農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與設(shè)備研發(fā)與推廣_第1頁(yè)
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農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與設(shè)備研發(fā)與推廣TOC\o"1-2"\h\u31916第一章緒論 299531.1農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概述 226961.2研發(fā)與推廣意義 219681.2.1提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率 2274141.2.2促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化 2303901.2.3保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全 279491.2.4促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí) 3159581.2.5提升農(nóng)業(yè)管理水平 3270711.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 354171.3.1國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀 3280751.3.2國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 326837第二章農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系 3272582.1信息感知技術(shù) 3185742.2信息傳輸技術(shù) 440912.3數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù) 4134862.4信息應(yīng)用與服務(wù)平臺(tái) 413781第三章農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備研發(fā) 410363.1感知設(shè)備研發(fā) 415543.2傳輸設(shè)備研發(fā) 5217473.3控制設(shè)備研發(fā) 5226973.4數(shù)據(jù)采集與處理設(shè)備研發(fā) 628393第四章農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備選型與配置 6124664.1設(shè)備選型原則 6255154.2設(shè)備配置方案 640794.3設(shè)備兼容性與互操作性 728935第五章農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7152985.1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì) 7293045.2系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) 799415.3系統(tǒng)集成與優(yōu)化 826799第六章農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例 833246.1智能溫室 837036.2智能灌溉 9315066.3智能養(yǎng)殖 9280466.4農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用 92790第七章農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)安全與隱私 10152087.1安全問(wèn)題分析 1070307.1.1網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn) 10176617.1.2設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn) 10204837.1.3數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn) 10107677.2隱私保護(hù)策略 10135097.2.1數(shù)據(jù)脫敏 10275267.2.2訪問(wèn)控制 1177547.2.3數(shù)據(jù)加密 11117377.3安全防護(hù)技術(shù) 11165817.3.1防火墻技術(shù) 11224357.3.2入侵檢測(cè)系統(tǒng) 1199437.3.3安全認(rèn)證技術(shù) 11137637.3.4安全審計(jì) 1111158第八章農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范 11229848.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定 11312018.2設(shè)備規(guī)范制定 12195768.3系統(tǒng)集成規(guī)范 1225410第九章農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)推廣策略 12157809.1政策支持與推廣 12130369.2技術(shù)培訓(xùn)與普及 13255299.3產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展 131429第十章農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展展望 13426110.1技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 131363110.2市場(chǎng)前景分析 142841810.3社會(huì)效益與挑戰(zhàn) 14第一章緒論1.1農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概述農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是指利用現(xiàn)代信息技術(shù),將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行智能化、信息化連接,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、精準(zhǔn)化、智能化的一種新型農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。它以信息感知、傳輸、處理和智能控制為核心,通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)過(guò)程、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、傳輸、處理和應(yīng)用,從而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量,促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。1.2研發(fā)與推廣意義1.2.1提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率通過(guò)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境,精確控制生產(chǎn)過(guò)程,從而提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率,降低資源浪費(fèi)。1.2.2促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有助于推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、信息化,提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈整體競(jìng)爭(zhēng)力。