工程， 不僅有利于調動地方農業(yè)部門積極性，更重要的是通過政府工程項目的示范、引導和帶動， 能夠促進社會各方資源整合、形成合力，共同推進農業(yè)物聯網發(fā)展。 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 28 （圖 8.13） 8.2 目標和重點任務 （1）工程目標。 開展農業(yè)物聯網應用理論研究，探索農業(yè)物聯網應用主攻方向、重點領域、發(fā)展模式 及推進路徑；開展農業(yè)物聯網技術研發(fā)與系統(tǒng)集成，構建農業(yè)物聯網應用技術、標準、政策 體系；構建農業(yè)物聯網公共服務平臺；建立中央與地方、政府與市

58、場、產學研和多部門協同 推進的創(chuàng)新機制和可持續(xù)發(fā)展的商業(yè)模式；適時開展成功經驗模式的推廣應用。 （圖 8.21） 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 29 （2）總體思路。 按照“統(tǒng)一規(guī)劃、系統(tǒng)設計、領域側重、統(tǒng)分結合、整體推進、跨越發(fā)展”的總體思 路組織實施。遵從“先集中規(guī)劃后分區(qū)試驗，先集中建平臺后組裝集成，先試點試驗、積累 經驗后推廣應用”的指導思想分步推進實施。在系統(tǒng)規(guī)劃設計的同時，支持天津、上海和安 徽根據各自經濟、社會及農業(yè)發(fā)展水平和產業(yè)特點，分別以設施農業(yè)與水產養(yǎng)殖、農產品質 量安全全程監(jiān)控和農業(yè)電子商務推進、大田糧食作物生產監(jiān)測為重點領域開展試驗示范，力 圖探索形成農業(yè)物聯網可看、可

59、用、可持續(xù)的推廣應用模式，逐步構建農業(yè)物聯網理論體系、 技術體系、應用體系、標準體系、組織體系、制度體系和政策體系，并在全國范圍內分區(qū)分 階段推廣應用。 （三）重點任務 一是研究和部署農業(yè)物聯網公共服務平臺。面向農業(yè)物聯網重大行業(yè)應用，重點突破多 源信息融合、海量信息分布式管理、智能信息服務等關鍵技術，構建農業(yè)物聯網公共服務平 臺，開展面向農業(yè)資源規(guī)劃與管理、生產過程精準管理、農產品質量安全溯源等領域的共性 的服務。 （圖 8.22） 二是研究和制定一批農業(yè)物聯網應用行業(yè)標準。聯合產學研用單位，研究和編制農業(yè)領 域條形碼（一維碼、二維碼） 、電子標簽（RFID）等的使用規(guī)范，制修訂一批農業(yè)物聯

60、網傳 感器及傳感節(jié)點、數據采集、應用軟件接口、服務對象注冊以及面向大田、設施農業(yè)、農產 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 30 品質量安全監(jiān)管應用等方面標準。 三是中試和熟化一批農業(yè)物聯網關鍵技術和裝備。圍繞區(qū)域主導產業(yè)，重點中試和熟化 動植物環(huán)境（土壤、水、大氣） 、生命信息（生長、發(fā)育、營養(yǎng)、病變、脅迫等）傳感器， 研制成熟度、營養(yǎng)組分、形態(tài)、有害物殘留、產品包裝標識等傳感器，開展農業(yè)物聯網技術 和裝備的系統(tǒng)引進和自主研發(fā)，加強動植物生長過程數字化監(jiān)測手段、模型研究，突破農業(yè) 物聯網的核心技術和關鍵技術。 四是形成一批可推廣的技術應用模式。針對設施農業(yè)與水產養(yǎng)殖、農產品質量安全、農 業(yè)電子商務

61、、大田糧食作物生產等的監(jiān)測監(jiān)控，分別研發(fā)系列專用傳感、傳輸、控制等設備， 開發(fā)相應的軟件和管理信息系統(tǒng)，從而構建全程技術體系及可持續(xù)發(fā)展機制。 五是培育農業(yè)物聯網產業(yè)。按照引進消化吸收再創(chuàng)新的思路，圍繞農業(yè)物聯網的感知識 別、數據傳輸、數據處理、智能控制和信息服務等環(huán)節(jié)，積極引導和推進農業(yè)物聯網設備制 造、軟件開發(fā)及相關服務，培育一批農業(yè)物聯網產業(yè)化研究基地、中試基地和生產基地，促 進農業(yè)物聯網新興產業(yè)發(fā)展。 （圖 8.23） 六是強化政策措施研究?？偨Y區(qū)試工程經驗，研究提出促進農業(yè)物聯網應用推廣的政策 建議，積極推動相關政策措施出臺，營造農業(yè)物聯網發(fā)展的良好環(huán)境。 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設

