物联网技术在现代农业中的应用旗硕科技.ppt

,物联网的产业及政策背景 物联网技术应用现状 农业物联网及成功案例 物联网平台,物联网技术在现代农业中的推广提纲,第1页,8月7日，温家宝总理在无锡就“感知中国”的谈话，掀起了传感网的巨大浪潮。 10月27日，工信部部长李毅中在科技日报撰文提出，启动”传感网络“的研发应用，并将其上升到”战略性新兴产业“的高度。 11月3日，温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表“让科技引领中国可持续发展”的文章，指出：要着力突破传感网、物联网关键技术。 12月27日，温家宝总理在接受新华社记者采访时，再次把物联网提到”占领新型产业的制高点，决定国家未来“的高度。 3月5日，温家宝工作报告首次提及物联网：特别指出要大力培育战略性新兴产业。要加快物联网的研发应用。 4月9日，工业和信息化部部长李毅中出席2010年经贸形势报告会时表示，要大力发展3G、物联网等新兴产业，同时，也要提高警惕，不能受制于人。,政策大事记,第2页,10月8日，无锡向国务院申建”国家传感网创新示范区“，总面积达20平方公里 11月17日，福建省黄小晶省长要求即刻成立福建省物联网协调小组及办公室。 1月2日，上海市商务委连发两项通知，表示将从2010年起实施物联网建设体系，政府出资带动，提升上海现代物流业的服务升级。 1月7日，广东省常务副省长黄龙云表示，建立传感网打造”智慧广东“。 1月12日，北京市市长郭金龙指出，发展物联网技术，提高首都信息化应用水平。 1月28日，山东省政府工作报告首次提及加快物联网和云计算的研究。 4月1日，江苏省物联网产业发展规划纲要（20092012年）出台。 6月10日，全国首家实体运作物联网工程学院在江南大学挂牌成立。江苏省委常委、市委书记杨卫泽为学院揭牌。 7月28日，2010年安徽省农村物联网高峰论坛暨安徽省新农村物联网工程技术研究中心成立,政府大事记,第3页,利用信息化 和工业化技术感知中国 战略性新兴产业 物联网时代的国家安全,物联网关键词,第4页,从私域网到广域网,第5页,物联网的产业及政策背景 物联网技术及应用现状 农业物联网及成功案例 物联网平台,提纲,第6页,摘自易观国际,WSN技术原理,第7页,30-100美元（模块）,成本相对较高,覆盖广、质量好,大范围语音和数据传输应用,无线通信,约20美元,高功耗、协议开销大、需要接入点,使用现有网络、高速率、组网灵活（前向、后向兼容）,Web/Email/Video等相关应用,WiFi（802.11b),50美分左右,缺少安全性规范和完善的标准,可靠、电源和成本优势、组网方便,家庭、楼宇自动化以及监控类应用,ZigBee,5-50美分,无处理能力，单向,成本低、无功耗,物流、军事、防伪等多种行业,无源RFID,低于5美元,以移动电话为中心，每网最多8个节点,应用较多、成本较低且方便使用,替代有线：遥感勘测、移动电子商务、数字电子设备、工业控制、智能化建筑、家庭和办公自动化、电子商务、无线公文包、军事,蓝牙,节点成本,缺点,优点,主要应用,主要技术,无线传输技术,摘自某研究报告,*zigbee实际的售价在100元以上,第8页,传感器的技术评估,功耗: 准确性 0点漂移 标定 可靠性 结构和环境影响 成本 个性化,第9页,信息来源：ETSI M2M TC,整体框架,ITU-T SG13 USN网络的需求和架构设计 ETSI M2M TC M2M需求和功能架构 ISO/IEC JTC1 SC6 SGSN SN研究报告,WSN/RFID,IEEE802.15 低速近距离无线通信技术标准 IETF 6LoWPAN ROLL 基于IEEE802.15.4的IPv6，低功耗有损网络路由 EPCGlobal GS1 RFID标识和解析 EPC Global召开了有关ONS(Object Name Service) 的路由和命名问题的讨论,智能电网/计量,电信网,FCC：美国智能电网标准 IEEE：P2030：智能电网Guide 802.15.4g：智能电网近距离无线标准 CEN/CENELEC/ETSI 欧洲智能计量标准,3GPP SA1/SA2/RAN2 M2M优化需求 网络和无线接入的M2M优化技术 GSMA SCAG：智能SIM卡 OMA DM,WSN标准：,IEEE 802.15 该组织致力于无线个人网(WPAN)网络底层协议标准制定，其分表的 IEEE Std 802.15.4-2006 详细定义了 PHY 和 MAC 层实现的各种机制，在最近的 IEEE Std 802.15.4-2009c 中添加了对中国 WPAN 频段支持(314316 MHz, 430434 MHz, and 779787 MHz bands)以及 O-QPSK 调制的支持。 ZigBee Alliance Zigbee 是基于 IEEE 802.15.4 标准建立的针对 WPAN 的整套协议栈。IEEE 802.15.4 标准与 ZigBee Alliance 的关系相当于 IEEE 802.11 标准与 WIFI Alliance的关系。基于 ZigBee 的 RF 芯片在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信，这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以的通信效率非常高，广泛应用于工业场景。