中国电信智能农业物联网应用介绍

中国电信北京研究院2011年4月中国电信智能农业物联网应用介绍市场环境分析目录平台开发进展和合作建议应用案例介绍智能农业系统介绍农业的地位与发展趋势农业作为第一产业，是国民经济的基础我国农业发展需要从传统农业向现代农业转变《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议》提出“推进现代农业建设”的战略胡锦涛总书记在2010年两院院士大会上指出，要大力发展现代农业科学技术，推进农业信息化、数字化、精准化《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议》提出要加快发展现代农业，推进农业科技创新，促进农业生产经营专业化、标准化、规模化、集约化物联网与现代农业的结合点传统农业人们获取农田信息的方式有限，主要是通过人工测量，过程耗时耗力，而且不实时农业生产主要依靠人力、牲畜、机械，规模化生产能力低，而且缺乏统一的标准和流程物联网通过使用传感器网络(物联网)可以快速、实时、精确获取农田环境数据传感器网络采集的信息被传送到后台处理中心，分析后可以进行精准、大规模、自动化管理与控制物联网促进农业信息化，将智能化、自动化、精准化、规模化提升到更高的水平，成为现代化大农业的重要支撑。现有农业物联网主要应用场景温室大棚环境信息采集和控制实时测量空气、土壤的湿度、湿度等环境参数，并进行自动化调节，从而达到增加作物产量、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。动植物生物信息监测对牲畜家禽、水产养殖、稀有动物的生活习性、环境、生理状况等进行观测监测农作物中的害虫、土壤的酸碱度和施肥状况等。节水灌溉系统利用传感器感应土壤的水分，控制灌溉系统的阀门打开、关闭，从而达到自动节水灌溉的目的。农产品安全溯源应用利用RFID和二维码等技术对农产品进行标识和管理，监控和记录所有产品流通环节，为政府执法人员、企业以及消费者提供溯源粮食储存、冷链运输等等现有传感网信息监控组网模式“近程”和“远程”

的概念是相对的，一般近程指在农业生产现场局域范围内应用，而远程则是通过电信运营商的公共通信网（互联网或移动网）进行数据传输和实现控制。传统监控技术的特点与局限性：（1）从监测现场到使用者之间，需要专用线路连接，对远离社区和偏僻的现场进行监测，不仅投入大，有时甚至在技术上难以实现；（2）难以实现移动办公和远程监控，现代管理人员经常外出，需要随时跟踪信息变化;跨地区，甚至跨国际间资料共享，已是现代信息社会必然的发展趋势；（3）难以形成网络化监测，数据采集覆盖面小,代表性差。近程和远程监控技术的比较农业是国民经济和和谐社会的基础、多年中央一号文件的对象我国农业的发展已经从手工农业逐步向机械农业过渡，并逐步实现了农业的产业化信息技术的应用将为现代农业、智能农业的发展注入新的活力智能化、网络化、数字化成为新一轮农业基础设施建设的主要特色物联网“十二五”规划锁定十大重点领域，其中包含精细农牧业市场环境总述目前社会上的农业行业信息化产品较为零散、薄弱，中国电信作为运营商，在统领相关应用，打造集成平台，推进农业信息化方面具有先天优势。市场环境分析目录平台开发进展和合作建议应用案例介绍智能农业系统介绍中国电信的积极探索—黑龙江智能大棚佳木斯建三江农场是中国最大的粮食产地，是国家级的现代化大农业核心示范区。目前，该农场大部分大棚的工业化水平仍较低，希望能够借用物联网技术，将农业智能化提高到一个更好的层面，实现农业的智能化监控。2010年3月开始，中国电信在黑龙江佳木斯建三江前进、胜利、七星等多个农场建立了农业物联网项目基地，进行“智能农业大棚”应用试点。