62、計 31 8.3 試驗布局 圍繞天津、上海和安徽農業(yè)特色產業(yè)和重點領域，統(tǒng)籌考慮行業(yè)及產業(yè)鏈布局，逐步 實現物聯網技術在農業(yè)全產業(yè)鏈的滲透和試點省市的整體推進。 （一）天津設施農業(yè)與水產養(yǎng)殖物聯網試驗區(qū) 天津毗鄰北京，經濟和交通條件好，區(qū)位優(yōu)勢明顯。設施農業(yè)發(fā)達，目前擁有高標準設 施農業(yè)面積 60 萬畝，水產養(yǎng)殖面積 62 萬畝，規(guī)?；a養(yǎng)殖小區(qū) 55 個，蔬菜和水產品自 給率高。試驗重點是在現代農業(yè)示范基地、龍頭企業(yè)、農民專業(yè)合作社和水產養(yǎng)殖小區(qū)等開 展設施農業(yè)與水產養(yǎng)殖物聯網技術應用示范，探索不同種類農產品、不同類型農業(yè)生產經營 主體農業(yè)物聯網應用模式；開展農產品批發(fā)市場物流信息化管理，

63、探索利用信息技術構建新 型農產品流通格局，有效減少交易環(huán)節(jié)，提高交易效率。 一是設施農業(yè)與水產養(yǎng)殖環(huán)境信息采集技術產品集成應用。選擇現代農業(yè)示范基地、龍 頭企業(yè)、農民專業(yè)合作社和水產養(yǎng)殖小區(qū)，探索不同種類農產品、不同類型農業(yè)生產經營主 體農業(yè)物聯網技術應用模式及可持續(xù)商業(yè)模式。 二是設施農業(yè)生命信息感知技術引進與創(chuàng)新。積極引進消化吸收國外先進的作物生命信 息感知技術和設備，實現農作物徑流、葉面溫度、蒸騰量等作物關鍵生理生態(tài)信息在線獲取， 實現即時灌溉決策與在線營養(yǎng)診斷。 （圖 8.31） 三是設施蔬菜病蟲害和水產病害特征信息提取與預警防控。融合設施環(huán)境、視頻、動植 物生命感知信息，引進創(chuàng)新設施

64、農業(yè)病蟲害和水產主要病害特征信息提取技術，實現設施農 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 32 業(yè)主要作物的重點病蟲害和水產主要病害信息實時提取與預警、事前防治與控制。 四是探索設施農業(yè)物聯網應用平臺與服務模式。集成現有農業(yè)信息服務系統(tǒng)，構建設施 農業(yè)物聯網集成應用服務平臺，面向農業(yè)主管部門、生產基地、農民專業(yè)合作社、基層農技 人員、農戶等提供多渠道、內容豐富的設施農業(yè)與水產養(yǎng)殖物聯網應用服務；總結形成可持 續(xù)、可推廣的設施農業(yè)與水產養(yǎng)殖物聯網應用服務模式。 五是農產品交易流通平臺。以天津韓家墅海吉星農產品批發(fā)市場為主體，綜合利用物聯 網等現代信息技術，開展農產品質量追溯，實現物流、配送、倉儲高效管

65、理，并依托深圳農 產品股份有限公司分布在全國的 26 個農產品批發(fā)市場，探索構建“產地裝車、銷地卸車、 網上交易撮合、單品種全國互聯互通”的新型農產品流通格局。 （二）上海農產品質量安全監(jiān)管試驗區(qū) 上海是國際化大都市，農產品主要依靠外阜輸入，保證農產品質量安全是一項重大民生 工程，探索應用物聯網技術開展農產品質量安全監(jiān)管試驗，對確保大中城市食品安全具有普 遍意義。試驗重點是農產品（水稻、綠葉菜、動物及動物產品）生產加工、冷鏈物流和市場 銷售等環(huán)節(jié)的物聯網技術應用，借助無線射頻識別技術和條碼技術，搭建農產品監(jiān)管公共服 （圖 8.32） 山東商業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 33 務平臺，實現對農產品生產

66、、流通等環(huán)節(jié)全過程智能化監(jiān)控，有效追溯農產品生產、運輸、 儲存、消費全過程信息。 一是建設農產品安全生產管理物聯網系統(tǒng)。集成無線傳感器網絡，研究生產環(huán)境信息實 時在線采集技術，研究生產履歷信息現場快速采集技術，開發(fā)農產品安全生產管理物聯網系 統(tǒng)，實現產前提示、產中預警和產后反饋。 二是建設農業(yè)投入品監(jiān)管物聯網系統(tǒng)。在農業(yè)生產環(huán)節(jié)，建立水稻、綠葉菜等農產品田 間操作電子化檔案，對農業(yè)投入品進行規(guī)范管理，做到來源清楚，領用清晰，用量明確。 三是農產品冷鏈物流物聯網技術引進與創(chuàng)新。引進、消化國外農業(yè)物聯網先進技術，在 消化吸收相關技術基礎上，研制集多種傳感器、車輛定位、無線傳輸于一體的冷鏈物流過程 監(jiān)測設備，力爭在穩(wěn)定性、可靠性、低成本和低能耗方面有進展。開發(fā)農產品冷鏈物流過程 監(jiān)測與預警系統(tǒng)，實現基于物流過程的實時化監(jiān)測與智能化決策。 四是農產品全程質量安全監(jiān)管物聯網應用平臺構建與服務模式創(chuàng)新。構建農產品質量安 全監(jiān)管綜合數據庫，開發(fā)農產品質量安全監(jiān)管物聯網應用平