物联网技术与智慧农业.ppt

物联网技术与智慧农业,现代电子信息技术,通信技术,现代通讯技术,人工智能技术,电子计算机技术,目录,01,PART ONE,发展智慧农业的意义,（一）智慧农业推动农业产业链改造升级,1.升级生产领域，由人工走向智能,发展智慧农业的意义,种植、养殖生产作业环节：一体的农业生产自动化系统和平台；食品安全环节：构建农产品溯源系统，追溯全程信息；生产管理环节：智能设施与互联网广泛应用，提高效能。,（一）智慧农业推动农业产业链改造升级,2.升级经营领域，突出个性化与差异性营销方式,发展智慧农业的意义,物联网、云计算等技术：打破农业市场的时空地理限制；一体化农产品经营体系：促进农产品市场化营销和品牌化运营；农业休闲旅游：推广、销售休闲旅游产品，为旅客提供个性化旅游服务。,（一）智慧农业推动农业产业链改造升级,3.升级服务领域，提供精确、动态、科学的全方位信息服务,发展智慧农业的意义,农机调度服务系统室外大屏幕、手机终端云计算、大数据,解决“信息服务最后一公里”,先进的农业科学技术知识生产管理信息农业科技咨询服务,经营好农业生产系统与营销活动提高农业生产管理决策水平增强市场抗风险能力,（二）智慧农业实现农业精细化、高效化、绿色化发展,1.实现精细化，保障资源节约、产品安全,发展智慧农业的意义,一方面，借助科技手段对不同的农业生产对象实施精确化操作，在满足作物生长需要的同时，保障资源节约又避免环境污染。另一方面，实施农业生产环境、生产过程及生产产品的标准化，保障产品安全。,（二）智慧农业实现农业精细化、高效化、绿色化发展,2.实现高效化，提高农业效率，提升农业竞争力,发展智慧农业的意义,云计算、农业大数据：让农业经营者便捷灵活地掌握天气变化数据、市场供需数据、农作物生长数据等，提高了农业生产对自然环境风险的应对能力；智能设施：合理安排用工用时用地，减少劳动和土地使用成本，促进农业生产组织化，提高劳动生产效率。互联网与农业的深度融合：使得农业市场创新商业模式持续涌现，大大降低信息搜索、经营管理的成本。再造整个农业产业链：实现农业与二、三产业交叉渗透、融合发展，提升农业竞争力。,（二）智慧农业实现农业精细化、高效化、绿色化发展,3.实现绿色化，推动资源永续利用和农业可持续发展,发展智慧农业的意义,通过对农业精细化生产，实施测土配方施肥、农药精准科学施用、农业节水灌溉，推动农业废弃物资源化利用，达到合理利用农业资源、减少污染、改善生态环境。互联网、二维码：建立全程可追溯、互联共享的农产品质量和食品安全信息平台，健全从农田到餐桌的农产品质量安全过程监管体系，保障人民群众“舌尖上的绿色与安全”。卫星搭载高精度感知设备：构建农业生态环境监测网络，实现农业环境综合治理、全国水土保持规划、农业生态保护和修复的科学决策，加快形成资源利用高效、生态系统稳定、产地环境良好、产品质量安全的农业发展新格局。,02,PART TWO,关于物联网,出 现,关于物联网,物联网一词最早出现于比尔盖茨1995 年未来之路中。作为概念是在1999年提出的。2005年国际电信联盟发布的互联网报告，对物联网做了这样的定义：通过二维码识别设备、射频识别装置、红外感应器、全球定位系统和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。,定 位,关于物联网,2009年8月，温家宝总理视察中国科学院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心，提出“尽快建立中国的传感信息中心或者叫感知中国中心”，自此，物联网被正式列为我国5大新兴战略性产业之一。,结 构,关于物联网,感知层：相当于人体的皮肤和五官，主要用于识别物体，采集信息包括二维码标签和读写器、射频识别标签和读写器、摄像头、传感器及传感器网络等。