农业物联网导论(应用篇)课件.pptx

1、农业物联网导论（应用篇）21概述农业物联网系统集成的原则23农业物联网系统集成技术45农业物联网系统集成案例农业物联网系统集成的步骤3农业物联网系统集成是指将感知层、传输层、处理层和应用层内部各个元件联系到一起，组成一个有效的整体，解决各个层次之间反馈、设备之间衔接和设备与系统之间连接等问题，使各个系统能够有效工作，各个系统之间相互反馈工作，实现农业物联网系统有效、可靠运转。农业物联网系统集成是建设农业物联网系统的重要途径，农业物联网系统的效率，很大程度上取决于农业物联网系统集成的水平。4（1）实用性与经济性原则实用性是指农业物联网系统能够最大限度地满足实际农业生产工作要求。经济性是指在满足系

2、统需求和稳定、可靠的前提下，应尽可能选用价格便宜的设备，以便节省投资。由于农产品附加值相对较低，农民的收入和信息化产品的支付能力比较弱，经济实用才是农民的首选。（2）先进性与成熟性原则电子信息及软硬件技术发展迅速，农业物联网系统集成时在技术上要适当超前，采用当今国内、国际上最先进和成熟的农业信息获取技术、传输和处理技术以及计算机软硬件技术，使建立的系统能够最大限度地适应今后技术发展变化和业务发展变化的需要。5（3）安全与可靠性原则农业物联网系统运行既要保障农业物联网系统本身的数据、信息安全，又要保障农业物联网系统长久可靠运行。农业物联网系统要选用稳定、可靠、集成度高的感知和传输设备，运用成熟稳

3、定的技术进行网络系统设计，利用成熟的故障诊断算法及时、准确地自诊断系统故障，并向农户、维护人员发送短信，尽快排除。（4）可扩充性与兼容性农业物联网系统的总体结构设计成结构化和模块化，功能和性能上协调一致，具有良好的兼容性、可扩充性，即选择具有良好的互联性、互通性及互操作性的设备和软件产品，使不同厂商的设备系统集成到统一平台，又可以使系统能在以后得以方便的扩充，并扩展其他厂商的系统。6（5）标准性原则农业物联网系统各个模块设计，系统建设的实施步骤、实施要求、测试及验收标准、完成标志及说明文档都要符合国家标准，使得整个系统建设明确、任务具体，真正成为一个可以控制和管理的过程。同样，采用科学和规范化

4、的指导和制约，使得开发集成工作更加规范化、系统化和工程化，可大大提高系统集成的质量。7农业物联网系统建设涉及很多环节和步骤，总体来说可分以下三个阶段：测试和试运行系统测试系统试运行系统说明文档工程实施终端集成网络层集成云端集成系统集成农业物联网系统集成方案设计需求分析方案设计方案验证理论假设阶段工程实施阶段检验反馈阶段8农业物联网分为云网端三个层次，按照层次可以将农业物联网系统集成方法分成以下：p 终端集成p 网络层集成p 云平台集成p 农业物联网系统集成9a)不同类型的终端设备供电方式、接口、感知范围、感知量程等不统一，无法直接使用无法直接使用b)传感器的应用场景、使用寿命、稳定性和可靠性不

5、统一，无法保障物联网可靠运行可靠运行c)农业物联网中不同终端之间相互配合工作，终端之间不进行协调工作，无法顺利完成作业任务终端集成需求终端系统集成，就是利用不同的技术实现终端设备可靠运行，各个设备之间协同工作10终端集成技术（感知设备）集成微型传感器 微机械加工（MEMS）技术、集成电路技术和纳米技术已经趋于成熟，MEMS技术与集成电路和纳米技术结合为集成制造微型、多参数、低成本的农用传感器提供了技术基础多传感器融合 利用嵌入式技术、总线技术、IEEE1451.2标准等对常用参数的集成检测，不但可以减小传感器的体积、降低成本，还可以对某些参数进行补偿、校正等。感知多尺度集成主要采用计算机视觉、

6、人工智能、数据融合、无线传感网等技术对各种传感器、音视频图像、多媒体信息、个体标识信息、地理信息和执行机构等集成。11终端集成技术（作业终端）M2M技术M2M实现两个设备之间相互通信，实现数据互通，是配合工作的基础人工智能技术人工智能算法对终端之间的路径、位置、时间等进行计算，实现设备之间协同工作收割机与无人车协同工作12a)不同场景下的网络传输需求不同，需要根据需求选择不同的需要根据需求选择不同的通信方式通信方式b)不同的网络传输的数据最终上载到云平台，需要最终数据的方式是统一的c)农业物联网生产数据量比较大，数据上传速度要高且延时低网络集成需求13网络集成技术网络集成涉及的内容主要包括网络