1.2.3保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、存儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié),保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全,提高消費(fèi)者信心。1.2.4促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有助于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,推動(dòng)農(nóng)業(yè)向規(guī)?;⒓s化、智能化方向發(fā)展,提升農(nóng)業(yè)整體效益。1.2.5提升農(nóng)業(yè)管理水平農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以為企業(yè)、農(nóng)民等提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持,有助于提升農(nóng)業(yè)管理水平,促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。1.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀在國(guó)際上,農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。美國(guó)、加拿大、荷蘭、以色列等發(fā)達(dá)國(guó)家在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)與推廣方面取得了顯著成果,實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化、信息化和智能化。1.3.2國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展相對(duì)較晚,但近年來(lái)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。在政策、資金、技術(shù)等方面得到了國(guó)家的大力支持,農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在部分地區(qū)已實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)尚存在一定差距,主要體現(xiàn)在技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、市場(chǎng)應(yīng)用等方面。當(dāng)前,我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)與推廣正面臨著良好的發(fā)展機(jī)遇。各級(jí)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)紛紛加大投入,推動(dòng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展。在未來(lái),我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)業(yè)管理等方面發(fā)揮更加重要的作用。第二章農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系2.1信息感知技術(shù)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的信息感知技術(shù)是整個(gè)技術(shù)體系的基礎(chǔ),其主要功能是獲取農(nóng)業(yè)環(huán)境中各類信息。信息感知技術(shù)主要包括傳感器技術(shù)、遙感技術(shù)、圖像處理技術(shù)等。傳感器技術(shù)通過(guò)各類傳感器對(duì)土壤、氣象、植物生理等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),為后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供原始數(shù)據(jù)。遙感技術(shù)則利用衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)等平臺(tái)獲取大范圍的地表信息,對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況、病蟲(chóng)害等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。圖像處理技術(shù)則對(duì)獲取的圖像信息進(jìn)行預(yù)處理、特征提取和分析,以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境的可視化監(jiān)測(cè)。2.2信息傳輸技術(shù)信息傳輸技術(shù)是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其主要任務(wù)是保證各類農(nóng)業(yè)信息在各個(gè)環(huán)節(jié)中高效、穩(wěn)定、安全地傳輸。信息傳輸技術(shù)主要包括有線傳輸技術(shù)和無(wú)線傳輸技術(shù)。有線傳輸技術(shù)主要包括光纖通信、以太網(wǎng)等,具有較高的傳輸速率和穩(wěn)定性。無(wú)線傳輸技術(shù)主要包括無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、短距離通信、移動(dòng)通信等,具有靈活性強(qiáng)、部署方便等特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中,根據(jù)不同場(chǎng)景和需求,選擇合適的信息傳輸技術(shù)。2.3數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)需要通過(guò)數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)進(jìn)行挖掘和利用。數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等。數(shù)據(jù)清洗技術(shù)用于去除原始數(shù)據(jù)中的噪聲、異常值等,保證數(shù)據(jù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)則從大量數(shù)據(jù)中挖掘出有價(jià)值的信息,為決策提供依據(jù)。機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)通過(guò)構(gòu)建模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境、農(nóng)作物生長(zhǎng)等過(guò)程的預(yù)測(cè)和優(yōu)化。2.4信息應(yīng)用與服務(wù)平臺(tái)信息應(yīng)用與服務(wù)平臺(tái)是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系的應(yīng)用層,其主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)各類農(nóng)業(yè)信息的集成、處理和發(fā)布。信息應(yīng)用與服務(wù)平臺(tái)包括以下幾個(gè)方面:(1)數(shù)據(jù)集成與展示:將各類農(nóng)業(yè)信息進(jìn)行整合,以圖表、地圖等形式展示給用戶,方便用戶了解農(nóng)業(yè)環(huán)境、農(nóng)作物生長(zhǎng)等情況。(2)決策支持:根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù),為用戶提供農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、病蟲(chóng)害防治、市場(chǎng)預(yù)測(cè)等決策支持。