网络层：相当于人体的神经中枢和大脑，主要用于信息传递和处理，包括通信与互联网的融合网络、物联网管理中心、物联网信息中心和智能处理中心等。应用层：相当于人的社会分工，与行业需求结合，实现广泛智能化，是物联网与行业专用技术的深度融合。,应 用,关于物联网,物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。目前，物联网技术已经在智慧农业、智慧城市、智慧家居、智慧医疗、智慧交通和智慧物流等领域得到了广泛应用。,03,PART THREE,智慧农业的内涵,（一）概念,智慧农业的内涵,智慧农业是智能农业专家系统，是感知中国理念在农业发展中的具体应用。核心：综合运用物联网、云计算、大数据、空间地理等新一代信息技术，实现三农产业的数字化、智能化、低碳化、生态化、集约化；目标：最高效率地利用各种农业资源，最大限度地降低农业成本和能耗、减少农业生态环境破坏以及实现农业系统的整体最优；特征：农业全产业、全过程的智能化的泛在化；支撑和手段：全面感知、可靠传输和智能处理等物联网技术；生产方式：自动化生产、最优化控制、智能化管理、系统化物流和电子化交易。,（二）内涵,智慧农业的内涵,1.农业思想认识的智慧化,主要指参于农业发展思考方式的转变。智慧化的农业改变了过去机械、片面、静止的思维认识倾向，注重从全面、发展的角度来分析和认识农业、农民、农村等相关问题，最终体现在农业生产与社会发展的统一。,（二）内涵,智慧农业的内涵,2.农业生产过程的精细化,主要指农业生产技术的智能化。通过农业生产技术的高度智能化、管理科学化、控制自动化，实现对农业产品质量和生产过程的精细化控制。,（二）内涵,智慧农业的内涵,3.农业发展环境的审美化,主要指农业发展表现形式的转变。要以优美愉悦的自然环境和健康舒适的人文环境为目标，创新农业产业新模式。在农业发展的环境建设中，处理好人与自然的关系，使自然环境更美，生产更绿色可持续。,（二）内涵,智慧农业的内涵,4.农业生产运行的系统化,主要指农业发展对象的转变。智慧农业就是要维持经济系统与自然生态系统的平衡，把农作物生产、自然环境与人作为一个有机系统，深入分析要素间的内在联系，在保证土壤肥力的前提下同时提高农业生产的总体效益。,（二）内涵,智慧农业的内涵,5.农业产品质量的优质化,主要指农业发展内容的转变。智慧农业一方面强调生产安全、生态化的农业产品，另一方面还要保证土地的永续利用，充分体现了农业生产过程与产品质量的统一。,（二）内涵,智慧农业的内涵,6.农业发展资源的持续化,指农业发展过程的转变。智慧农业是一种持续发展的农业，倡导多元化的农耕方式和种植方式，体现农业生产发展与生态和谐的统一。,（三）主要内容,智慧农业的内涵,1.智能化农业生产,通过各种无线传感器实时采集农业生产现场的温湿度、光照、CO2浓度等参数，利用视频监控设备获取农作物生长状况等信息，远程监控农业生产环境；同时将采集的参数和获取的信息进行数字化转换和汇总后，经传输系统上传到相关农业智能管理系统中，系统按照农作物生长的各项指标要求，精确地遥控农业设施自动开启或者关闭，实现智能化的农业生产。,（三）主要内容,智慧农业的内涵,2.智能化农产品安全溯源产,利用射频识别电子标签，搭建农产品安全溯源系统，加强农业生产、加工、运输到销售等全流程数据共享与透明管理，实现农产品全流程安全溯源，促进农产品的品牌建设，提升农产品的附加值。,（三）主要内容,智慧农业的内涵,3.开发智能农业应用系统,组建无线传感器网络，开发智能农业应用系统，对空气、土壤、作物生长状况等数据进行实时采集和分析，系统规划农业产业园分布，合理搭配农作物品种布局，进行在线疾病识别和治理，科学指导生态轮作等。,（三）主要内容,智慧农业的内涵,4.