7、体系结构、网络传输介质、传输互联设备、网络交换技术、网络接入技术、网络综合布线系统、网络管理与安全、以及网络操作系统等方面。农业物联网网络集成同其他物联网相同，关键是结合农业领域特点，构造适合的体系结构，选择适当的网络传输介质、互联设备、网络交换技术、接入方式等等，在传输标准方面要结合国际标准，选用具有标准接口、协议的设备和组件。14云平台集成需求云平台进行实时数据、网络数据、预测预警、智能控制、视觉信息处理等过程。它需要解决不同系统之间的信息孤岛、多设备控制及设备之间协同控制等问题远程控制数据监控预测诊断15云平台集成技术SOA技术EAI技术 人工智能解决系统与系统之间信息孤岛问题。实现智能

8、控制及协调控制问题。SOA是一种粗粒度、松耦合服务架构，服务之间通过简单、精确定义接口进行通讯，不涉及底层编程接口和通讯模型EAI 通过建立底层结构，来联系横贯整个企业的异构系统、应用、数据源等，实现企业内部的 ERP、CRM、SCM、数据库、数据仓库，以及其他重要的内部系统之间无缝地共享和交换数据。人工智能技术是指让农业物联网云平台可以像人一样去思考和工作，利用智能算法实现数据分析处理、预测控制和故障诊断等161概述农业物联网标准体系217n(1)农业物联网标准化相关概念n(2)农业物联网标准化的重要性n(3)农业物联网标准化现状18(1)农业物联网标准化相关概念 农业物联网标准化农业物联网

9、标准化是制订、发布和实施农业物联网标准达到统一以获得最佳秩序的活动及过程。农业物联网标准体系是若干相互依从、相互作用、具有特定功能的农业物联网标准化文件组成的有机整体。19(2)农业物联网标准化的重要性农业物联网建设的一个关键瓶颈农业物联网建设的一个关键瓶颈农业物联网标准工作薄弱。农业物联网标准工作薄弱。农业物联网标准化的作用可具体归结为：农业物联网标准化的作用可具体归结为：农业物联网标准化是规范农业物联网应用系统建设的依据 农业物联网标准化是规范农业物联网相关设备生产的前提 农业物联网标准化是实现农业感知数据和服务共享的基础20(3)农业物联网标准化现状在国际上针对不同物联网技术领域的标准化

10、工作早已开展，由于物联网的技术体系庞杂，因此物联网的标准化工作分散在不同标准化组织，各有侧重。为快速推进物联网技术的发展，ISO/IEC（国际标准化组织/国际电工委员会）JTC1（第一联合技术委员会）成立专门的分委员会SC41（物联网及相关技术分委员会）开展物联网标准化工作，自2013年至2019年4月底，ISO/IECJTC1SC41发布的标准和报告共计20项，其中在传感信息网络方面的标准12项，主要涉及传感器网络架构接口等内容，在水下声学传感器网络（UWASN）方面标准4项，物联网（IoT）方面标准4项，正在制定的标准与报告共计12项，主要包含UWASN和IoT相关方面。21(3)农业物联

11、网标准化现状我国物联网的标准化工作起步较晚，完整的标准化体系尚未形成，但自起步之日起，物联网标准化便得到广泛关注。自2005至2010年，国内相继成立电子标签标准工作组、全国信标委传感器网络标准工作组、国家物联网标准联合工作组，开展总体标准研究、标识标准研究和信息安全标准研究2017年全国信标委提出筹建全国信标委物联网分委会（T28/SC 41）2018年国家标准委网站公开征集物联网分委会意向委员以及召开了物联网标准第三次协调会2019年8月国标委批复成立全国信标委物联网分技术委员会，于同年11月全国信标委物联网分技术委员会成立大会暨第一次全体会议在北京召开，标志着SC 41今后在物联网标准化

12、的研究将更加专业化、系统化、深入化。2020年我国将深入开展TSN、车联网白皮书研究等工作。22标准号标准号名称名称发布单位发布单位DB15/T867-2020基于物联网的畜产品追溯应用平台结构内蒙古自治区质量技术监督局DB37/T3553-2019茶树物联网平台数据采集规范山东省市场监督管理局DB15/T866-2019基于物联网的畜产品追溯服务流程内蒙古自治区质量技术监督局DB4201/T551-2018智慧农业农业物联网平台数据交换规范武汉市质量技术监督局DB37/T3115-2018生猪养殖环境信息物联网监测规范山东省质量技术监督局DB12/T781-2018水产养殖物联网传感器静态性

13、能校准要求天津市市场和质量监督管理委员会DB12/T782-2018水产养殖物联网数字视频监控系统技术规范天津市市场和质量监督管理委员会DB12/T788-2018水产养殖物联网水质参数集成在线采集装置技术要求天津市市场和质量监督管理委员会DB12/T783-2018水产养殖物联网溶解氧传感器维护保养技术要求天津市市场和质量监督管理委员会DB12/T784-2018水产养殖物联网溶解氧无线测控系统技术规范天津市市场和质量监督管理委员会DB36/T1061-2018农业生产现场物联网建设技术规范江西省市场监督管理局DB4201/T527-2017农业生产环境监测数据自动采集传输技术规范武汉市质量

