【国外农业物联网发展经验借鉴】 物联网与农业

【国外农业物联网发展经验借鉴】 物联网与农业,第1张

2015-04-23 国农互联

各国农业物联网发展概况

美国

推进农业数据标准化。从长期来看,农业物联网需要的是可以相互识别的可 *** 作标准,这样不同设备才能在一起工作,否则不同设备传回的信息格式不能兼容。目前AgGateway和OADA正在研究农业数据标准化的问题。AgGateway是一家非营利性的商业联合组织,致力于推进电子商务在农业领域的发展和推动信息通信技术在农业的使用。OADA是一个帮助农民全面、安全获取数据的开放式项目。美国农业与生化工程师协会(ASABE)也在支持建立农业数据标准的工作。

大农场引领农业物联网应用。就农业物联网技术覆盖主体而言,大农场成为美国农业物联网技术的引领者,在农业物联网技术推广中起着示范作用。美国大农场采用物联网设备的数量相对更多,研究显示,美国大农场对技术的采用率高达80%。而对于小农场而言,由于设备的安装和维护成本高,它们使用物联网设备的数量相对较少,不过在大农场的示范作用带动下,也将会有越来越多的小农场采用物联网技术。

信息化基础设施奠定农业物联网发展基础。从美国农业物联网的发展现状来看,其信息化基础设施完备,为美国农业物联网的发展创造了优越的条件。美国政府每年用于农业信息网络建设方面的投资约为15亿美元,已建成世界最大的农业计算机网络系统AGNET,可以为美国农业物联网的发展提供强大的信息资源。同时,美国建立了农业技术信息数据库,如BISIS(生物科学情报社)、CAB(英联邦农业局)、AGRICOLA(美国国家农业数据库)和AGRIS(FAO农业情报体系)等。

日本

政府大力推动农业物联网发展。农业物联网在2004年被列入日本政府计划。当时日本总务省提出U-Japan计划,其核心是力求实现人与人、物与物、人与物之间的相连,在未来形成一个人或物均可互联、无处不在的网络社会,其中就包括农业物联网技术。目前,日本政府不断加强对智慧农业的扶持补助,通过一系列补助措施,到2020年日本农业信息技术化规模将达到580亿至600亿日元,计划在十年内以农业物联网为信息主体源普及农用机器人,预计2020年市场规模将达到50亿日元。

制造商推广农业物联网技术知识。日本农户在最初引进农业物联网时,由于成本过高、技术较难掌控等原因,物联网设备长时间处于停用状态。后来在制造商与当地农协工作人员的帮助下,逐渐接受并理解了物联网技术,比如在家里看看农作物的照片,并对比一下各类数据便可管理偌大的土地,并可较以前减少一半的工作量。

产、官、学协同研发农业物联网技术。近年来,日本农业物联网技术主要由NEC、富士通、日立等大型公司的IT部门牵头研发,并与三井物产等农用品开发商合作。日本非常注重引进和发展符合日本国情的精确农业。目前,日本产、官、学合作进行的农业物联网技术研究主要集中在两个方面:一是精确农业的基础研究,提供农业生产应用的作物生长模型数据库,可用于农业物联网的农业生产指导信息平台。二是精确农业机械的研究,提供农业物联网的智能化 *** 作终端。

英国

政府考核基于物联网的农业信息化。英国政府通过执行欧盟的单一补贴政策,把农业环境保护、农业产出与效益等很好地纳入补贴政策的考核指标,把农业机械的信息化程度作为重要考核指标予以支持,督促农业生产者广泛利用农业物联网,促进信息技术与生物技术等新技术融合,推动开展农业生产,从而推动农业物联网的发展,提高农业生产的智能化、精确化、高效化和自动化水平,实现环境保护、生产发展、效益提高、收入增加、资源节约等多重目标的均衡发展。

政府引导、多元市场主体拉动农业物联网建设。英国发展农业物联网主要依靠市场机制进行推动,政府主要是制定引导政策,采取扶持措施引导农业生产者,电信运营商、IT公司等农业物联网的主要建设者参与农业物联网建设。以政策为指引,以需求为导向,利用市场机制,按照有偿、自愿、效益的原则,鼓励各类市场主体开展信息技术的研发、推广和应用,大大提高了农业物联网技术的实用性、针对性、可持续性,能够较好地满足农业发展的需要。

注重涉农人员信息化水平的提高。英国政府十分重视涉农人员的信息化技能和知识的培训与教育,从上世纪90年代开始实施农村教育信息化计划。政府制定政策,把信息技术课列为全国中小学必修课程,并拟定了具体考核标准,采取了有效措施加强农村信息技术教师队伍建设,建设了各种网络学校和培训中心,开展了适宜于农村地区的各种网络或者视频远程教育,一些地方政府在教育经费的投入中要求不低于6%用作计算机和网络费用,一些农村制定了学生和计算机、图书馆的具体比例等,这些措施有效促进了信息化知识和技术在农村的普及,涉农人员的知识水平得到很大提高,这对农业物联网的发展至关重要。

以色列

以农业产业化、规模化促进农业物联网发展。农用土地有效集中和生产经营组织化是以色列农业物联网发展的基础。以色列945%的土地为国家所有,私人土地仅占55%。农业生产经营主要采取较为独特的集体农场(基布兹)和农业合作社(莫沙夫)两种形式。应运而生的是由多家集体农场和农业合作社联合组建的区域合作组织,它使整个农业生产经营有了较高的组织化程度,这些农业经营主体更加关心并追求农业生产经营的质量和效益,对应用农业物联网技术的愿望更加强烈,并且可以为应用农业物联网技术提供必要的资金和技术支撑。

农业科技创新服务体系支撑农业物联网发展。高度发达的农业科技和完善的农业服务体系是以色列农业物联网发展不可比拟的优势。以色列农业增产的96%靠科技,其高度发达和集约化的农业是以强大的农业科研、教育和推广体系作为后盾和支柱的。政府每年用于农业科研与技术推广方面的经费高达数亿美元,占GDP的比例位居世界前列。目前,以色列已建立一整套由政府部门、科研机构和农业合作组织紧密配合的农业研究和推广体系。以色列鼓励科研人员和推广人员结合自身的专业特长,开办或联办私人示范农场、科技型开发企业、推广型的培训示范基地等。

