農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論 課件 第1章 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概述

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概述第1章1.1農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概念和特征1.2農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)內(nèi)容 1.3農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)應(yīng)用 1.4發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的意義 1.5農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展 1.6農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 1.7農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) 1.8國內(nèi)外農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)比較 1.9農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準化及其相關(guān)政策 1.1農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概念和特征1.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概念農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也稱為數(shù)字農(nóng)業(yè)或智慧農(nóng)業(yè)，就是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。主要使用各種農(nóng)業(yè)傳感器、射頻識別設(shè)備、視頻信息采集終端等各種類型的感知設(shè)備，大范圍實時采集與種植、畜牧、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品加工、農(nóng)產(chǎn)品流通等相關(guān)的農(nóng)業(yè)信息，通過LoRa、NB-IoT等無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、4G/5G移動通信、Wlan寬帶通信網(wǎng)絡(luò)、遠距離微波通信等技術(shù)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息的多渠道傳輸和互聯(lián)，并利用邊緣計算等技術(shù)對信息進行匯總，借助人工智能處理獲取的精確信息，從而建立農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)智能應(yīng)用系統(tǒng)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營的系統(tǒng)化、自動化、智能化水平。2.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的特征農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)主要特征體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素的分配與管理智能化。（2）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營決策有據(jù)可依。（3）可全天候提供農(nóng)業(yè)服務(wù)。（4）農(nóng)業(yè)信息可信度高。1.2農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)內(nèi)容具體來說，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)主要包含以下內(nèi)容：（1）建設(shè)智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。（2）建設(shè)農(nóng)產(chǎn)品溯源體系。（3）構(gòu)建智慧管理與服務(wù)體系。（4）提高農(nóng)業(yè)裝備的智能化水平。（5）促進農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)和人工智能發(fā)展。1.3農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)應(yīng)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)應(yīng)用可以歸結(jié)為以下幾種：（1）智慧種植、養(yǎng)殖。（2）開放式種植場及養(yǎng)殖場管理。（3）生產(chǎn)自動化控制系統(tǒng)。（4）管理及運營。1.4發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的意義（1）為選擇、改善農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。（2）提高農(nóng)業(yè)種植養(yǎng)殖管理精準度。（3）提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，減少污染。（4）把控農(nóng)產(chǎn)品生長狀況和采收時間，協(xié)調(diào)投入產(chǎn)出比例。（5）使管理和運營效率得以明顯提高。（6）保障農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。（7）全面推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。1.5農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展1.5.1農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基本情況1.國際數(shù)字農(nóng)業(yè)聯(lián)盟國際數(shù)字農(nóng)業(yè)聯(lián)盟由國際電信聯(lián)盟和聯(lián)合國糧農(nóng)組織共同發(fā)起，致力于推廣數(shù)字農(nóng)業(yè)應(yīng)用，主要內(nèi)容包括：·全球數(shù)字農(nóng)業(yè)國家戰(zhàn)略計劃（NationalStrategy）·數(shù)字農(nóng)業(yè)實行計劃（E-agricultureActionPlan）·數(shù)字農(nóng)業(yè)框架建設(shè)（E-agricultureFramework）2.全球農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略國際電信聯(lián)盟和聯(lián)合國糧農(nóng)組織合作研究制定了《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略指南》，致力于開發(fā)有針對性的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，為各國發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)提供一個框架，包括農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展愿景、實行計劃、成果檢測、評估框架四個部分，其中的農(nóng)業(yè)概念涵蓋了種植業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)、林業(yè)等領(lǐng)域。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)計劃的制定要結(jié)合國家、農(nóng)村的發(fā)展目標(biāo)和農(nóng)業(yè)發(fā)展形勢，綜合考慮農(nóng)業(yè)愿景、農(nóng)業(yè)發(fā)展優(yōu)先事項、信息通信技術(shù)部門的潛力、相關(guān)部門或群體的利益，分析發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的有利環(huán)境、可行性和現(xiàn)實差距，確保既立足于當(dāng)前環(huán)境，又不限制任何可能性，遵循可持續(xù)發(fā)展的原則。1.5農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展1.5農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展3.全球農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展情況許多國家發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的經(jīng)驗表明，信息化技術(shù)是應(yīng)對眾多農(nóng)業(yè)發(fā)展挑戰(zhàn)的有效手段。