14、技术监督局DB12/T740.1-2017农业物联网平台技术规范第1部分：数据上传接口天津市市场和质量监督管理委员会DB12/T753-2017畜禽密闭舍养殖环境物联网自动监控系统设计规范天津市市场和质量监督管理委员会DB37/T2872-2016农业物联网平台基础代码集山东省质量技术监督局DB37/T2873-2016农业物联网平台基础数据元山东省质量技术监督局DB37/T2874-2016农业物联网平台基础数据采集规范山东省质量技术监督局DB44/T1566-2015农作物产品物联网溯源应用框架广东省质量技术监督局DB34/T2427-2015农业物联网用温度传感器通用技术条件安徽省质量技

15、术监督局DB34/T2464-2015农业物联网用湿度传感器通用技术条件安徽省质量技术监督局我国现行的物联网相关的地方标准共有30项，2015年开始，安徽、山东、天津、福建、广东等地方发布了农业物联网相关的标准，部分相关标准具体信息如表所示。2324o 农业物联网基础通用标准 农业物联网总体性标准：农业物联网总体性标准：包括农业物联网导则、农业物联网总体架构、农业物联网业务需求等。感知层标准体系：感知层标准体系：主要涉及传感器等各类信息获取设备的电气和数据接口、感知数据模型、描述语言和数据结构的通用技术标准、RFID 标签和读写器接口和协议标准、特定行业和应用相关的感知层技术标准等。网络层标准

16、体系：网络层标准体系：主要涉及物联网网关、短距离无线通信、自组织网络、简化IPv6协议、低功耗路由、增强的机器对机器（M2M）无线接入和核心网标准、M2M模组与平台、网络资源虚拟化标准、异构融合的网络标准等。应用层标准体系：应用层标准体系：包括应用层架构、信息智能处理技术、以及行业、公众应用类标准。共性关键技术标准体系：共性关键技术标准体系：包括标识和解析、服务质量（Quality of Service，QoS）、安全、网络管理技术标准。2.2.农业物联网标准体系农业物联网标准体系25o 农业产业物联网标准化2.农业物联网标准体系 大田种植物联网标准化体系主要包括大田种植专用传感器技术标准、大

17、田种植感知数据传输网络建设标准、大田作物生产感知数据标准3部分。设施园艺物联网标准化体系主要包括设施园艺专用感知设备技术标准与接口规范、设施园艺物联网感知数据标准、设施园艺物联网环境控制系统设计标准3部分。26 畜禽养殖物联网标准化体系主要包括畜禽养殖专用数据采集与传感设备技术标准、畜禽养殖感知信息传输网络建设标准、畜禽养殖感知数据分析标准、畜禽养殖环境控制标准4部分。水产养殖物联网标准化体系主要包括水产养殖专用传感设备技术标准、水产养殖感知信息传输网络建设标准、水产养殖感知数据分析标准、水产养殖环境控制标准4部分。农产品物流追溯物联网标准化体系主要包括农产品物流追溯专用感知设备技术标准与接口

18、标准和农产品物流追溯物联网感知数据标准2部分。271概述大田农业物联网的结构23大田农业物联网核心技术大田农业物联网应用案例45未来发展趋势28l大田环境信息的全面感知大田环境信息的全面感知l大田作物生长的实时监测大田作物生长的实时监测l现场作业（耕、播、收、灌、药）的自动化操作现场作业（耕、播、收、灌、药）的自动化操作l农机装备工作状态的实施监控农机装备工作状态的实施监控l农产品加工信息化与可追溯的质量管理农产品加工信息化与可追溯的质量管理29大田种植物联网按照三层大田种植物联网按照三层架构的规划主要分为：架构的规划主要分为：1.1.种植业物联网感知层种植业物联网感知层2.2.种植业物联网传

19、输层种植业物联网传输层3.3.种植业物联网服务平台种植业物联网服务平台4.4.种植业物联网应用层内种植业物联网应用层内容容303.1 3S技术技术什么是什么是3S 3S？p 遥感(Remote Sensing,RS)p 地理信息系统(Geographic Information System,GIS)p 全球定位系统(Global Positioning System,GPS)有什么作用？有什么作用？实时监测与捕捉 精确灌溉、施肥及杀虫等处理 农田水分、肥力、杂草和病虫害、作物苗情及产量描述和跟踪 为农机作业提供高效导航信息，实现精准施肥和喷药除草 机械调度综合管理 小区域产量空间变异313.