滴灌推动物联网技术的应用。滴灌在一般人印象中,就是布设大量打上微小孔洞管线的一种节水浇灌方式,但以色列人运用物联网技术把它做到了极致。以一个深埋地下的简单喷嘴为例,它凝聚了大量的高科技,它由电脑控制,依据传感器传回的土壤数据,决定何时浇水、浇多还是浇少,通过物联网技术,不仅节约了宝贵的水资源,而且节约了人力成本。铺完管线以后,未来大量农田的灌溉将由少数几个农民通过智能设备来控制。

国外农业物联网发展经验对我国的启示

政府力推农业物联网建设

无论是美国这样的农业强国,还是以色列这样的农业资源匮乏的国家,在他们农业物联网的发展过程中,政府都十分重视农业物联网发展的战略规划、农业物联网技术的研发和农业技术信息数据库的建设,并以此加快农业物联网技术的采纳和应用,从而推动农业现代化进程。因此,我国政府应强化农业物联网发展的顶层设计,促进农业物联网技术的研究开发。此外,政府在推动城镇化发展的同时,大力引导农业生产的产业化也是农业物联网推广应用的重要动力。

以农业信息化基础设施建设为基础

农业信息化基础设施是指农业信息的收集、传输、反馈、检测、控制、存储的载体、执行机构、数据库和管理软件等。例如,农业信息化基础设施的完备为美国农业物联网的发展创造了极其优越的条件,因此,大力促进农村宽带网络建设,建设和完善农业信息化专家系统和管理软件,配置性能完善的控制系统、通信传输、电力供给等信息化元器件,这一系列农业信息化基础设施的建设是我国发展农业物联网的重要基础。

以农业产业化、规模化为动力

从美国、以色列等国家农业物联网发展状况来看,农业产业化、规模化为农业物联网的发展注入了强大动力。农业产业化将变革农业组织管理结构,实现农业组织管理的现代化。专业大户、家庭农场、农业经济合作社和龙头企业等新型农业组织会涌现出来,相比传统分散经营的农户而言,这些新型农业经营主体更加关心并追求农业生产经营的质量和效益,对应用信息技术的愿望更加强烈,这些新型农业生产组织必然会推动农业物联网技术的应用。因此,我国应大力推动农业产业化,在农业产业化进程中,龙头企业、专业大户、农业经济合作组织等新型农业组织必将凭借在技术、人才、资金等方面的优势,提高农业物联网的应用水平。

以农业物联网科技创新服务体系建设为保障

日本、以色列等进入农业现代化的国家都拥有高度发达的农业科技创新服务体系。建设农业物联网科技创新服务体系,可以促进农业物联网技术的研发、推广和应用。因此,我国应加大农业物联网科技创新服务体系建设,比如从培养、引进、使用三个环节加强农业物联网人才队伍建设,可以引进海外人才,培养农业物联网研究领域的学科带头人及人才团队,制定高层次创新人才培养计划等。同时,加强农业科技创新与研发平台建设,加快推进以农业物联网研究为立足点的重点实验室等知识创新平台建设; 重点实施科技“110”综合信息服务工程、专家大院工程、企业和农村科技特派员创业工程、科技入户工程四大示范服务与推广工程,强力推进农业物联网技术服务推广体系建设。

加大对涉农人员农业信息科技教育

日本、英国等国家在推进农业物联网发展的过程中,都涉及对相关人员进行农业信息科技方面的教育,这不仅有利于涉农人员事先对农业物联网技术进行评估,提高他们应用先进信息技术的积极性,而且有利于他们在具体应用农业物联网技术时能够得心应手,从而推动农业物联网技术的传播。我国农民数量众多,农村教育水平较低,农民整体文化水平不高,国家即使研发出高科技的农业物联网技术,虽然能够转变农业生产方式,提高农业生产效率,但在落后的农村很难推广应用,我国涉农人员的信息科技水平严重阻碍了农业科技的推广。所以,我国要通过农村信息服务站、“阳光培训”工程、专题培训班、网络学校、远程教育等多种方式,开展多层次、全方位的农民信息化知识和技能培训,提高涉农人员的信息科技水平,为我国农业物联网的发展提供最基本的保障。