很多發(fā)展中國家75%以上的人口依靠農(nóng)業(yè)為生，當(dāng)?shù)卣顿Y了許多信息通信技術(shù)方案，用于提高公民的信息通信技術(shù)水平和促進農(nóng)業(yè)綜合企業(yè)的應(yīng)用開發(fā)，以此作為經(jīng)濟增長的引擎，推動經(jīng)濟向以知識為基礎(chǔ)的中等發(fā)展水平轉(zhuǎn)變。同時，將農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略嵌入到國家發(fā)展戰(zhàn)略之中，政府對信息通信技術(shù)的投入刺激了私人投資，為開發(fā)各種農(nóng)業(yè)技術(shù)手段和應(yīng)用程序創(chuàng)造了有利環(huán)境。除此之外，政府還設(shè)立了幫助偏遠地區(qū)農(nóng)民獲取農(nóng)業(yè)信息的社區(qū)服務(wù)中心，以提高農(nóng)業(yè)部門的服務(wù)水平，政策的引導(dǎo)和支持在發(fā)展中國家農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程中發(fā)揮了重要作用。1.5農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展1.5.2全球農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?jié)摿薮?，但目前在國?nèi)外農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中所占比重較低，其發(fā)展普遍面臨著諸多挑戰(zhàn)：（1）缺少農(nóng)業(yè)專家，相關(guān)政策缺少對農(nóng)業(yè)價值鏈參與者的激勵，大多數(shù)農(nóng)業(yè)勞動者前往城市尋找有薪工作，農(nóng)業(yè)勞動力急劇減少。（2）由于城鎮(zhèn)化的發(fā)展，農(nóng)業(yè)勞動力成本大幅提高。（3）農(nóng)業(yè)勞動力平均年齡快速增長。（4）農(nóng)業(yè)和非農(nóng)業(yè)部門之間合作基礎(chǔ)薄弱，對農(nóng)業(yè)的投資少，農(nóng)業(yè)預(yù)警機制、病蟲害管理系統(tǒng)、食品安全和質(zhì)量管理設(shè)施等配備不足。（5）數(shù)據(jù)統(tǒng)計不及時；信息共享機制不健全。（6）部分農(nóng)村和邊遠地區(qū)寬帶通信基礎(chǔ)設(shè)施落后。（7）農(nóng)業(yè)標(biāo)準化和數(shù)據(jù)庫建設(shè)較弱。1.5農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展1.5.3農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢和特點1.發(fā)展趨勢根據(jù)國際電信聯(lián)盟和聯(lián)合國糧農(nóng)組織的報告，大部分國家農(nóng)民在獲取農(nóng)業(yè)信息、應(yīng)用信息化技術(shù)方面處于劣勢，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要政府的引導(dǎo)和支持，并充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)科技公司的作用，大力推廣農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)含量。在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展過程中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理科學(xué)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集約化的趨勢日益明顯。1.5農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展2.發(fā)展特點（1）技術(shù)壁壘高。（2）開發(fā)空間大。（3）產(chǎn)品定制需求增加。（4）技術(shù)要求日漸規(guī)范。1.6農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為三層，即感知層、傳輸層、處理和應(yīng)用層，如圖1-2所示。圖1-2農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)1.7農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)1.農(nóng)業(yè)信息感知技術(shù)（1）傳感器技術(shù)。（2）射頻識別技術(shù)。（3）北斗/GPS技術(shù)。（4）無線遠程視頻監(jiān)控技術(shù)。2.農(nóng)業(yè)信息傳輸技術(shù)傳感器以自組織的方式構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)匯聚傳感器采集的信息，接著交由Wi-Fi、ZigBee、NB-IoT、LoRa、4G和5G等無線通信網(wǎng)絡(luò)將信息傳輸至處理平臺。3.農(nóng)業(yè)信息處理技術(shù)農(nóng)業(yè)信息處理涉及數(shù)據(jù)庫設(shè)計、數(shù)據(jù)挖掘、云計算、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、圖像處理、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)。1.8國內(nèi)外農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)比較1.8.1國內(nèi)外農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀1.國內(nèi)外農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用情況物聯(lián)網(wǎng)目前已應(yīng)用在農(nóng)業(yè)育種、農(nóng)作物種植、畜禽及水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理、農(nóng)業(yè)資源調(diào)控等方面，并取得了一系列成果，不斷推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)往標(biāo)準化方向發(fā)展。2.我國農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場需求（1）我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)及效率亟待提升。（2）我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式亟需改進。1.8國內(nèi)外農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)比較1.8.2國內(nèi)外農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)性價比比較從以下幾個方面對目前國內(nèi)外農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的性價比加以比較：1.技術(shù)及創(chuàng)新（1）技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新能力。（2）“產(chǎn)學(xué)研”結(jié)合程度。2.產(chǎn)品及應(yīng)用（1）建設(shè)完整物聯(lián)網(wǎng)平臺的能力。（2）農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用成本。（3）農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范。3.技術(shù)標(biāo)準和知識產(chǎn)權(quán)（1）農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準和技術(shù)規(guī)范。（2）知識產(chǎn)權(quán)數(shù)量。1.9農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準化及其相關(guān)政策國際上的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準化工作開展較早，相比之下國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準化體系建設(shè)進程嚴重滯后，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化因此受到了限制。為解決上述問題，農(nóng)業(yè)部在2011年開始組織建設(shè)并完善農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準體系，成立農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準工作組和農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究項目組負責(zé)該項工作的具體落實。后續(xù)發(fā)布的《農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域試驗工程工作方