云计算技术应用,云计算具有资源配置动态化、需求服务自助化、资源池化与透明化等特点。云计算体现出来的集约化建设、按需动态分配资源等优势在农业发展中，更适合应用于集约化建设农业共性技术支撑平台。目前，我国不少地区都已建立了多级平台系统。省级农业部门作为云数据中心，处理来源于企业级、地县级的数据，存储和处理诸如气象数据、灾情预测诊断及应急反应、农业资源的评估与管理、作物长势预测与估产等数据。,（三）主要内容,智慧农业的内涵,5.大数据技术应用,通过大数据，可以提供更加智慧的各类农业服务；通过利用农业资源管理数据，解决我国农业资源紧缺、生态环境与生物多样性退化等问题，实现农业高产优质、节能高效地可持续发展；通过利用农业生态环境管理数据，建立数据模型、业务模型对农业生态环境进行全面监测、精准管理；通过利用农产品与食品安全管理数据，推动解决农产品和食品安全问题，保障诚实守信农户的切身利益；通过利用农业装备与设施监控数据，解决农业基础设施的智能化问题。,04,PART FOUR,3S技术在智慧农业中的应用,（一）GPS在智慧农业中的应用,3S技术在智慧农业中的应用,GPS即全球定位系统。是利用地球上空的24颗通讯卫星和地面上的接收站及用户设备等，组成的高精度、全天候、全球性的精确定位系统。它可以提供实时的导航、定位和定时服务。,（一）GPS在智慧农业中的应用,3S技术在智慧农业中的应用,1.空间和时间定位,测量指定点的经度、纬度和高程，以确定其具体位置。如用来确定田间地块土壤信息采集点位置，然后结合其土壤的含水量、氮、磷、钾、有机质、病虫害等不同信息的分布情况，辅助农业生产中的灌溉排水、施肥、喷药等田间操作。另外在翻耕机、播种机、喷药机、收割机等农具上安装GPS，可以精确指示机具所在位置坐标，对农业机械田间作业和管理起导航作用。,（一）GPS在智慧农业中的应用,3S技术在智慧农业中的应用,2.土地更新调查,GPS在土地数据采集中的应用常常分为两种情况：一是直接用GPS技术对土地空间数据作实时更新和采集；二是把GPS接收机的实时差分定位技术与地理信息系统的电子地图相结合，组合成各种土地数据的野外测量系统；另外GPS还可以直接应用土地空间数据的采集，提供辅助的定位数据，大大提高成果数据的精度和应用范围。,（一）GPS在智慧农业中的应用,3S技术在智慧农业中的应用,3.监测作物产量,在作物田间收割时，联合收割机上装有的GPS接收机记录下该植株所处位置，利用产量监测器记录下植株产量，并通过计算机绘制出每块土地的产量分布图。,（二）GIS在智慧农业中的应用,3S技术在智慧农业中的应用,GIS即地理信息系统。GIS是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、计算、分析、显示和描述的技术系统。它是构成农作物精准管理空间信息数据库的有力工具。,（二）GIS在智慧农业中的应用,3S技术在智慧农业中的应用,1.农业信息可视化与专题图制作,GIS可将获取的各种田间信息图形化，绘制各种田间信息的空间分布图，以二维平面、三维立体以及动态等方式展现，便于用户直观分析、查询和统计。GIS具有制图功能，它可以将各种专题要素地图结合在一起，产生新的地图，为智慧农业信息提供一个直观的展示平台。如制作病虫灾害覆盖图、耕地地力等级图、农作物产量分布图以及农业气候区划等农业专题地图。,（二）GIS在智慧农业中的应用,3S技术在智慧农业中的应用,2.农业信息空间分析与建模,GIS针对数据存储格式的不同，提供了多种不同类型的空间分析方法，如地形分析、流域分析、空间统计分析等，这些空间分析方法可以与各种专项模型相结合，进行农业信息的预测、评估以及划分等，为农业决策提供实时、可行和快速的依据。,（二）GIS在智慧农业中的应用,3S技术在智慧农业中的应用,3.田间管理智能决策,智能决策是农业智慧化的关键。