中央领导同志多次提出,要着力突破传感网、物联网的关键技术。什么是物联网?物联网具有哪些基本特征?物联网产业发展对转变经济发展方式具有什么样的意义?当前物联网产业发展在世界范围内展现出哪些新趋势?
进入21世纪以来,一些发达国家为了推动信息社会发展,提出建设“无所不在的网络社会”,并将其作为国家或地区信息化发展的重要组成部分,纷纷出台相关的战略和政策。2010年,我国发布的《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》,也把新一代信息技术作为战略性新兴产业的重点领域,提出加快建设宽带、泛在、融合、安全的信息网络基础设施,推动新一代移动通信、下一代互联网核心设备和智能终端的研发与产业化,加快推进“三网融合”、促进物联网和云计算的研究和应用示范。
一、物联网是传感网、互联网、自动化技术和计算技术的集成及其广泛与深度应用。
物联网是互联网的延伸与拓展,是新理念引导下新一代信息技术的应用集成创新。物联网以互联网为基础设施,是传感网、互联网、自动化技术和计算技术的集成,及其广泛和深度应用。其功能是,各类实物信息被不同的传感器感知、采集、形成数字信号,通过各类网络快速传输到信息处理层,加工处理的信息形成信号或知识,一方面为管理服务提供信息依据,另一方面可以通过传输层反馈至传感设备,实现对实物的 *** 作。物联网既是网络技术的发展,又是自动控制技术在巨型复杂系统中的应用。物联网的应用是工业化与信息化的深度融合。过去,信息技术与制造业“两层皮”,信息基础设施与实物基础设施“两层皮”,信息基础设施建设、通信、互联网、数字内容等领域独立发展。物联网集合了许多现代信息技术,实现信息基础设施与实物基础设施相结合,把信息化融入产业发展、人民生活和社会管理的各个方面,推动信息技术、互联网技术、自动化技术在更多领域深度应用,促进更多行业、更大范围的信息化与工业化的融合。如智能交通是在车辆大幅度增加后,传统的交通管理模式不能满足交通安全需要的情况下发展起来的;城市智能化管理是在城市功能不断丰富和互联网普及的情况下,为了提高管理效率而发展起来的。物联网产业是传统产业与新兴产业的有机结合。物联网技术的应用与推广,将改造提升一批传统产业,带动一批新兴产业发展,扩大一批传统产业的市场规模。目前,物联网大都在传统产业应用,如交通、物流、电网、石油天然气、食品等行业,极大提升了这些传统产业的效率,改进了发展方式。同时,物联网的应用带动了相关制造业和服务业的发展,包括芯片、传感器、集成模块及设备、中间件制造业,以及应用系统设计与集成、软件开发、试验检测、工程实施、云计算等高技术服务业的发展,扩大了其市场规模。
二、物联网功能多、应用面宽,产业链中服务业比例高,产业发展潜力巨大。
从物联网本身的特点和规律看,物联网产业发展潜力巨大,大有作为。一方面,物联网功能多、应用面宽,以市场需求为发展动力。物联网技术的应用是运营、管理和商业模式创新引导的集成创新。发展物联网的动力是满足市场需求,节约能源、降低成本、改善管理、提高效率和便捷生活。物联网不仅应用于诸多影响国计民生的重要行业,而且在日常生活等领域拥有巨大潜在市场。一是以政府公共服务为主的公共管理和服务市场。如电子政务、城市管理、医疗、教育等领域。二是企业为主的行业应用市场。如电信、电力、物流、石油天然气等行业。三是以个人和家庭为主的消费市场。如购物、家用电器、休闲娱乐等消费领域。随着技术的不断发展,物联网服务的领域正在扩展。另一方面,物联网产业链长,是制造业与服务业的有机融合,对加快发展现代服务业具有重要意义。纵向看,物联网的产业链可以分为上、中、下游。上游是网络设施、终端设备、传感器、芯片、集成模块、中间件制造等相关制造业;中游是互联网及其运营服务;下游是物联网的用户和服务商,包括应用系统设计和集成、软件开发、试验检测、工程实施、云计算和系统运维等高技术服务业。物联网涉及众多应用领域,是一个跨多学科多部门的细分市场。每个物联网应用领域又构成各自的产业链。物联网产业链中服务业比例较高。物联网产业的中、下游大都是信息技术服务业。发展物联网不仅将带动相关制造业发展,而且将极大促进高技术服务业的发展,形成服务业新业态。同时,由于物联网是根据应用系统特点设计的网络,解决的问题不同,应用方案也就不同。因此,发展物联网不能简单地引进技术,不能照搬照抄国外经验,必须有本国的技术支撑。物联网应用具有本地化优势和主动权,主要体现在应用设计自主权和采购主导权方面。
三、物联网应用一般在社会效益较大的领域优先布局,逐步向生活消费领域拓展。
目前,全球物联网产业部分领域处于重大技术突破的孕育期和产业发展初期,物联网技术的研发和应用主要集中在美、欧、日、韩和我国。从世界范围看,物联网技术发展和应用主要呈现以下趋势:
第一,需求导向,整体规划,目标明确。近些年来,欧美日韩等纷纷出台发展物联网的战略计划。一是在社会效益较大的领域优先布局,逐步向生活消费领域拓展。目前,各国政府主要在医疗、电子政务、电网、教育、交通、城市管理等领域推行物联网计划。如,近年来,美国政府以刺激经济为目标,重点支持宽带网、智能电网、卫生医疗信息技术应用等。欧盟从发展绿色经济的角度出发,优先发展智能汽车和智能建筑,2009年发布的《欧盟物联网战略研究路线图》又提出了航空航天、汽车、医药、能源等18个物联网主要应用领域。日本从营造“使国民安心和有活力的社会环境”出发,以交通、医疗、教育、环境监测、政府治理等公共领域的信息服务为重点。韩国则从寻求增长动力和发展优势产业出发,在食品和药品管理、交通和物流管理、环境监测、安全监测、工业自动化等方面进行应用示范;国际金融危机发生后,又提出发展智能通信、家庭应用和娱乐等,推动物联网在消费领域应用。二是根据实际需要确定物联网应用重点,有针对性地解决行业问题。三是市场需求驱动,企业自发创新发展。大部分物联网技术的应用是水到渠成,当信息技术发展到一定程度,就出现了应用物联网技术的市场需要。如物流行业最初应用物联网技术是出于对食品安全监控的需要;发展云计算是一些掌控信息资源的企业,为了利用剩余的计算资源,通过商业模式创新与技术创新发展起来的。
第二,坚持成本效益原则,提高社会整体效益。有些大规模应用的物联网投资巨大,只有当其整体效益超过提供者和用户负担的成本时,投资才有意义。与此同时,还要发挥各种合作机制的作用,多层次、多渠道、多方式推进国际科技合作与交流。鼓励境外企业和科研机构在我国设立研发机构;鼓励我国企业和研发机构积极开展全球物联网产业研究,在境外开展联合研发和设立研发机构,大力支持我国物联网企业参与全球市场竞争,持续拓展技术与市场合作领域。
第三,应用导向,技术和标准先行。目前,全球物联网产业的核心技术尚不成熟,标准体系正在构建中。研制与物联网有关的标准不仅有利于规范市场、指导产业发展,而且对各国掌握物联网产业发展的主导权具有重要意义。因此,发达国家在发展物联网的过程中,一方面根据应用需求进行技术研发,掌握关键核心技术;另一方面要在制订标准上狠下功夫。
(作者系国务院发展研究中心技术经济部部长)