(3)遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制:通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)設(shè)備、設(shè)施的遠(yuǎn)程控制,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。(4)信息發(fā)布與交流:提供農(nóng)業(yè)政策、市場(chǎng)行情、技術(shù)指導(dǎo)等信息,促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的信息交流與合作。(5)農(nóng)產(chǎn)品追溯:通過(guò)建立農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品從生產(chǎn)到消費(fèi)全過(guò)程的追蹤,保障食品安全。第三章農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備研發(fā)3.1感知設(shè)備研發(fā)感知設(shè)備作為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基石,其主要功能是對(duì)農(nóng)田環(huán)境、農(nóng)作物生長(zhǎng)狀態(tài)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在感知設(shè)備研發(fā)方面,我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)針對(duì)不同類型的農(nóng)業(yè)環(huán)境需求,研發(fā)了一系列具有針對(duì)性的感知設(shè)備。針對(duì)農(nóng)田土壤環(huán)境監(jiān)測(cè),研發(fā)了基于土壤濕度、溫度、pH值等參數(shù)的傳感器。這些傳感器具有高精度、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn),能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)田土壤狀況,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。研發(fā)了針對(duì)農(nóng)田氣象環(huán)境的感知設(shè)備,如風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度等氣象傳感器。這些設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)氣象變化,為農(nóng)作物生長(zhǎng)提供氣象保障。還研發(fā)了針對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)狀態(tài)的感知設(shè)備,如植物生長(zhǎng)狀況、病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)等。這些設(shè)備通過(guò)圖像識(shí)別、光譜分析等技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供有力支持。3.2傳輸設(shè)備研發(fā)傳輸設(shè)備是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息傳遞的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其主要任務(wù)是將感知設(shè)備采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)處理中心。在傳輸設(shè)備研發(fā)方面,我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)采用了有線和無(wú)線的傳輸方式,以滿足不同農(nóng)業(yè)環(huán)境的需求。有線傳輸設(shè)備主要包括光纖、網(wǎng)線等,具有傳輸速度快、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。在農(nóng)田環(huán)境較為復(fù)雜、信號(hào)干擾較大的情況下,有線傳輸設(shè)備能夠保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確傳輸。無(wú)線傳輸設(shè)備主要包括WiFi、4G/5G、LoRa等,具有部署靈活、覆蓋范圍廣、傳輸速度快等特點(diǎn)。在農(nóng)田環(huán)境相對(duì)開(kāi)闊、信號(hào)干擾較小的地區(qū),無(wú)線傳輸設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的快速、高效傳輸。3.3控制設(shè)備研發(fā)控制設(shè)備是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在控制設(shè)備研發(fā)方面,我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)主要從以下兩個(gè)方面展開(kāi):一是研發(fā)基于單片機(jī)、PLC等控制器的智能控制設(shè)備。這些設(shè)備能夠根據(jù)感知設(shè)備采集的數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù),如灌溉、施肥、光照等,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。二是研發(fā)基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的遠(yuǎn)程控制設(shè)備。通過(guò)遠(yuǎn)程控制設(shè)備,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者可以在任何時(shí)間、地點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控農(nóng)田狀況,并根據(jù)需要調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)策略。3.4數(shù)據(jù)采集與處理設(shè)備研發(fā)數(shù)據(jù)采集與處理設(shè)備是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能化決策的重要環(huán)節(jié)。在數(shù)據(jù)采集與處理設(shè)備研發(fā)方面,我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)主要從以下幾個(gè)方面展開(kāi):一是研發(fā)高功能、低功耗的數(shù)據(jù)采集設(shè)備。這些設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)采集農(nóng)田環(huán)境、農(nóng)作物生長(zhǎng)狀態(tài)等數(shù)據(jù),并具有較好的抗干擾能力。二是研發(fā)高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)處理設(shè)備。這些設(shè)備能夠?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)進(jìn)行快速處理,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供決策支持。三是研發(fā)基于人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的數(shù)據(jù)分析模型。這些模型能夠?qū)v史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供預(yù)測(cè)性決策支持。四是研發(fā)可視化展示設(shè)備。這些設(shè)備能夠?qū)?shù)據(jù)以圖表、動(dòng)畫(huà)等形式展示,便于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者直觀地了解農(nóng)田狀況,為決策提供參考。