20、2 机器视觉技术机器视觉技术p 病虫害识别p 目标实时监测p 分类323.3 远程控制技术远程控制技术334.1 墒情监控系统墒情监控系统 墒情监控系统建设主要含3大部分。一是墒情综合监测系统，利用传感技术实时观测土壤水分、温度、地下水位、地下水质、作物长势、农田气象信息，并汇聚到信息服务中心，信息中心对各种信息进行分析处理，提供预测预警信息服务；二是灌溉控制系统，主要是利用智能控制技术，结合墒情监测的信息，对灌溉机井、渠系闸门等设备的远程控制和用水量的计量，提高灌溉自动化水平；三是构建大田种植墒情和用水管理信息服务系统，为大田农作物生长提供合适的水环境，在保障粮食产量的前提下节约水资源344

21、.1 墒情监控系统墒情监控系统墒情监控系统终端设备和控制终端墒情监控系统终端设备和控制终端墒情监控系统墒情监控系统-墒情监测平台墒情监测平台354.2 农田环境监测系统农田环境监测系统该系统主要包括3大部分。一是气象信息采集系统，是指用来采集气象因子信息的各种传感器，主要包括：雨量传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器、风速风向传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器、光照传感器等；二是数据传输系统，无线传输模块能够通过5G网络将与之相连的用户设备的数据传输到Internet中一台主机上，可实现数据远程的透明传输；三是设备管理和控制系统。执行设备是指用来调节农田小气候各种设施，比如灌溉、施肥等。

22、364.3 施肥管理测土配方系统施肥管理测土配方系统施肥管理测土配方系统是以3S技术（RS、GIS、GPS）和专家系统技术为核心，以土壤测试和肥料田间试验为基础，根据作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应，在合理施用有机肥料的基础上，提出氮、磷、钾及中、微量元素等肥料的施用数量、施肥时期和施用方法的系统。利用信息技术开发计算机推荐施肥系统、农田监测系统被证明是推广农田种植信息化的有效技术措施。374.4 大田作物病虫害诊断与预警系统大田作物病虫害诊断与预警系统农业病虫害远程诊治及预警平台。该平台采用了5G通信技术、机器视觉技术和大数据分析等技术，养殖户可以通过Web、电话、手机等设备对农业病虫害

23、进行诊断和治疗，同时也可以得到专家的帮助。该平台实现了农业病虫害诊断、防治、预警等知识表示、问题求解与视频会议、呼叫中心、短消息等新技术的有效集成，实现了通过网络诊断、远程会诊、呼叫中心和移动式诊断决策多种模式的农业病虫害诊断防治体系384.5 农机调度管理系统农机调度管理系统 农机调度管理系统是一个依托GSM数字公众通信网络，全球导航卫星系统和地理信息系统技术为各省市县乡的农机管理部门和农机合作组织提供作业农机实时信息服务的平台。农机调度系统主要是农机管理人员根据下达的作业任务，通过对收割点位置、面积等信息分析，推荐最适合出行的农机数，并规划农机的出行路线。同时该辅助模块通过对历史作业数据统

24、计分析，实现对各作业的效率，油耗成本考核，推荐出行农机操作员。394.5 农机调度管理系统农机调度管理系统404.6 精细作业系统精细作业系统精准作业系统主要包括变量施肥播种系统、变量施药系统、变量收获系统、变量灌溉系统。41l大田物联网感知层大田物联网感知层机载化机载化生命与环境信息传感器的微型化、高可靠性和低成本化生命与环境信息传感器的微型化、高可靠性和低成本化传感器节点的低功耗传感器节点的低功耗l大田物联网传输层卫星化大田物联网传输层卫星化传感器网络的自组织传感器网络的自组织多模式通信方式的高效融合多模式通信方式的高效融合大田物联网信息传输趋于低成本、全覆盖、高实时性大田物联网信息传输趋

25、于低成本、全覆盖、高实时性l大田物联网应用层大田物联网应用层精准化、智能化、专业化精准化、智能化、专业化多源、海量信息的云存储与云计算多源、海量信息的云存储与云计算信息处理智能化、自动化、生长模型信息处理智能化、自动化、生长模型4243441概述设施园艺物联网总体架构23设施园艺物联网核心技术设施园艺物联网应用案例45未来发展趋势45 设施园艺物联网是农业物联网的一个重要应用领域，是以全面感知、可靠传输和智能处理等物联网技术为支撑和手段，以设施园艺的自动化生产、最优化控制、智能化管理为主要目标的农业物联网的具体应用领域，也是目前应用需求最为迫切的领域之一。技术需求 基于物联网实现设施园艺机器换

26、人的自动作业模式。基于物联网实现设施园艺环境调控的自动化和智能化。基于物联网实现设施园艺水肥调控的智能化级自动化。基于物联网的综合信息服务网是助推园艺产业发展的关键。发展趋势 温室环境自动控制技术朝多因素、多样化方向发展，集图形、声音、影视为一体的多媒体服务系统是未来计算机应用的热点。温室计算机的应用将由简单的以数据采集处理和监测，逐步转向以知识处理和应用为主。随着5G等通讯技术的兴起，设施园艺物联网将形成更高效的“端-网-云”框架。46 设施园艺物联网是以全面感知、可靠传输和智能处理等物联网技术为支撑和手段、以自动化生产、最优化控制、智能化管理为主要生产方式的高产、高效、低耗、优质、生态、安