GIS能监测农田土壤水分、养分、病虫害等变化情况，根据获取的农田信息的实际情况，绘制地形图，制定施肥、喷洒农药、灌溉排水等科学管理方案。,（三）RS在智慧农业中的应用,3S技术在智慧农业中的应用,RS即遥感系统。RS技术是指以飞机、人造地球卫星、航天飞机等为运载工具，利用高分辨率传感器，采集地面空间分布的地物光谱反射或辐射信息，进行对地球的资源、环境等进行研究分析的综合技术。,（三）RS在智慧农业中的应用,3S技术在智慧农业中的应用,1.土地资源信息感知,遥感具有采样范围大的特点，可以在较大范围内对农业资源进行快速调查。而随着遥感影像分辨率的不断提高，农业资源调查的精度也在不断的提高。,（三）RS在智慧农业中的应用,3S技术在智慧农业中的应用,2.作物长势信息感知,不同的作物具有不同的光谱反射特性。不同的作物生长阶段和环境的差异引起光谱反射特性的变化。利用RS技术对作物生长的不同阶段进行监测，获得不同时间序列的图像，结合由物联网技术得到的监测数据判定它的营养、水分状况及生理状况，自动进行液体肥料施肥、自动灌溉、自动降温、自动喷药等自动控制。,（三）RS在智慧农业中的应用,3S技术在智慧农业中的应用,3.作物生态环境信息感知,应用RS技术可以实时监测土壤侵蚀面积、土壤盐渍化程度及其变化趋势，也可以对土壤水分、养分和水体环境及水体污染等作物生态环境进行动态监测。,（三）RS在智慧农业中的应用,3S技术在智慧农业中的应用,4.作物产量估产,生产者可以根据各种植被指数，如比值植被指数和归一化植被指数等来估算农作物产量，实施农业宏观调控。,（三）RS在智慧农业中的应用,3S技术在智慧农业中的应用,5.灾害损失评估,RS技术可以监测与定量评估作物受灾程度。利用RS技术提供的信息，结合作物的生长日历特点，可以较准确的评估作物受灾害面积及程度，针对具体受灾情况，进行补种、浇水、施肥、排水等灾后生产自救，尽可能减少损失。,05,PART FIVE,智慧农业应用实例,智慧农业应用实例,我国智慧农业发展较快，并在实践上有一些应用。如1992年北京顺义区在1.5万公顷的范围内用GPS导航开展了防治蚜虫的试验示范。在遥感应用方面，已在农业监测、作物估产、资源规划等方面已有广泛的应用。在地理信息系统方面，应用更加广泛，1997年辽宁省用GIS进行下辽河平原农业生态管理的应用研究，吉林省结合其省农业信息网开发“万维网地理信息系统（GIS），北京密云县完成以GIS技术建立的县级农业资源管理信息系统。在智能技术方面，全国20个省市开展了“智能化农业信息技术应用示范工程”。在新疆、黑龙江、吉林、北京、上海、河北、江苏等地建立起26 个设施农业数字化技术、大田作物数字化技术和数字农业继承技术综合应用示范基地。,1.江苏省农科院智慧农业示范点,在南京紫金生态园展示大厅，通过点击中央的触摸显示屏，就看见了远在六合竹镇的省农科院生产基地的生产情况。,智慧农业应用实例,2.宜兴高塍水产养殖智能监控点,宜兴市高塍镇水产养殖环境智能监控系统示范基地，水产养殖户邵宁伟通过探头，能精确测出水底下的溶氧程度，缺多少就补多少。现在鱼塘用上了自动化增氧系统，全部使用电脑控制，还有GPS定位系统。,智慧农业应用实例,3.苏州农院蔬菜种植智慧遥控示范点,苏州农业职业技术学院可以在智慧农业楼内，了解到二十公里外温室内无土栽培蔬菜的生长情况。并利用温度、湿度、气敏、光照等多种传感器对蔬菜生产全过程进行全程数据化管控，保证蔬菜生产过程绿色环保、有机生产，并准确实现农田施药、施肥、灌水、作物远程诊断管理等。,智慧农业应用实例,4.