第四章農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備選型與配置4.1設(shè)備選型原則農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的選型應(yīng)遵循以下原則:(1)實(shí)用性原則:設(shè)備應(yīng)滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需求,提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。(2)可靠性原則:設(shè)備應(yīng)具備較高的穩(wěn)定性和可靠性,保證長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。(3)先進(jìn)性原則:設(shè)備應(yīng)具備一定的先進(jìn)性,適應(yīng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。(4)兼容性原則:設(shè)備應(yīng)具備良好的兼容性,便于與其他設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行集成。(5)擴(kuò)展性原則:設(shè)備應(yīng)具備一定的擴(kuò)展性,以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和技術(shù)的升級(jí)。4.2設(shè)備配置方案根據(jù)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備選型原則,以下為設(shè)備配置方案:(1)感知層設(shè)備:包括氣象站、土壤傳感器、植物生長(zhǎng)傳感器等,用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。(2)傳輸層設(shè)備:包括無(wú)線通信模塊、有線通信模塊等,用于將感知層設(shè)備采集的數(shù)據(jù)傳輸至平臺(tái)。(3)平臺(tái)層設(shè)備:包括服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備等,用于存儲(chǔ)、處理和分析數(shù)據(jù)。(4)應(yīng)用層設(shè)備:包括手機(jī)APP、電腦客戶端等,用于用戶查看和管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。4.3設(shè)備兼容性與互操作性在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備選型和配置過(guò)程中,設(shè)備兼容性與互操作性。以下措施可保證設(shè)備兼容性與互操作性:(1)遵循統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):設(shè)備應(yīng)遵循國(guó)家或行業(yè)的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),以保證不同設(shè)備之間的兼容性。(2)采用通用接口:設(shè)備應(yīng)采用通用接口,便于與其他設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行集成。(3)模塊化設(shè)計(jì):設(shè)備應(yīng)采用模塊化設(shè)計(jì),便于升級(jí)和替換。(4)定期更新設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和軟件:保證設(shè)備與平臺(tái)之間的兼容性和互操作性。(5)加強(qiáng)設(shè)備之間的測(cè)試與驗(yàn)證:在實(shí)際應(yīng)用前,對(duì)設(shè)備進(jìn)行充分的測(cè)試與驗(yàn)證,保證其在不同場(chǎng)景下的兼容性與互操作性。第五章農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)是保證系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。系統(tǒng)架構(gòu)主要包括感知層、傳輸層、平臺(tái)層和應(yīng)用層四個(gè)層級(jí)。感知層:主要負(fù)責(zé)收集農(nóng)業(yè)環(huán)境參數(shù),如土壤濕度、溫度、光照等。感知層設(shè)備包括傳感器、控制器等,能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)環(huán)境信息。傳輸層:負(fù)責(zé)將感知層收集的數(shù)據(jù)傳輸至平臺(tái)層。傳輸層設(shè)備包括無(wú)線通信模塊、有線通信模塊等,保證數(shù)據(jù)安全、快速地傳輸。平臺(tái)層:是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心,主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和分析。平臺(tái)層包括數(shù)據(jù)庫(kù)、服務(wù)器、云計(jì)算等,為用戶提供便捷的數(shù)據(jù)查詢、分析等服務(wù)。應(yīng)用層:面向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者和管理者,提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警、決策支持等功能。應(yīng)用層包括移動(dòng)應(yīng)用、Web應(yīng)用等,方便用戶隨時(shí)隨地獲取農(nóng)業(yè)信息。5.2系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)部分:(1)數(shù)據(jù)采集模塊:負(fù)責(zé)收集農(nóng)業(yè)環(huán)境參數(shù),如土壤濕度、溫度、光照等。數(shù)據(jù)采集模塊可擴(kuò)展性強(qiáng),可根據(jù)需求添加或更換傳感器。(2)數(shù)據(jù)傳輸模塊:負(fù)責(zé)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至平臺(tái)層。數(shù)據(jù)傳輸模塊支持多種通信協(xié)議,如HTTP、TCP/IP等,保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。(3)數(shù)據(jù)處理模塊:對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、清洗、存儲(chǔ)等操作。數(shù)據(jù)處理模塊采用分布式計(jì)算技術(shù),提高數(shù)據(jù)處理效率。(4)數(shù)據(jù)分析模塊:對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析,為用戶提供決策支持。數(shù)據(jù)分析模塊包括數(shù)據(jù)挖掘算法、機(jī)器學(xué)習(xí)算法等。(5)用戶界面模塊:為用戶提供便捷的數(shù)據(jù)查詢、展示和操作界面。用戶界面模塊支持多種設(shè)備訪問(wèn),如手機(jī)、平板電腦等。5.3系統(tǒng)集成與優(yōu)化農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成與優(yōu)化是提高系統(tǒng)功能、降低成本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以下為系統(tǒng)集成與優(yōu)化策略:(1)硬件集成:選用高功能、低功耗的硬件設(shè)備,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。同時(shí)采用模塊化設(shè)計(jì),便于系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)。(2)軟件集成:整合各類軟件資源,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與協(xié)同工作。采用中間件技術(shù),降低系統(tǒng)耦合度,提高系統(tǒng)可維護(hù)性。