27、全的一种现代农业发展模式与形态。主要包括设施园艺环境信息感知、信息传输和信息处理或自动控制等三个环节。473.1 温室环境综合调控系统 温室自动控制系统 温室控制系统就是依据温室内外装设的温湿度传感器、光照传感器、CO2传感器、室外气象站等采集或观测的信息，通过控制设备（如控制箱、控制器、计算机等）控制驱动/执行机构（如风机系统、开窗系统、灌溉施肥系统等），对温室内的环境气候（如温度、湿度、光照、CO2等）和灌溉施肥进行调节控制以达到栽培作物的生长发育需要。温室控制系统根据控制方式可分为手动控制系统和自动控制系统。48 环境综合调控系统土壤水分 土壤温度 光照强度 空气温湿度 二氧化碳感知决策

28、光照调控 温湿度调控 二氧化碳调控493.2 水肥智能调控系统 设施园艺水肥管理系统是指基于物联网技术的臭氧消毒机、施肥喷药一体机、灌溉施肥机等设施园艺肥水调控管理智能装备，实现设施安全生产、肥药精确调控。503.3 自动作业与智能装备用于设施园艺的农业智能装备按作业模式通常可分为：(1)固定装备；(2)移动装备。自动播种机自动移栽机自动清洗消毒设备蔬菜智能分拣设备固定装备固定装备移动装备移动装备无人收割机无人机作业机器人513.4 病虫害预测预警系统 设施园艺病虫害联防联控指挥决策系统通过实时采集各基地系统中有关病虫害的预测预报数据，并通过系统分析和统计处理发布预处理结果。包括4个部分：病虫

29、害实时数据采集模块、病虫害预测预报监控与发布模块、各区县重大疫情监测点数据采集与防控联动模块、病虫害联防联控指挥决策模块。523.5 农产品分拣包装系统 农产品分拣包装系统是指通过人工分级、机械分级、机电结合分级、计算机视觉分级和核磁共振分级等方法在农产品分级以及后续农产品自动包装中的应用。53设施蔬菜精准高效栽培物联网管理 物联网栽培管理系统及配套智能装备，结合水培作物养分吸收机理模型，多源海量信息的云存储计算技术，实现了精准化智能化的设施园艺物联网架构。有机水肥一体化智能系统中，按照作物生育期需求特点，结合环境参数、经验模型配比使用，可确保有机无土栽培下养分的供应和水肥一体化的实现、机电结

30、合分级、计算机视觉分级和核磁共振分级等方法在农产品分级以及后续农产品自动包装中的应用。54o 设施园艺物联网感知层要实现生命与环境信息传感器的微型化、高可靠性和低成本化，传感器节点的低功耗。o 设施园艺物联网传输层要实现传感器网络的自组织，通过多模式通信方式的高效融合，达到信息传输低成本、全覆盖、高实时性的要求。o 设施园艺物联网应用层要求实现多源、海量信息的云存储与云计算，融合作物生长模型，完成信息处理智能化与自动化。551概述畜禽养殖物联网的总体架构23畜禽养殖物联网关键技术畜禽养殖物联网应用案例45总结56l畜禽养殖环境的自动监控l畜禽动物行为监控与检测l畜禽养殖精准饲喂控制l畜禽动物育

31、种繁育全方位监管l畜禽疾病自动检测与预警57畜禽养殖物联网按照三层架构的规划主要分为：畜禽养殖物联网感知层 畜禽养殖物联网传输层 畜禽养殖物联网应用层583.1 养殖环境监控技术养殖环境监控技术概念：在养猪舍内部署各类室内环境监测传感器，大量的传感器节点构成监控网络，通过各种传感器采集养殖场所的主要环境因子，并结合季节、养殖品种及生理等特点，对养殖环境因子进行提前预测，有效预警，及时调控，达到自动控制环境的目的。593.1 养殖环境监控技术养殖环境监控技术具体涉及的技术有：养殖环境信息采集技术：通过环境传感器，实现对二氧化碳数据、温湿度数据、氨气含量数据、H2S含量数据的自动采集。有害气体预测

32、技术：对未来一段时间内的有害气体含量进行提前估计。异常信息报警技术：指根据采集到的实时数据或者预测出来的可靠数据实现异常报警，及时进行处理，将损失降到最低。智能化控制技术：指利用采集到的各种环境参数为依据，根据不同的畜禽养殖品种和控制模型，计算设备的控制量，通过控制器与养殖环境的控制系统（如红外、风扇、湿帘等）实现对接，控制各种环境设备。603.2 畜禽动物行为监控技术畜禽动物行为监控技术概念：畜禽动物行为监控技术是指在养殖圈舍内安装多媒体摄像头，采用摄像头录制畜禽动物的行为视频并传输到服务器上进行实时视频显示，对于异常行为视频进行及时发出警报。613.2 畜禽动物行为监控技术畜禽动物行为监控