试点示范系统统组成系统通过在农农业大棚现场场布置光照、、温度等无线线传感器和摄摄像头、控制制器，实现管管理者在任何何可上网的地地方通过中国国电信的3G手机或者PC机实时掌控和和管理大棚现现场环境用户可实时查查看大棚内的的光照、温湿湿度等数据；；观看数据分分布彩虹图（（如温度场））；通过网络络摄像头观察察现场情况；；在测量数据据超过正常范范围时可以自自动告警；可可远程控制浇浇灌、卷帘等等设备前端传感采集集设备构成（（七星农场））系统共包含19个数据传感器器和2个视频采集摄摄像头，19个传感器涉及温度、湿湿度、土壤含含水量、光照照四个环境参参数：土壤含水量传传感器部署3个采集点，每个点包含浅浅层土壤（土土下2cm）土壤含水量量传感器一个个，深层土壤壤（土下5cm）土壤含水量量传感器一个个温度传感器部部署3个采集点每个点包含浅浅层土壤温度度探测器一个个（土下2cm），地表温度度探测器一个个，空气温度度传感器一个个湿度传感器部部署2个采集点每个点一个传传感器光照传感器部部署2个采集点每个个点点一一个个传传感感器器6月12日中中央央领领导导李李长长春春现现场场视视察察并并提提出出殷殷切切希希望望：：请请中中央央电电视视台台进进行行现现场场专专访访，，希希望望该该项项目目能能尽尽快快在在全全国国推推广广应应用用。。7月13日中中央央台台新新闻闻联联播播，，7月16日焦焦点点访访谈谈再再次次报报道道9月6日中中央央政政治治局局常常委委贺贺国国强强莅莅临临黑黑龙龙江江农农业业物物联联网网应应用用基基地地视视察察，，并并亲亲自自操操控控智智能能温温室室大大棚棚。。领导导关关怀怀领导导关关怀怀和和社社会会关关注注领导导关关怀怀与与社社会会关关注注黑龙龙江江省省委委书书记记吉吉炳炳轩轩:””黑龙龙江江电电信信农农业业物物联联网网应应用用基基地地建建设设已已初初见见成成效效，，要要以以此此为为标标杆杆，，立立即即组组织织省省内内其其他他农农业业市市、、县县相相关关单单位位到到这这里里观观摩摩学学习习，，迅迅速速将将智智能能农农业业物物联联网网应应用用基基地地项项目目成成果果复复制制、、推推广广，，以以加加快快黑黑龙龙江江农农业业信信息息化化的的产产业业升升级级步步伐伐。”农业业部部张张桃桃林林副副部部长长强强调调指指出出，，““信信息息化化与与农农业业生生产产的的紧紧密密结结合合，，对对农农业业促促进进国国民民经经济济社社会会平平稳稳较较快快发发展展至至关关重重要要，，今今后后的的农农业业生生产产，，要要充充分分发发挥挥科科技技支支撑撑作作用用，，不不断断提提高高农农业业科科技技创创新新能能力力，，切切实实加加快快传传统统农农业业向向现现代代农农业业发发展展步步伐伐””。。试点点项项目目应应用用成成效效经过过试试用用，，据据试试点点客客户户专专家家介介绍绍，，该该系系统统具具有有良良好好的的科科技技贡贡献献作作用用：：农场场管管理理人人员员可可以以随随时时随随地地了了解解农农业业现现场场环环境境并并可可远远程程控控制制农农业业生生产产现现场场，，提提高高了了生生产产效效率率和和信信息息化化管管理理水水平平，，节节省省了了人人力力投投入入；；对种种植植过过程程进进行行全全程程管管控控，，并并实实现现精精确确化化管管理理，，可可有有效效提提升升壮壮秧秧率率5-10%，进进而而提提高高农农产产品品的的产产出出率率；；把分分散散在在各各地地的的生生产产场场地地集集中中管管理理，，使使农农垦垦的的工工业业化化水水平平在在更更大大范范围围内内得得以以复复制制和和提提升升，，有有力力地地促促进进了了国国家家现现代代化化大大农农业业和和小小城城镇镇化化战战略略的的实实施施；；十七七届届三三中中全全会会明明确确将将现现代代的的设设施施农农业业和和规规模模农农业业作作为为重重点点扶扶持持对对象象国家家对对于于信信息息化化支支撑撑行行业业增增产产增增效效着着力力支支持持湖南南获获批批““两两型型社社会会””综综合合配配套套改改革革试试点点，，对对于于节节能能减减排排的的推推行行至至关关重重要要；；农农业业节节能能增增效效是是其其中中的的核核心心要要义义之之一一湖南南农农业业字字上上世世纪纪80年代代以以来来一一直直发发展展以以杂杂交交水水稻稻为为核核心心的的现现代代农农业业科科研研，，近近年年来来更更加加大大对对设设施施农农业业科科技技的的投投入入力力度度中国国电电信信湖湖南南公公司司支支撑撑地地方方政政府府推推动动十十大大信信息息化化工工程程，，农农业业信信息息化化的的推推动动首首当当其其冲冲2009年在在湖湖南南省省农农业业厅厅下下属属的的湖湖南南省省优优质质果果茶茶良良种种繁繁育育场场进进行行试试点点示示范范应应用用中国国电电信信积积极极探探索索-湖湖南南智智能能温温室室与大棚内的设备联动，实现风机、遮阳网、水帘等远程控制大棚划分成5个区，达到了30个传感器的部署规模,实时传递温、湿度，光照，视频等生产数据IPv6/v4网络IPv6摄像头光照传感土壤湿度传感温、湿度传感用户可利用固定和无线接入IPv6公网