物联网作为战略性新兴产业的重要组成部分,是促进相关产业集群发展的切入点,具有重要的战略意义和广阔的发展前景。我国具有较好的发展物联网产业的比较优势,同时也面临着一些瓶颈制约,如缺乏统一的发展战略、核心技术缺失、标准体系不完善、地址资源缺乏、规模化应用不足等,必须采取针对性的措施,促进我国物联网产业的发展。 物联网是把所有物品通过射频识别(RFID)等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理的一种网络。物联网产业是由物联网芯片与技术提供商、应用设备提供商、软件与应用开发商、系统集成商、网络提供商、运营及服务商以及物联网用户构成的产业集群。美国、欧洲、日本、韩国等发达国家和地区高度重视物联网产业的发展,我国也将物联网纳入战略性新兴产业,并将采取一系列政策措施。本文对我国物联网产业集群发展的优势及存在的问题进行了分析,并提出了相应的对策建议。 一、我国物联网产业集群发展的优势 (一)具有一定的技术积累 中科院早在1999年就启动了物联网(传感网)研究,先后投入资金数亿元;《国家中长期科学与技术发展规划(2006-2020年)》和"新一代宽带移动无线通信网"重大专项均将物联网(传感网)列入重点研究领域。国家科技部、发改委、工业信息化部还专门立项对物联网的关键技术---射频识别(RFID)的研究和应用进行支持。科技部专门在先进制造领域设立了"RFID"专项,投入1亿多元对19个专题、近30家企事业单位进行了大规模的资助,从RFID芯片、关键 技术的研发到行业应用的整个产业链进行资助和培育。目前,我国在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、移动基站等方面都已取得重大进展。 (二)在标准制定上具有一定的先发优势 在世界物联网领域,我国与德国、美国、韩国一起,成为国际标准制定的四大发起国和主导国之一,取得了在国际标准制定中的重要话语权。这将改变我国在计算机、互联网两次信息浪潮中双双落后的局面。目前,我国物联网(传感网)标准体系已形成初步框架,向国际标准化组织提交的多项标准提案已被采纳。为加强物联网标准化工作,2009年9月11日,中国物联网(传感网)国家标准工作组正式成立。中国物联网标准联合工作组也在积极筹备过程中。 (三)具有了较好的产业集群发展的基础 一是技术研究和产业集群初具规模。2009年11月12日,江苏省、中科院、无锡市签署协议,共同建设"中国物联网研究发展中心"。同一天,中国移动宣布将在无锡成立中国移动物联网研究院,重点开展TD-SCDMA与物联网融合的技术研究与应用开发,并同时建设物联网数据中心,以支撑物联网相关业务的落地运营。23日,中国电信物联网应用和推广中心、中国电信物联网技术重点实验室在无锡成立。24日,中国联通与无锡签订协议,合作推进WCDMA与物联网融合。 2010年3月2日,上海物联网中心成立。在产业化组织方面,早在2005年9月,上海就成立了"电子标签与物联网产学研联盟"。2009年11月和12月,中关村物联网产业联盟、传感网(物联网)技术产业联盟筹备工作组相继成立。二是产业基地发展迅速。国家的大力支持下,2009年8月7日,首个国家物联网园区在无锡建立。11月13日,国务院正式批准在无锡建设国家传感网(物联网)创新示范区。各地的物联网产业基地建设也快速推进。 (四)具有广阔的市场发展潜力根据美国权威咨询机构FORRESTER预测,到2020年,世界上物物互联的业务,跟人与人通信的业务相比,将达到30比1,意味着物联网产业要比互联网大30倍。因此,物联网被称为是"下一个万亿级的通信业务"。二、我国物联网产业化集群发展存在的问题 (一)缺乏一个明确统一的物联网发展战略和路线图 物联网作为战略性新兴产业,尚处于发展初期阶段,标准、技术、商业模式以及配套政策等还远没有成熟。与计算机和互联网相比,物联网的发展更加需要顶层设计、统筹规划和标准的统一。但到目前为止,我国物联网产业的发展,还基本上处于一种自发状态,部门之间、地区之间、行业之间的分割情况较为普遍,明确统一的国家物联网发展战略和路线图还没有出台,这种情况非常不利于我国当前及未来物联网产业的发展。在国家高度重视物联网产业的情况下,容易出现一哄而上的局面,从物联网相关企业股价的迅速飙升以及许多城市纷纷介入物联网建设,就可以看出这一点。 (二)物联网核心关键技术缺失 我国在物联网核心关键技术方面存在缺失,除下一代互联网等技术外,我国只有极少数企业拥有物联网核心技术。以RFID(射频识别)技术为例:RFID技术是物联网中的核心关键技术,但在全球RFID专利中,我国RFID专利申请量只有美国的65%,日本的457%3,而且多以实用新型为主,发明型专利数量较少。美国在芯片、编码、空中接口协议等领域拥有大批专利,其申请总量超过了欧盟、世界知识产权组织、日本以及我国大陆等多个区域专利申请总量的总和,高达53%。而日本、欧洲则在传感器技术上拥有巨大优势。即使在国内,国外企业和组织在我国申请的RFID发明专利授权量也占据主要地位。截至目前,全球许多国际组织和国家已制订出RFID标准,并加速向我国输出,随着国外RFID标准在我国的推广以及逐渐被我国企业接受,我国RFID国家标准的制定和推广将面临越来越大的挑战,国际标准在国内应用所形成了事实标准将会阻碍我国国家RFID(射频识别)标准的制定和推广。 (三)物联网标准规范体系尚不完善物联网产业的发展,涉及物体标识、信息感知、信息传输、信息处理等多个环节,包括了芯片与技术提供商、应用设备提供商、软件与应用提供商、系统集成商、网络提供商、运营及服务商等不同企业主体。虽然我国在物联网标准制定上具有一定的先发优势,但适应国内物联网产业发展的统一的标准体系尚未出台,使得目前很多物联网应用仍处于厂家各自为战的状态,终端厂商、应用厂商、集成商无法有效分工协作,产业分工不能细化,影响整个产业规模化的发展。随着物联网应用范围的不断扩大,标准规范的不完善将导致整个物联网产业的混乱。 (四)物联网地址资源匮乏物联网时代的网络发展,需要大量的IP地址,专家预计,未来五年我国物联网地址预计需求量在100亿。而目前互联网在IP地址资源上的不足,已经成为物联网发展最大的瓶颈。从总量上看,目前全球互联网IPv4协议能够提供的地址空间最多只有40多亿,且可分配的IPv4地址剩余量不足10%,并将于两年内消耗殆尽。从结构看,全球IPv4地址分布不平衡,截止2009年底,排名第一的美国的IPv4地址为1495亿,占全球已分配IPv4地址总数的50%。排名第二的我国的IPv4地址仅为232亿,占全球的777%。从发展趋势看,2009年度我国IPv4地址申请量为美国194倍,增长势头强劲。IP地址需求的快速增长及地址资源的不足,将使我国地址资源匮乏的问题更加突出。 (五)物联网规模化应用不足 我国物联网还处于发展初期,目前开展的物联网应用主要还局限于小范围的简单应用,难以激发产业链各环节的参与和投入的热情,庞大的行业和大范围的应用需求还没有被激发出来,使得当前物联网产业发展的规模性市场需求不足,一定程度上影响了物联网的规模化应用。同时,缺乏成熟的商业模式也是制约物联网规模化应用的另一重要原因。 三、促进我国物联网产业集群发展的建议 (一)尽快制定我国统一的物联网发展战略和路线图 一是分析我国物联网产业发展的优势和不足,明确我国物联网产业集群发展的指导思想、发展原则、发展目标、发展策略和重点任务;二是明确界定国家、地方政府和企业在发展物联网产业集群的地位、作用以及相互之间的关系;三是制定实施我国促进物联网产业集群发展的相关政策及配套措施。 (二)加强对物联网核心技术的研发和产业化工作一是在物联网核心技术,如RFID天线设计与制造、RFID标签封装技术与装备、标签集成、读写器关键零件、RFID测试技术和装备等方面,加强资金投入和技术研发;二是积极探索新的研发组织模式,将研发与产业化结合起来,建立物联网技术研发基地,聚集物联网研发人才和项目,开展物联网核心关键技术和相关产业关键技术的研发和产业化工作。 (三)加快物联网标准体系的建设坚持国际标准和国内标准同步推进的原则。一是在物联网基础标准领域,积极参与和主导国际标准的制定,进一步确立并扩大我国在国际物联网标准制定中的发言权。二是在国内物联网标准的制定上,以国际标准为基础,以我国具有自主知识产权的TD-SCDMA核心技术和网络为依托,制定和形成我国自己的物联网标准体系。 (四)积极推进物联网技术的示范和规模化应用一是加快IPv6下一代互联网的应用步伐。积极发展IPv6下一代互联网是解决目前互联网地址资源不足的有效途径。要尽快建立IPv4向IPv6过渡的有效组织机制,制度与措施,明确时间表,同时,出台相关激励政策,利用财税杠杆和专项基金等经济的手段,鼓励互联网应用提供商进行IPv6改造,加快IPv6下一代互联网的应用步伐。二要结合物联网技术的研发和标准的制定,以物联网运营企业(如中国移动、中国电信、中国联通等)为实施主体,发挥政府在推进物联网应用中的能动作用,以政府订购和首购的方式,在工业、农业、公共服务等各个领域开展形式多样的应用示范工程建设,包括环境监测、智能交通、智能电网、智能家居等,探索物联网价值链合作模式和产业规模化发展模式。 未来几年,全球物联网市场规模将出现快速增长,据相关分析报告,2007年全球市场规模达到700亿美元,2008年达到780亿美元,2012年将超过1400亿美元,年增长率接近20%。国内物联网产业,据赛迪顾问研究显示:2010年产业市场规模将达到2000亿元,2015年市场规模将达到7500亿元,年复合增长率超过30%,市场前景将远远超过计算机、互联网、移动通信等市场,拥有更大的市场份额,更好的发展前景。