33、技术具体涉及的技术有：行为视频采集与传输技术：指利用多媒体摄像头录制养殖圈舍内的畜禽动物行为视频，并利用搭建的有限网络或者5G网络进行视频的快速传输，将视频数据发送到监控中心，实现远程查看圈舍内情况的实时视频、回看历史视频。异常行为识别技术：指基于采集到的行为视频数据，采用视频跟踪技术、图像处理技术、深度学习技术等进行异常行为的检测与识别。针对识别出的异常行为，自动发出警报，确保养殖人员及时采取养殖措施。623.3 精准饲喂技术（以生猪为例）精准饲喂技术（以生猪为例）概念：根据养殖场的生产状况、建立以品种、杂交类型、生产特点、生理阶段、日粮结构、气候、环境温湿度等因素为变量的营养需要量自动匹配

34、并比对中心数据库同类生猪数字模型，进行生猪饲养过程的数字化模拟和生产试验验证，以影响种生猪养殖过程需要量和生产性能，以不同环境因素为变量，模拟生猪的生产性能和生理指标的变化，从而达到数字化精细喂养。饲喂器633.3 精准饲喂技术（以生猪为例）精准饲喂技术（以生猪为例）具体涉及的智能养殖设备有：妊娠母猪电子饲喂站：妊娠母猪是指配种后到产崽之前的繁殖母猪。根据感知的猪只信息，通过上位计算机显示其历史档案，决定饲喂的频率与数量，实施具有阈值设定下的自动饲喂，实现了基于感知、数据分析及饲喂控制的闭环控制，基本达到了无人控制下按母猪个体体况的精细化饲喂。哺乳母猪精准饲喂器：怀孕母猪分娩后，并处于哺乳期的

35、母猪称之为哺乳母猪。该饲喂站通过采集母猪个体的体况数据（包括质量、哺乳胎次及抚养的仔猪头数），依据日粮养分需要量模型计算不同哺乳天数的采食量，并以此作为采食量的设定阈值，通过中央控制器或移动智能终端控制饲喂次数、投放时间点及每次饲喂量，实现基于物联网技术下的精细饲喂。643.4 发情识别技术（以母猪发情为例）发情识别技术（以母猪发情为例）在动物繁育过程中，智能化的繁殖监测管理是提高繁殖效率或畜牧生产效率的重要手段。母猪发情时会表现一些典型的特征：体温较平常有所上升；卧立不安、啃圈爬栏，走动较为频繁，活动量明显增多；出现爬跨行为；食欲略减；主动接近公猪，公猪经过或“按背测试”时表现出“静立反射”

36、；发出求偶歌声；外阴肿胀，阴门流出透明粘液。其中,部分行为特征如采食量变化、母猪频繁访问公猪、体温变化、活动量增加、爬跨行为等。653.4 发情识别技术（以母猪发情为例）发情识别技术（以母猪发情为例）利用母猪在发情时表现出的各种生理特征和行为特性作为发情行为识别依据，目前常见的母猪发情识别方法主要有以下三种：使用红外传感器对母猪的活动量进行监测；使用射频识别扫描器记录通过“寮望洞”与公猪接触的母猪耳标号；通过自动饲喂器记录的母猪进入自动饲喂器的采食次数、猪群个体数量和每日进食周期等参数。RFID标签663.5 疾病检测与预警技术疾病检测与预警技术概念：针对畜禽疾病发生频繁、经济损失较大等实际问

37、题，从畜禽疾病早预防、早预警的角度出发，在对气候环境、养殖环境、病源与畜禽疾病发生的关系研究的基础上，确定各类病因预警指标及其对疾病发生的可能程度。常见的猪病673.5 疾病检测与预警技术疾病检测与预警技术目前常见的畜禽动物疾病检测与预警方法主要有以下三种:基于生理数据：利用侵入式传感器，如RFID等获取畜禽动物的生理数据，通过与畜禽疾病知识库中的生理数据进行比对，检测出是否生病，发出预警。基于视频数据：利用摄像头采集畜禽动物的行为视频数据，通过对动物的行为视频进行分析，检测出是否生病，发出预警。基于声音数据：利用声音传感器获取畜禽动物的声音数据，通过对声音数据进行分析，检测出是否生病，发出预

38、警。68o 家畜养殖企业温氏集团 作为中国最大的家畜养殖企业温氏集团，率先开展了企业畜牧业物联网的应用研究，构建了畜牧养殖生产的监控中心、家畜养殖环境监测物联网系统、家畜体征与行为监测传感网系统等。家畜环境监测物联网构建的核心不仅仅是实时获得环境监测的状态数据，更重要的通过对数据的分析，获得对环境控制设备的远程操作依据，从而形成物联网系统的闭环。69 畜禽养殖物联网的功能 利用传感器技术、无线传感网络技术、自动控制技术、机器视觉、射频识别等现代信息技术，对畜禽养殖环境参数和畜禽动物进行实时的监测，并根据畜禽生长的需要，对畜禽养殖环境进行科学合理的优化控制，对畜禽动物的异常行为进行及时预警，实现