，通过网页方式随时查看数据告警，并实现远程控制部署署情情况况现场场部部署署示示意意图图通过过传传感感器器、、控控制制器器并并借借助助下下一一代代互互联联网网和和信信息息服服务务系系统统，，实实现现精精细细农农业业智能能感感知知与与控控制制IPv6网络执行行器器Zigbee(2.4GHz)视频SIPSIP无线控制器采集上位机下一一代代互互联联网网传传送送信息息应应用用服服务务系系统统SIP自动动感感知知，，并并联联原原有有控控制制系系统统，，增增加加智智能能控控制制更大大地地址址空空间间、、更更安安全全、、并并可可以以永永远远在在线线公共共服服务务平平台台，，可可从从任任何何地地点点基基于于任任何何Web终端端进进行行访访问问控控制制Zigbee(2.4GHz)试点点系系统统构构成成应用用于于农农业业智智能能温温室室监监控控支持IPv4/IPv6双栈协议固网、移动动网、无线线传感网融融合应用主要功能视频查看植植物生长态态势实时采集大大棚内外温温湿度、光光照、CO2浓度、灌溉溉水量等关关键数据远程控制天天窗、边窗窗、遮阳网网、水帘、、风机、加加温器、喷喷灌及施肥肥等外部执执行设备查询和播放放录像社会影响国内首个基基于IPv6的物联网应应用荣获2009中国农村信信息最佳解解决方案奖奖项试点系统功功能和应用用成效市场环境分分析目录平台开发进进展和合作作建议应用案例介介绍智能农业系系统介绍智能农业信息化平台台面对各地不不断涌现的的智能农业信息化需求求，集团积积极组织北北京研究院院研究和开开发了一套套智能农业业信息化平平台，该平平台具备如如下特点：：规范性：首次规范了了各类传感感器和控制制器的数据据帧格式，，并制定了了技术规范范，便于实实现在规模模部署时的的多传感网网厂家选择择和竞争，，降低设备备采购成本本，目前已已经完成对对接的有4家传感网厂厂商共性平台：：智能农业信信息化平台台的设计不不仅仅针对对智能大棚棚应用，而而是面向贯贯穿农业各各环节的多多应用进行行设计的，，可以形成成农业行业业共性服务务平台，并并以SaaS服务模式打打造大农业业、大平台台的服务理理念。目前前该平台已已经完成研研发，可以以有力支持持集团提出出的产品型型行业应用用的试验3G物联网应用用：研究和开发发了针对Andriod、WindowsMobile、Brew三套操作系系统的手机机客户端，，可以有效效拉动天翼翼手机的推推广。同时时在农业现现场接入前前端，支持持采用3G无线接入，，同时促进进3G无线宽带的的销售智能农业信息化服务平台互联网移动网固定网感知边缘网关控制器传感器采控器采控器感知数据中心感知适配网关感知边缘网关告警管理远程控制专家系统全球眼标识管理中心ISAG现场监控系统虚拟感知边缘网关个性化呈现现门户行业共性服服务平台通信服务+信息运营融合固定和和移动互联联网能力规范化底层层传感器和和控制器接接口，支撑撑分级分域域组网智能大棚智能灌溉智能仓储智能农业系系统构成系统主要功功能（1）1.数据采集：农业现场温度、湿度度、光照度度、土壤含含水量等数数据通过有有线或无线线网络传递递给数据处处理系统进行智能分分析和处理理；2.视频监控用户随时随随地通过3G手机或电脑脑可以观看看到农业现场的实际影像像，对农作作物生长进进程进行远远程监控；；3.数据存储系统可对历历史数据进进行存储，，形成知识识库，以备备随时进行行处理和查查询；4.数据分析系统将采集集到的数值值通过直观观的形式向向用户展示示时间分布布状况（折折线图）和和空间分布布状况（场场图），提提供日报、、月报等历历史报表；；系统主要功功能（2）5.远程控制用户在任何何时间、任任何地点通通过任意能能上网终端端均可实现现对农业现场各种设备进进行远程控控制开关；；6.错误报警系统允许用用户制定自自定义的数数据范围，，超出范围围的错误情情况会在系系统中进行行标注，以以达到报警警的目的；；7.统一认证系统实现统统一认证、、集中管理理控制，包包括用户管管理、设备备管理、认认证管理、、权限管理理等功能；；8.手机监控3G手机上可以以实现与电电脑终端同同样功能，，实时查看看各种由传传感器传来来的数据，，并能调节节农业现场的的喷淋、卷帘帘、风机等等各种设备备智能大棚规规模部署网络拓扑智能大棚规规模规模部部署时充分分考虑降低低设备投资资，在网络组网方面采取了了多种制式式，远程通通讯可采用3G无线网络，，近距离传传输采取无无线ZigBee模式和有线线