农产品疾病识别与治理,在物联网感知层采用智能化传感器和视频监控设备，建立农业生产现场监控网络，采用现场农作物环境数据（如日照、温湿度等）和农作物生长状况图像数据，通过一些节点传送到物联网智能网关，对数据进行汇总和处理后，自动将数据上传到物联网网络层；网络层通过信息系统和3G 的相互融合，将获取的数据信息传输到物联网的应用层；在物联网应用层建设标准化的农产品病虫害数据库和远程专家诊断中心，将现场采集的数据信息与农产品病虫害数据库中的数据进行比对分析，从而识别出农作物的病虫害信息，比对困难的，则通过远程专家诊断中心诊断，并给出最合理的治理决策。,智慧农业应用实例,5.食品安全溯源系统建设,2009 年9 月30 日金卡猪的上市，使成都市民有幸成为全国第1 批吃到通过射频识别电子标签对猪的养殖、宰杀全过程实施溯源的“电子猪肉”的市民。射频识别技术应用于畜牧业食品生产的全过程，包括饲养、防疫灭菌、产品加工、食品流通等各个环节，全面引入标准化的技术规程和质量监管措施，建立“从农场到餐桌”的食品供应链跟踪与可追溯体系，从而达到科学的全程化饲养监控、安全化生产监控、市场化可追溯的高质量、高水平、高效益的目标。2009 年10月，江苏大闸蟹成功利用射频识别二维码溯源系统追踪其品质。,智慧农业应用实例,6.农业生产在线指导,用户登录进入农业物联网信息平台，然后通过手机下载农业专家指导服务组件，相关农业生产现场参数上送到云计算中心，中心经过处理后，筛选出相应专家指导数据，再发送到用户手机终端，实现专家远程在线指导。,智慧农业应用实例,7.天气自动预警,用户登录进入农业物联网信息平台后，可选择安装农业天气预警组件，当用户的农业生产对象数据经过网络传送到云计算中心后，云计算中心自动分析这一农业生产对象的最适宜温湿度条件，最适宜的天气因素，然后设置对应的天气预警阀值，通过对气象部门数据的分析和筛选，自动识别天气，温度等参数，实现自动预警功能。,智慧农业应用实例,8.数字化葡萄园,以计算机网络技术为基础，以地理信息技术为支撑，构建集信息采集、管理、辅助决策为一体的葡萄园数字化管理信息系统。从而实现酿酒葡萄生产主要过程的优化设计、数字化表达和智能化控制。该项目的实施，可将数字化农业技术引入到酿酒葡萄的苗木繁育、栽培管理及环境资源利用等全过程中，使酿酒葡萄生产在掌握充分信息的基础上，按照现代科学的方法进行，并建立起相应的酿酒葡萄园数字化生产技术体系，最终实现酿酒葡萄生产的各个环节的优化设计、智能化控制与管理；提高酿酒葡萄原料品质，达到酿酒葡萄的安全、高效、标准化生产。,智慧农业应用实例,06,PART SIX,智慧农业发展的趋势与挑战,据美国农业部统计，2012年已有69.6%的美国农场使用互联网进行农业有关的生产经营活动。日本人均耕地仅有0.7亩，但通过农业信息网络、农业数据库系统、精准农业、生物信息、电子商务等现代信息技术，实现了播种、控制与质量安全及农产品物流等方面的智慧化，农业安全生产和农产品流通效率位居世界前列。目前我国智慧农业呈现良好发展势头，以植物工厂为代表的未来农业将会更加引人关注。,智慧农业发展的趋势与挑战,1综合应用多种技术,植物工厂又被称为“智能型数字植物工厂”，其主要特征是工厂化作业、绿色环保、高密度生产、环境设施精确可控。植物工厂综合运用了现代装备工程、生物技术、营养液栽培与信息技术等手段，技术高度密集。,智慧农业发展的趋势与挑战,2农业核心技术的突破,以“矿质营养学说”为理论的营养液栽培技术的创新，为植物工厂提供了重要的技术支撑；以传感器与控制器为核心的环境控制技术的突破，使用权人工环境调控成为可能。,智慧农业发展的趋势与挑战,3新型农业产品的市场化,韩国自2009年以来开始植物工厂的示范推广，已推出十多种植物工厂的产品；美国一方面通过植物工厂为空间站和星球探索提供食物保障，另一方面提出“摩天大楼农业”构想，希望利用植物工厂解决未来的食物供应难题；欧洲各国从节能和降低成本的角度进行植物工厂研发，利用信息系统实现植物工厂智能化监控，降低运行成本。,智慧农业发展的趋势与挑战,谢谢,