39、畜禽环境的自动监控、畜禽动物行为自动监控、精细投喂、育种繁育以及疾病的检测与预警。现代畜禽养殖业的发展标志 朝着智能装备、全面“感知”、生产过程可跟踪与产品质量可溯源、行业技术及经济数据实施网络化管理等信息化迈进，畜禽养殖物联网是降低养殖成本、保证产量和品质、减少污染和病害发生的有力手段。701水产物联网基本概念农产品物流物联网系统总体架构23水产物联网关键技术水产物联网应用案例4 水产养殖物联网是农业物联网的一个重要应用领域，是指采用先进传感技术、智能传输技术、智能信息处理技术，通过对养殖水质及环境信息的智能感知，安全可靠传输，智能处理以及控制机构的智能控制，实现对水质和环境信息的实时在线监

40、测、异常报警与水质预警和智能控制，健康养殖过程精细投喂，疾病实时预警与远程诊断，改变我国传统水产养殖业存在的养殖现场缺乏有效监控手段、水产养殖饵料和药品投喂不合理、水产养殖疾病频发的问题，促进水产养殖业生产方式转变，提高生产效率，保障食品安全，实现水产养殖业生产管理高效、生态、环保和可持续发展。2009年以来我国水产品总量整体保持增长趋势，2018年我国水产品总产量为6458万吨，与2017年相比变化不大。2019年全国水产品产量保持在6450万吨左右，与2018年基本持平。n(1)智能传感器n(2)无线传感网络n(3)远程控制n(4)云服务系统n(5)边缘计算n(6)水下机器人技术采用物联网

41、技术，实现对水质和环境信息的实时在线监测、异常报警与水质预警，通过无线传感网络、移动通信网络和互联网等传输通道，将异常报警信息及水质预警信息及时通知养殖管理人员。a)水质预警系统b)溶解氧预测增氧系统c)水质远程监测与控制系统d)无线传感网络e)精细喂养f)疾病诊断g)水下机器人(1)水质预警系统水质是水产养殖最为关键的因素，水质好坏对水产养殖对象的正常生长、疾病发生甚至生存都起着极为重要的作用，因而在水产养殖场的管理中，水质管理是最为重要的部分。（2）溶解氧预测增氧系统针对水质智能调控问题，选取实时溶氧量（RV）和实时溶氧变化量（RD）作为控制器的输入，输出变量为增氧时间（T），再选取相应的

42、模糊控制规则，即可以获得较好的动态特性和静态品质，且不难实现，可以满足系统的要求。（3）水质远程监测与控制系统a.水质监测点1，b.水质监测点2，c.水质控制点1，d.水质控制点2，e.现场监控中心，f.中继节点，g.视频监控设备（4）无线传感器网络无线传感网络可实现 短 距 离 通 讯 和GPRS通信，现场无线覆盖范围3公里；采用智能信息采集与控制技术，具有自动网络路由选择、自诊断和智能能量管理功能，无线网络运行状态监视和故障报警。（5）精细喂养n 鱼类生长阶段(体重、体长、年龄)n 养殖模式n 水质(水温、溶氧、pH、氨氮、盐度)n 外部环境（光照强度、光照周期）n 养殖密度n 疫情状况精

43、细喂养决策因素（5）精细喂养应用案例（6）鱼类疾病预警系统疾病预警系统分为水环境预警模块、非水环境预警模块、症状预警模块三个部分，其中水环境预警包括对当前水质的评价预警，和对未来水质预测后的评价预警，即水环境状态预警和趋势预警。（7）基于机器视觉的生物量估计通过深度学习的方法将获取的鱼类图像处理，计算出鱼类的体长体重以及数量的多少，对于水产养殖行业来说，快速准确地获取鱼类的数量和重量对于合理的投喂有着重要的作用。相比传统方法可以做到无损检测，速度快、稳定性好、精度高。（8）水下机器人在水产养殖中的应用水下机器人功能 水质传感器组 摄像头 声呐 基于机器视觉生物量估计 基于机器视觉的鱼类疫情检测

44、 立体、实时环境检测851基本概念和内涵农产品物流物联网系统总体架构23农产品配货管理系统农产品质量追溯系统45农产品运输管理系统6农产品采购交易系统7案例分析8本章小结86n(1)(1)农产品物流物联网的内涵农产品物流物联网的内涵n(2)(2)农产品物流物联网的特点农产品物流物联网的特点n(3)(3)农产品物流物联网应用主要技术农产品物流物联网应用主要技术n(4)(4)农产品物流物联网发展趋势农产品物流物联网发展趋势 随着现代物流业的飞速发展，运用物联网技术把农产品生产管理、运输管理、仓储管理、智能交随着现代物流业的飞速发展，运用物联网技术把农产品生产管理、运输管理、仓储管理、智能交易管理、