,WSN标准：,第11页,IETF 6LoWPAN 该工作组的任务是定义在如何利用 IEEE 802.15.4 链路支持基于 IPv6的通信的同时，遵守开放标准以及保证与其他 IP 设备的互操作性。该协议中使用了 IP 报头压缩技术，将庞大的 128 位 IPv6 源或目的地址压缩或删除，同时在 MAC 与 IP 层之间使用适配层，使得 1280 比特的 IPv6 的 MTU 能够在 127 字节的 MAC frame 上传输。 IPSO Alliance 该联盟为各大 IT 厂商结合产物，致力于推动 IP 协议在智能物体上的普及。 ZigBee 标准 ZigBee 协议栈底层是基于 IEEE 802.15.4 2003 的 PHY 层和 MAC 层机制构成，而上层包括应用层，网络层和安全服务层。,WSN标准：,第12页,RFID标准对比：,第13页,Connectware,ConnectPort Gateway,Database,Remote Application,Router/Bridge,Wireless Adapter,Embedded Wireless,需要无线射频和嵌入式设计,Python可编程需求,系统基本需求,远程集中化管理需求,WSN商用系统,摘自Digi,Intranet,管理 计费 安全性,第14页,重点应用,WSN应用情况,摘自某研究报告,第15页,单位：百万元,国内的WSN应用情况,摘自某研究报告,第16页,物联网的产业及政策背景 物联网技术及应用现状 农业物联网及成功案例 物联网平台,提纲,第17页,农业的精细化要求： 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,第18页,农业背景和发展现状（一）,国内现有温室的种植方式：粗放型种植，根据农民祖辈相传的经验 国外倡导的精细化农业种植：不仅节约成本，还能保证果蔬可以在最适宜的环境下生长，实现增产增收 以西红柿种植为例：根据我们和以色列同行的交流，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。 以种猪养殖为例：公猪交配期的温度高于29度，交配时间将延长一个月 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,第19页,农业背景和发展现状（二）,以温室为例：全国共有温室250万公顷，大型连栋温室2000公顷（根据北京农技推广中心主任的数据） 以示范园为例：全国共有5000个大型示范基地 以养殖场为例：仅北京周边有2万个养猪基地（根据北京客户首农集团经理数据）,第20页,农业市场容量分析,农作物的生长环境主要依靠感官经验，而不是精确、可靠的量化数据，成功的种植经验不容易被总结和复制 完全依赖人工控制种植过程，无法对过程进行监督和控制，尤其以科研机构和大型种植基地为例，温室的种植往往是聘请农民工，由于缺乏有效的信息化手段，使得难于对他们工作的质量进行控制。 在科研基地、示范基地、观光农业，存在用户需要远程了解温室环境的需求，对于此类需求，必须通过信息化的手段来满足。,第21页,农业信息化存在的问题,WSN在农业的应用前景,农业是WSN技术成熟的试金石： 低成本：15003000 低功耗：长期使用 远程：农场地处偏僻 可靠性：室外暴晒、高湿大棚、酸碱环境 易用性：“会用手机就能操作”,第22页,Key Laboratory of Modern Precision Agriculture System Integration, Ministry of Education,农业物联网关键技术发展趋势预测,多通道采集器和控制器通过GPRS直接和远端服务器相连，实现和远端数据的双向通讯。采集器和控制器之间也可功过移动网关直接通讯，控制器直接根据采集节点发送的环境参数控制现场设备的开启和关闭。,第24页,农业科研领域解决方案,产品实施前，大棚采用的是有线监测方案，布线成本高，安装调试成本高；且维护困难，在生产中很容易把线碰断，不便于移动；重新设置监测点后，需要重新布线。 “农用通”的采集设备采用无线方式采集，采用太阳能板供电，无需布线，可在任何条件的大棚、温室内安装。采集设备收纳方便、轻巧便携。,第25页,实施前后对比,农业科研领域成功案例,2019/7/11,26,现场图片:,通过Zigbee的方式组建局部私域网，连接本地的采集节点和控制节点；然后通过智能网桥的GPRS连接功能，实现和广域网的互联互通。,第28页,种植型客户解决方案,种植型客户成功案例蘑菇养殖,第29页,种植型客户成功案例蘑菇养殖,第30页,通过3G摄像头远程监测大棚内部农作物长势及设备 使用无线传感器网络实时采集大棚内部温湿度和光照数据、土壤水分 通过3G无线网络远程控制大棚内部设备 使用无线通讯，实时显示播报生态区动态的实时播报,第31页,观光农业解决方案,种植型客户成功案例观光农场,第32页,种植型客户成功案例观光农场,第33页,农业资源管理：农用土地资源、水资源、生产资料 农业生态环境管理：土壤、大气、水质、气象、灾害 生产过程管理：农田精耕细作、设施农业、健康养殖 农产品与食品安全：产地环境，产后、贮藏加工、物流运输、供应链可追溯系统 农业装备与设施：工况监测、远程诊断、服务调度。,物联网在农业的其他应用,第34页,物联网的产业及政策背景 物联网技术及应用现状 农业物联网及成功案例 农业物联网平台,提纲,第35页,旗硕设备（一）:,支持Zigbee/GPRS/GSM Zigbe