(3)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化:采用有線與無(wú)線相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),提高數(shù)據(jù)傳輸速度和穩(wěn)定性。同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化,降低能耗。(4)數(shù)據(jù)優(yōu)化:對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、壓縮和加密,降低數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸成本。采用分布式計(jì)算技術(shù),提高數(shù)據(jù)處理效率。(5)系統(tǒng)安全:采用防火墻、加密技術(shù)等手段,保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全。同時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定期檢查和維護(hù),防止系統(tǒng)故障。通過(guò)以上系統(tǒng)集成與優(yōu)化策略,可提高農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的功能、穩(wěn)定性和可用性,為我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供有力支持。第六章農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例6.1智能溫室農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,智能溫室成為了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分。智能溫室通過(guò)集成溫度、濕度、光照、二氧化碳等環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器,以及自動(dòng)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了溫室環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)節(jié)。在智能溫室中,環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器可以實(shí)時(shí)采集溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照等數(shù)據(jù),并通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)娇刂浦行摹?刂浦行母鶕?jù)預(yù)設(shè)的環(huán)境參數(shù),自動(dòng)調(diào)節(jié)通風(fēng)、濕簾、補(bǔ)光等設(shè)備,為植物生長(zhǎng)提供最佳環(huán)境。例如,我國(guó)某農(nóng)業(yè)科技有限公司研發(fā)的智能溫室系統(tǒng),已成功應(yīng)用于多個(gè)農(nóng)業(yè)園區(qū),提高了作物產(chǎn)量和品質(zhì)。6.2智能灌溉智能灌溉技術(shù)是指利用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),對(duì)農(nóng)田灌溉進(jìn)行智能化管理。通過(guò)在農(nóng)田安裝土壤濕度、土壤含水量、氣象等傳感器,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)田水分狀況,結(jié)合作物需水規(guī)律,自動(dòng)控制灌溉系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉。某農(nóng)業(yè)科技公司研發(fā)的智能灌溉系統(tǒng),通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將農(nóng)田傳感器數(shù)據(jù)傳輸至控制中心,再根據(jù)土壤濕度、氣象條件等因素,自動(dòng)調(diào)節(jié)灌溉設(shè)備的開(kāi)關(guān)。該系統(tǒng)已在我國(guó)多個(gè)地區(qū)推廣使用,有效提高了農(nóng)田水分利用效率,降低了水資源浪費(fèi)。6.3智能養(yǎng)殖智能養(yǎng)殖技術(shù)通過(guò)在養(yǎng)殖場(chǎng)安裝環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器、視頻監(jiān)控設(shè)備等,實(shí)時(shí)監(jiān)控養(yǎng)殖環(huán)境,為養(yǎng)殖戶提供科學(xué)的養(yǎng)殖管理手段。以下為兩個(gè)典型的智能養(yǎng)殖應(yīng)用案例:(1)某養(yǎng)豬企業(yè)采用智能養(yǎng)殖系統(tǒng),通過(guò)安裝溫度、濕度、光照等傳感器,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)豬舍環(huán)境,并根據(jù)豬的生長(zhǎng)需求自動(dòng)調(diào)節(jié)通風(fēng)、濕簾等設(shè)備。同時(shí)結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng),養(yǎng)殖戶可以實(shí)時(shí)了解豬的生長(zhǎng)狀況,提高養(yǎng)殖效益。(2)某水產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)運(yùn)用智能養(yǎng)殖技術(shù),通過(guò)在池塘安裝溶解氧、水溫、pH等傳感器,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)狀況。結(jié)合自動(dòng)控制系統(tǒng),調(diào)整增氧設(shè)備、投喂設(shè)備等,保證水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中的水質(zhì)穩(wěn)定,提高養(yǎng)殖成活率。6.4農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)是指利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù),對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、銷售、管理等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和分析。以下為幾個(gè)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用案例:(1)某農(nóng)業(yè)科技公司利用大數(shù)據(jù)技術(shù),對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)的農(nóng)作物種植面積、產(chǎn)量、價(jià)格等數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析,為和企業(yè)提供決策依據(jù)。(2)某電商平臺(tái)通過(guò)收集農(nóng)產(chǎn)品銷售數(shù)據(jù),分析消費(fèi)者需求,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者提供市場(chǎng)預(yù)測(cè),引導(dǎo)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。(3)某農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)公司運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù),對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估,為農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。