本专题我共整理了10篇文章,来自中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所、南京农业大学、英国林肯大学、华南农业大学、江南大学、国家农业智能装备工程技术研究中心、浙江大学、中国科学院、吉林农业大学、西北农林 科技 大学、国家信息农业工程技术中心等单位。

文章包含农产品质量安全纳米传感器、太阳能杀虫灯、分簇路由算法、农田物联网混合多跳路由算法、水产养殖溶解氧传感器研制、土壤养分近场遥测方法、农机远程智能管理平台、水肥浓度智能感知与精准配比、果园多机器人通信等内容,供大家阅读、参考。

专题--农业传感器与物联网

Topic--Agricultural Sensor and Internet of Things

[1]王培龙, 唐智勇 农产品质量安全纳米传感应用研究分析与展望[J] 智慧农业(中英文), 2020, 2(2): 1-10

WANG Peilong , TANG Zhiyong Application analysis and prospect of nanosensor in the quality and safety of agricultural products[J] Smart Agriculture, 2020, 2(2): 1-10

知网阅读

[2]杨星, 舒磊, 黄凯, 李凯亮, 霍志强, 王彦飞, 王心怡, 卢巧玲, 张亚成 太阳能杀虫灯物联网故障诊断特征分析及潜在挑战[J] 智慧农业(中英文), 2020, 2(2): 11-27

YANG Xing, SHU Lei, HUANG Kai, LI Kailiang, HUO Zhiqiang, WANG Yanfei, WANG Xinyi, LU Qiaoling, ZHANG Yacheng Characteristics analysis and challenges for fault diagnosis in solar insecticidal lamps Internet of Things[J] Smart Agriculture, 2020, 2(2): 11-27