45、质量检测管理及过程控制管理等节点有机结合起来，建立基于物联网的农产品物流信息网络易管理、质量检测管理及过程控制管理等节点有机结合起来，建立基于物联网的农产品物流信息网络体系，降低农产品物流成本，实现农产品电子化交易，推进传统农产品交易市场向现代化交易市场的体系，降低农产品物流成本，实现农产品电子化交易，推进传统农产品交易市场向现代化交易市场的整体改造。整体改造。本节本节主要从以下关于主要从以下关于农产品物流物联网农产品物流物联网四个方面四个方面进行阐述。进行阐述。871.1 1.1 农产品物流物联网的内涵农产品物流物联网的内涵 农产品物流物联网是运用物联网技术把农产品生产、运输、仓储、智能交易

46、、质量检测及过程控制管理等节点有机结合起来，建立基于物联网的农产品物流信息网络体系。具体来说，农产品物流物联网是以食品安全追溯为主线，集农产品生产、收购、运输、仓储、交易、配货于一体的物联网技术的集成应用。1.1.农产品物流物联网应用概述农产品物流物联网应用概述88 农产品供应链的可视化农产品供应链的可视化 农产品物流信息采集自动化农产品物流信息采集自动化 农产品物流企业资产管理智能化农产品物流企业资产管理智能化 农产品物流组织规模化农产品物流组织规模化 农产品物流具有一定的预期性农产品物流具有一定的预期性1.2 1.2 农产品物流物联网的特点农产品物流物联网的特点 针对农产品的特点，基于物联

47、网技术的现代农产品物流是以先进的物联网信息感知技术为基础，注重服务、人员、技针对农产品的特点，基于物联网技术的现代农产品物流是以先进的物联网信息感知技术为基础，注重服务、人员、技术、信息与管理的综合集成，是现代生产方式、现代经营管理方式、现代信息技术相结合在农产品物流领域的综合体现。术、信息与管理的综合集成，是现代生产方式、现代经营管理方式、现代信息技术相结合在农产品物流领域的综合体现。农产物流物联网具有如下特点：农产物流物联网具有如下特点：1.1.农产品物流物联网应用概述农产品物流物联网应用概述891.3.1 1.3.1 物流物联网感知技术物流物联网感知技术 射频技术（射频技术（RFIDRF

48、ID）技术）技术 GPSGPS技术技术 视频与图像感知技术视频与图像感知技术 传感器感知技术传感器感知技术 扫描、红外、激光、蓝牙等扫描、红外、激光、蓝牙等1.3 1.3 农产品物流物联网应用主要技术农产品物流物联网应用主要技术1.农产品物流物联网应用概述农产品物流物联网应用概述90l 在物流系统中，农产品加工企业内部的生产物流管理系统往往是与农产品加工企业生产系统相融合，物流系统作为生产系统的一部分，在企业生产管理中起着非常重要的作用。企业内部物流系统的网络架构，往往都是以企业内部局域网为主体建设独立的网络系统。l 在农产品物流公司，由于农产品地域分散，并且货物在实时移动过程中，因此，物流的

49、网络化信息管理往往借助于互联网系统与企业局域网相结合应用。l 在物流中心，物流网络往往基于局城网技术，也采用无线局域网技术，组建物流信息网络系统。l 在数据通信方面，往往是采用无线通信与有线通信相结合。综合来看，常采用的智能处理技术有智能计算技术、云计算技术、数据挖掘技术、专家系统等智能技木。1.3.2 1.3.2 物流物联网通信与网络传输技术物流物联网通信与网络传输技术1.3 1.3 农产品物流物联网应用主要技术农产品物流物联网应用主要技术1 1.农产品物流物联网应用概述农产品物流物联网应用概述91l 在企业厂区的生产物流物联网系统，常采用的智能技术主要有 ERP（Enterprise Re

50、sourcePlanning）技术、自动控制技术、专家系统技术等；l 在大范围的社会物流运输系统，常采用的智能技术是：数据挖掘技术、智能调度技术、优化运筹技术等；l 在以仓储为核心的智能物流中心，常采用的智能技术有自动控制技术、智能机器人技术、智能信息管理系统技术、移动计算技术、数据挖掘技术等；l 以物流为核心的智能供应链综合系统、物流公共信息平台等领域，常采用的智能技术有智能计算技术、云计算技术、数据挖掘技术、专家系统技术等智能技术。1.3.3 1.3.3 物流物联网智能处理技术物流物联网智能处理技术1.3 1.3 农产品物流物联网应用主要技术农产品物流物联网应用主要技术1.1.农产品物流物