通過(guò)以上案例可以看出,農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、銷售、管理等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,有助于提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)效益,促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。第七章農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)安全與隱私7.1安全問(wèn)題分析農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用,其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要作用日益凸顯。但是隨之而來(lái)的安全問(wèn)題亦不容忽視。以下為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)面臨的主要安全問(wèn)題分析:7.1.1網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)涉及大量的傳感器、控制器和中心服務(wù)器等設(shè)備,這些設(shè)備之間的通信容易受到黑客攻擊,導(dǎo)致信息泄露、系統(tǒng)癱瘓等嚴(yán)重后果。由于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量龐大,且部署在野外,難以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的安全管理,增加了網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)。7.1.2設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在野外長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,容易受到自然環(huán)境的影響,如溫度、濕度、電磁干擾等。這些因素可能導(dǎo)致設(shè)備故障、數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)確等問(wèn)題。同時(shí)設(shè)備硬件和軟件的漏洞也可能被黑客利用,對(duì)設(shè)備進(jìn)行攻擊。7.1.3數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)具有很高的價(jià)值,包括農(nóng)作物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)、土壤濕度、氣象信息等。這些數(shù)據(jù)若被非法獲取或篡改,將對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中可能受到竊聽(tīng)、篡改等攻擊,導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露或失真。7.2隱私保護(hù)策略針對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的隱私保護(hù)問(wèn)題,以下提出一些策略:7.2.1數(shù)據(jù)脫敏在數(shù)據(jù)處理和傳輸過(guò)程中,對(duì)敏感信息進(jìn)行脫敏處理,以保護(hù)用戶隱私。例如,對(duì)用戶地理位置、身份信息等進(jìn)行加密或匿名化處理。7.2.2訪問(wèn)控制建立嚴(yán)格的訪問(wèn)控制機(jī)制,限制對(duì)敏感數(shù)據(jù)的訪問(wèn)權(quán)限。經(jīng)過(guò)認(rèn)證和授權(quán)的用戶才能訪問(wèn)相關(guān)數(shù)據(jù),以降低數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險(xiǎn)。7.2.3數(shù)據(jù)加密對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理,保證數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的安全性。采用對(duì)稱加密、非對(duì)稱加密等技術(shù),保障數(shù)據(jù)不被非法獲取或篡改。7.3安全防護(hù)技術(shù)為保障農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全,以下介紹幾種常用的安全防護(hù)技術(shù):7.3.1防火墻技術(shù)在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中部署防火墻,對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行隔離和防護(hù),防止外部攻擊。防火墻可以監(jiān)測(cè)和過(guò)濾非法訪問(wèn)請(qǐng)求,保障系統(tǒng)內(nèi)部安全。7.3.2入侵檢測(cè)系統(tǒng)入侵檢測(cè)系統(tǒng)(IDS)是一種監(jiān)測(cè)和防范惡意攻擊的技術(shù)。通過(guò)實(shí)時(shí)分析網(wǎng)絡(luò)流量、系統(tǒng)日志等信息,發(fā)覺(jué)異常行為并及時(shí)報(bào)警,從而防止系統(tǒng)被攻擊。7.3.3安全認(rèn)證技術(shù)采用安全認(rèn)證技術(shù),如數(shù)字簽名、身份認(rèn)證等,保證農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中設(shè)備的合法性和數(shù)據(jù)的真實(shí)性。認(rèn)證過(guò)程包括設(shè)備注冊(cè)、身份驗(yàn)證、數(shù)據(jù)完整性檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)。7.3.4安全審計(jì)建立安全審計(jì)機(jī)制,對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄。通過(guò)審計(jì)日志分析,發(fā)覺(jué)潛在的安全問(wèn)題,及時(shí)采取措施進(jìn)行修復(fù)。第八章農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范8.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定是保障農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)健康發(fā)展的重要手段。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要包括以下幾個(gè)方面:(1)數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn):對(duì)各類農(nóng)業(yè)環(huán)境參數(shù)、作物生長(zhǎng)狀態(tài)等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范,保證數(shù)據(jù)的一致性和可比性。(2)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn):針對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備間的通信協(xié)議、接口規(guī)范等,制定相應(yīng)的傳輸標(biāo)準(zhǔn)需制定,以實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的互聯(lián)互通。(3)數(shù)據(jù)處理標(biāo)準(zhǔn):對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、清洗、存儲(chǔ)和分析,制定相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理標(biāo)準(zhǔn),保證數(shù)據(jù)質(zhì)量和處理效率。