摘要: 太阳能杀虫灯物联网(SIL-IoTs)是一种基于农业场景与物联网技术的新型物理农业虫害防治工具,通过无线传输太阳能杀虫灯组件状态数据,用户可后台实时查看太阳能杀虫灯运行状态,具有杀虫计数、虫害区域定位、辅助农情监测等功能。但随着SIL-IoTs快速发展与广泛应用,故障诊断难和维护难等矛盾日益突出。基于此,本研究首先阐述了SIL-IoTs的结构和研究现状,分析了故障诊断的重要性,指出了故障诊断是保障其可靠性的主要手段。接着介绍了目前太阳能杀虫灯节点自身存在的故障及其在无线传感网络(WSNs)中的体现,并进一步对WSNs中的故障进行分类,包括基于行为、基于时间、基于组件以及基于影响区域的故障四类。随后讨论了统计方法、概率方法、层次路由方法、机器学习方法、拓扑控制方法和移动基站方法等目前主要使用的WSNs故障诊断方法。此外,还探讨了SIL-IoTs故障诊断策略,将故障诊断从行为上分为主动型诊断与被动型诊断策略,从监测类型上分为连续诊断、定期诊断、直接诊断与间接诊断策略,从设备上分为集中式、分布式与混合式策略。在以上故障诊断方法与策略的基础上,介绍了后台数据异常、部分节点通信异常、整个网络通信异常和未诊断出异常但实际存在异常四种故障现象下适用的WSNs故障诊断调试工具,如Sympathy、Clairvoyant、SNIF和Dustminer。最后,强调了SIL-IoTs的特性对故障诊断带来的潜在挑战,包括部署环境复杂、节点任务冲突、连续性区域节点无法传输数据和多种故障诊断失效等情形,并针对这些潜在挑战指出了合理的研究方向。由于SIL-IoTs为农业物联网中典型应用,因此本研究可扩展至其它农业物联网中,并为这些农业物联网的故障诊断提供参考。

知网阅读

[3]汪进鸿, 韩宇星 用于作物表型信息边缘计算采集的认知无线传感器网络分簇路由算法[J] 智慧农业(中英文), 2020, 2(2): 28-47

WANG Jinhong, HAN Yuxing Cognitive radio sensor networks clustering routing algorithm for crop phenotypic information edge computing collection[J] Smart Agriculture, 2020, 2(2): 28-47

摘要: 随着无线终端数量的快速增长和多媒体图像等高带宽传输业务需求的增加,农业物联网相关领域可预见地会出现无线频谱资源紧缺问题。针对基于传统物联网的作物表型信息采集系统中存在由于节点密集部署导致数据传输过程容易出现频谱竞争、数据拥堵的现象以及固定电池的网络由于能耗不均衡引起监测周期缩减等诸多问题,本研究建立了一个认知无线传感器网络(CRSN)作物表型信息采集模型,并针对模型提出一种引入边缘计算机制的动态频谱和能耗均衡(DSEB)的事件驱动分簇路由算法。算法包括:(1)动态频谱感知分簇,采用层次聚类算法结合频谱感知获取的可用信道、节点间的距离、剩余能量和邻居节点度为相似度对被监控区域内的节点进行聚类分簇并选取簇头,构建分簇拓扑的过程对各分簇大小的均衡性引入奖励和惩罚因子,提升网络各分簇平均频谱利用率;(2)融入边缘计算的事件触发数据路由,根据构建的分簇拓扑结构,将待检测各区域变化异常表型信息触发事件以簇内汇聚和簇间中继交替迭代方式转发至汇聚节点,簇内汇聚包括直传和簇内中继,簇间中继包括主网关节点和次网关节点-主网关节点两种情况;(3)基于频谱变化和通信服务质量(QoS)的自适应重新分簇:基于主用户行为变化引起的可用信道改变,或分簇效果不佳对通信服务质量产生的干扰,触发CRSN进行自适应重新分簇。此外,本研究还提出了一种新的能耗均衡策略去能量消耗中心化(假设sink为中心),即在网关或簇头节点选取计算式中引入与节点到sink的距离成正比的权重系数。算法仿真结果表明,与采用K-medoid分簇和能量感知的事件驱动分簇(ERP)路由方案相比,在CRSN节点数为定值的前提下,基于DSEB的分簇路由算法在网络生存期与能效等方面均具有一定的改进;在主用户节点数为定值时,所提算法比其它两种算法具有更高频谱利用率。

知网阅读

[4]顾浩, 王志强, 吴昊, 蒋永年, 郭亚 基于荧光法的溶解氧传感器研制及试验[J] 智慧农业(中英文), 2020, 2(2): 48-58

GU Hao, WANG Zhiqiang, WU Hao, JIANG Yongnian, GUO Ya A fluorescence based dissolved oxygen sensor[J] Smart Agriculture, 2020, 2(2): 48-58

摘要:溶解氧含量的测量对水产养殖具有极其重要的意义,但目前中国市面上的溶解氧传感器存在价格昂贵、不能持续在线测量及更新部件维护困难等问题,难以在水产养殖物联网中大规模推广和发挥作用。本研究基于荧光淬灭原理,利用水中溶解氧浓度与荧光信号相位差的关系进行低成本、易维护溶解氧传感器的研发。首先利用自制备溶氧敏感膜,经激发光照射后产生红色荧光,该荧光寿命可由溶解氧浓度调节;然后利用光信号敏感器件设计光电转化电路实现光信号感知;再以STM32F103微处理器作为主控芯片,编写下位机程序实现激发光脉冲产生,利用相敏检波原理以及快速傅里叶变换(FFT)计算激发光与参照光的相位差,进而转化为溶解氧浓度,实现溶解氧的测量。荧光探测部分与系统主控部分采用分离式设计思想,利用屏蔽排线直接插拔连接,便于传感器探测头的拆卸、更换、维护以及实现远距离在线测量。经测试,本溶解氧传感器的测量范围是0~20 mg/L,响应延迟小于2 s,溶氧敏感膜使用寿命约1年,可以实时不间断地对溶解氧浓度进行测量。同时,本传感器具有测量方便、制作成本低、体积小等特点,为中国水产养殖低成本溶解氧传感器的研发与市场化奠定了良好的基础。

知网阅读

[5]矫雷子, 董大明, 赵贤德, 田宏武 基于调制近红外反射光谱的土壤养分近场遥测方法研究[J] 智慧农业(中英文), 2020, 2(2): 59-66

JIAO Leizi, DONG Daming, ZHAO Xiande, TIAN Hongwu Near-field telemetry detection of soil nutrient based on modulated near-infrared reflectance spectrum[J] Smart Agriculture, 2020, 2(2): 59-66

摘要: 土壤养分作为农业生产的重要指标,含量过少会降低农作物产量,过多则会造成环境污染。因此,快速、准确检测土壤养分对于精准施肥和提高作物产量具有重要意义。基于取样和化学分析的传统方法能够全面准确地检测土壤养分,但检测过程中土壤的取样及预处理过程繁琐、 *** 作复杂、费时费力,不能实现土壤养分的原位快速检测。本研究基于调制近红外光谱,提出了一种土壤养分主动式近场遥测方法,可有效避免土壤反射自然光的干扰。该方法使用波长范围1260~1610 nm的8通道窄带激光二极管作为近红外光源,通过测量8通道激光光束的土壤反射率,建立土壤养分中氮(N)关于土壤反射率的计量模型,实现了N的快速检测。在74组已知N含量的土壤样品中,选取54组作为训练集,20组作为预测集。基于一般线性模型,对训练集中土壤N含量与土壤反射率的定量化参数进行训练,筛选显著波段后的计量模型R2达到097。基于建立的计量模型,预测集中土壤N含量预测值与参考值的决定系数R2达到09,结果表明该方法具有土壤养分现场快速检测的能力。

知网阅读

[6]朱登胜, 方慧, 胡韶明, 王文权, 周延锁, 王红艳, 刘飞, 何勇 农机远程智能管理平台研发及其应用[J] 智慧农业(中英文), 2020, 2(2): 67-81

ZHU Dengsheng, FANG Hui, HU Shaoming, WANG Wenquan, ZHOU Yansuo, WANG Hongyan, LIU Fei, HE Yong Development and application of an intelligent remote management platform for agricultural machinery[J] Smart Agriculture, 2020, 2(2): 67-81

摘要: 本研究针对农机管理实时数据少、农机实时作业监管困难、服务信息不对称等问题,首先提出专业化远程管理平台设计时应具有五大原则:专业化、标准化、云平台、模块化以及开放性。基于这些原则,本研究设计了基于大田作业智能传感技术、物联网技术、定位技术、遥感技术和地理信息系统的可定制化的通用农机远程智能管理平台。平台分别为各级政府管理部门、农机合作社、农机手、农户设计并实现了基于WebGIS 的农机信息库及农机位置服务、农机作业实时监测与管理、农田基础信息管理、田间作物基本信息管理、农机调度管理、农机补贴管理、农机作业订单管理等多个实用模块。研究着重分析了在当前的技术背景下,平台部分关键技术的实现方法,包括采用低精度GNSS定位系统前提下的作业面积的计算方法、GNSS定位数据处理过程中的数据问题分析、农机调度算法、作业传感器信息的集成等,并提出了以地块为核心的管理平台建设思路;同时提出农机作业管理平台将逐步从简单作业管理转向大田农机综合管理。本平台对同类型管理平台的研发具有一定的参考与借鉴作用。

知网阅读

[7]金洲, 张俊卿, 郭红燕, 胡宜敏, 陈翔宇, 黄河, 王红艳 水肥浓度智能感知与精准配比系统研制与试验[J] 智慧农业(中英文), 2020, 2(2): 82-93

JIN Zhou, ZHANG Junqing, GUO Hongyan, HU Yimin, CHEN Xiangyu, HUANG He, WANG Hongyan Development and testing of intelligent sensing and precision proportioning system of water and fertilizer concentration[J] Smart Agriculture, 2020, 2(2): 82-93

摘要: 为解决农场当地当时的复合肥料精准化配料问题,本研究将水肥一体化智能灌溉施肥系统作为研究对象,构建了水肥浓度智能感知与精准配比系统。首先提出现场在线水肥溶液智能感知模型的快速建立方法,利用数据分析算法从传感器实时监测的一系列浓度梯度的肥料溶液中挖掘出模型。其次基于上述模型设计水肥浓度智能感知与精准配比系统的框架结构,阐述系统工作原理;并通过三种水体模拟在线配肥验证了该系统原位指导水肥浓度配比的有效性,同时评价了水体电导率对水肥配比浓度的干扰。试验结果表明,正则化条件下二阶的多项式拟合曲线是表达溶液电导率与水肥浓度的变化关系最优的模型,相关系数R2均大于0999,由此模型可得出用户关心的复合肥各指标浓度。三种水体模拟在线配肥结果表明,水体会干扰电导率导致无法准确反演水肥配比的浓度,相对偏差值超过了01。因此,本研究提出的在线水肥智能感知与精准配比系统实现了消除当地水体电导率对水肥配比准确性的干扰,通过模型计算实现复合肥精准化配比,并得出各指标浓度。该系统结构简单,配比精准,易与现有水肥一体机或者人工配肥系统结合使用,可广泛应用于设施农业栽培、果园栽培和大田经济作物栽培等环境下的精准智能施肥。

知网阅读

[8]孙浩然, 孙琳, 毕春光, 于合龙 基于粒子群与模拟退火协同优化的农田物联网混合多跳路由算法[J] 智慧农业(中英文), 2020, 2(3): 98-107

SUN Haoran, SUN Lin, BI Chunguang, YU Helong Hybrid multi-hop routing algorithm for farmland IoT based on particle swarm and simulated annealing collaborative optimization method[J] Smart Agriculture, 2020, 2(3): 98-107

摘要: 农业无线传感器网络对农田土壤、环境和作物生长的多源异构信息的获取起关键作用。针对传感器在农田中非均匀分布且受到能量制约等问题,本研究提出了一种基于粒子群和模拟退火协同优化的农田物联网混合多跳路由算法(PSMR)。首先,通过节点剩余能量和节点度加权选择簇首,采用成簇结构实现异构网络高效动态组网。然后通过簇首间多跳数据结构解决簇首远距离传输能耗过高问题,利用粒子群与模拟退火协同优化方法提高算法收敛速度,实现sink节点加速采集簇首中的聚合数据。对算法的仿真试验结果表明,PSMR算法与基于能量有效负载均衡的多路径路由策略方法(EMR)相比,无线传感器网络生命周期提升了57%;与贪婪外围无状态路由算法(GPSR-A)相比,在相同的网络生命周期内,第1个死亡传感器节点推迟了两轮,剩余能量标准差减少了004 J,具有良好的网络能耗均衡性。本研究提出的PSMR算法通过簇首间多跳降低远端簇首额外能耗,提高了不同距离簇首的能耗均衡性能,为实现大规模农田复杂环境的长时间、高效、稳定地数据采集监测提供了技术基础,可提高农业物联网的资源利用效率。