(4)數(shù)據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn):針對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)和分析等環(huán)節(jié),制定嚴(yán)格的數(shù)據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn),保障數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。8.2設(shè)備規(guī)范制定農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備規(guī)范的制定主要包括以下幾個(gè)方面:(1)設(shè)備功能規(guī)范:對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的功能、功能、穩(wěn)定性等提出具體要求,保證設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性和高效性。(2)設(shè)備接口規(guī)范:針對(duì)不同設(shè)備間的通信接口、數(shù)據(jù)傳輸格式等,制定相應(yīng)的接口規(guī)范,實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的無(wú)縫對(duì)接。(3)設(shè)備安裝與維護(hù)規(guī)范:對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安裝、調(diào)試、維護(hù)等方面制定詳細(xì)規(guī)范,保證設(shè)備的正常運(yùn)行。(4)設(shè)備環(huán)保與節(jié)能規(guī)范:對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的環(huán)保功能、能耗等方面提出要求,促進(jìn)綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展。8.3系統(tǒng)集成規(guī)范農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成規(guī)范的制定旨在實(shí)現(xiàn)各類農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有效整合,提高農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的整體功能。系統(tǒng)集成規(guī)范主要包括以下幾個(gè)方面:(1)硬件集成規(guī)范:對(duì)各類農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)備進(jìn)行整合,制定相應(yīng)的硬件集成規(guī)范,實(shí)現(xiàn)硬件資源的合理配置。(2)軟件集成規(guī)范:對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng)進(jìn)行整合,制定相應(yīng)的軟件集成規(guī)范,實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)的高效協(xié)同。(3)平臺(tái)集成規(guī)范:對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行整合,制定相應(yīng)的平臺(tái)集成規(guī)范,實(shí)現(xiàn)平臺(tái)間的數(shù)據(jù)共享與交換。(4)服務(wù)集成規(guī)范:對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)進(jìn)行整合,制定相應(yīng)的服務(wù)集成規(guī)范,實(shí)現(xiàn)服務(wù)的全面覆蓋和高效提供。第九章農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)推廣策略9.1政策支持與推廣農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為新興的農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域,政策的引導(dǎo)與支持是其發(fā)展的重要保障。應(yīng)當(dāng)出臺(tái)一系列具有針對(duì)性的政策措施,以鼓勵(lì)和引導(dǎo)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。政策支持應(yīng)涵蓋稅收優(yōu)惠、資金補(bǔ)助、研發(fā)資助等多個(gè)方面,激發(fā)企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)的研發(fā)熱情。還應(yīng)建立完善的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系,規(guī)范行業(yè)發(fā)展。通過(guò)制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)等,保證不同企業(yè)、不同地區(qū)之間的數(shù)據(jù)共享與互聯(lián)互通。同時(shí)政策推廣應(yīng)注重對(duì)農(nóng)民的引導(dǎo),通過(guò)示范項(xiàng)目、現(xiàn)場(chǎng)觀摩等形式,使農(nóng)民直觀地認(rèn)識(shí)到農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的益處,增強(qiáng)其應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的積極性。9.2技術(shù)培訓(xùn)與普及技術(shù)培訓(xùn)是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)推廣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為提高農(nóng)民及農(nóng)業(yè)從業(yè)者的技能水平,及相關(guān)部門應(yīng)組織專業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)活動(dòng)。培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)涵蓋物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)備操作與維護(hù)、數(shù)據(jù)解讀與應(yīng)用等方面,保證培訓(xùn)的全面性和實(shí)用性。培訓(xùn)形式應(yīng)多樣化,包括線上與線下相結(jié)合的培訓(xùn)模式。線上培訓(xùn)可利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),提供視頻教程、在線問(wèn)答等資源,方便農(nóng)民隨時(shí)學(xué)習(xí)。線下培訓(xùn)則可通過(guò)實(shí)地操作、面對(duì)面指導(dǎo)等形式,幫助農(nóng)民解決實(shí)際操作中的問(wèn)題。還應(yīng)加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)教育中的應(yīng)用,將相關(guān)課程納入農(nóng)業(yè)院校的教學(xué)體系,培養(yǎng)一批具備物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)背景的農(nóng)業(yè)人才。9.3產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的推廣需要各產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)的協(xié)同發(fā)展。應(yīng)加強(qiáng)與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上中下

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