知网阅读

[9]毛文菊, 刘恒, 王东飞, 杨福增, 刘志杰 面向果园多机器人通信的AODV路由协议改进设计与测试[J] 智慧农业(中英文), 2021, 3(1): 96-108

MAO Wenju, LIU Heng, WANG Dongfei, YANG Fuzeng, LIU Zhijie Improved AODV routing protocol for multi-robot communication in orchard[J] Smart Agriculture, 2021, 3(1): 96-108

摘要: 针对多机器人在果园中作业时的通信需求,本研究基于Wi-Fi信号在桃园内接收强度预测模型,提出了一种引入优先节点和路径信号强度阈值的改进无线自组网按需平面距离向量路由协议(AODV-SP)。对AODV-SP报文进行设计,并利用NS2仿真软件对比了无线自组网按需平面距离向量路由协议(AODV)和AODV-SP在发起频率、路由开销、平均端到端时延及分组投递率4个方面的性能。仿真试验结果表明,本研究提出的AODV-SP路由协议在发起频率、路由开销、平均端到端时延及分组投递率4个方面的性能均优于AODV协议,其中节点的移动速度为5 m/s时,AODV-SP的路由发起频率和路由开销较AODV分别降低了365%和709%,节点的移动速度为8 m/s时,AODV-SP的分组投递率提高了059%,平均端到端时延降低了1309%。为进一步验证AODV-SP协议的性能,在实验室环境中搭建了基于领航-跟随法的小型多机器人无线通信物理平台并将AODV-SP在此平台应用,并进行了静态丢包率和动态测试。测试结果表明,节点相距25 m时静态丢包率为0,距离100 m时丢包率为2101%;动态行驶时能使机器人维持链状拓扑结构。本研究可为果园多机器人在实际环境中通信系统的搭建提供参考。

知网阅读

[10]黄凯, 舒磊, 李凯亮, 杨星, 朱艳, 汪小旵, 苏勤 太阳能杀虫灯物联网节点的防盗防破坏设计及展望[J] 智慧农业(中英文), 2021, 3(1): 129-143

HUANG Kai, SHU Lei, LI Kailiang, YANG Xing, ZHU Yan, WANG Xiaochan, SU Qin Design and prospect for anti-theft and anti-destruction of nodes in Solar Insecticidal Lamps Internet of Things[J] Smart Agriculture, 2021, 3(1): 129-143

摘要: 太阳能杀虫灯在有效控制虫害的同时,可减少农药施药量。随着其部署数量的增加,被盗被破坏的报道也越来越多,严重影响了虫害防治效果并造成了较大的经济损失。为有效地解决太阳能杀虫灯物联网节点被盗被破坏问题,本研究以太阳能杀虫灯物联网为应用场景,对太阳能杀虫灯硬件进行改造设计以获取更多的传感信息;提出了太阳能杀虫灯辅助设备——无人机杀虫灯,用以被盗被破坏出现后的部署、追踪和巡检等应急应用。通过上述硬件层面的改造设计和增加辅助设备,可以获取更为全面的信息以判断太阳能杀虫灯物联网节点被盗被破坏情况。但考虑到被盗被破坏发生时间短,仅改造硬件层面还不足以实现快速准确判断。因此,本研究进一步从内部硬件、软件算法和外形结构设计三个层面,探讨了设备防盗防破坏的优化设计、设备防盗防破坏判断规则的建立、设备被盗被破坏的快速准确判断、设备被盗被破坏的应急措施、设备被盗被破坏的预测与防控,以及优化计算以降低网络数据传输负荷六个关键研究问题,并对设备防盗防破坏技术在太阳能杀虫灯物联网场景中的应用进行了展望。

知网阅读

微信交流服务群

为方便农业科学领域读者、作者和审稿专家学术交流,促进智慧农业发展,为更好地服务广大读者、作者和审稿人,编辑部建立了微信交流服务群,有关专业领域内的问题讨论、投稿相关的问题均可在群里咨询。

入群方法: 加我微信 331760296 备注: 姓名、单位、研究方向 ,我拉您进群,机构营销广告人员勿扰。

信息发布

科研团队介绍及招聘信息、学术会议及相关活动 的宣传推广

物联网是互联网基础上的延伸和扩展的网络。
将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络,实现在任何时间、任何地点,人、机、物的互联互通。物联网的基本特征可概括为整体感知、可靠传输和智能处理。
物联网的应用领域涉及到方方面面,在工业、农业、环境、交通、物流、安保等基础设施领域的应用,有效推动了智能化发展,使得有限的资源更加合理的使用分配,从而提高了行业效率、效益。在家居、医疗健康、教育、金融与服务业、旅游业等与生活息息相关的领域的应用,从服务范围、服务方式到服务的质量等方面都有了极大的改进,大大提高了人们的生活质量。

大数据时代的到来,用户的私人信息越来越不安全。好多人每天都被骚扰电话,广告推销所折磨,越来越多的人知道你的电话,姓名,职业,朋友圈。严重的后果是,某些不法分子利用这些信息对你或者你的亲友进行诈骗。现在各种网站,各种应用注册的时候可能会捆绑手机,QQ,邮箱等信息,商家拿到这些信息,一定要保护用户的私人信息,保证用户的信息安全,这方面好多公司还做得很不到位。

周鸿祎提过用户信息安全三原则,具体内容如下:

第一,用户的信息是用户的个人资产。很多互联网大公司可能比较抵制我这个观点,因为互联网大公司在用户协议里说:因为用户号码是我给的,所以用户是我的,用户的好友列表也是我的,用户产生的内容也是我的。但是,它又发表一个免责声明,说用户产生的任何法律问题,都与自己无关。先不说这种自相矛盾的逻辑,我的观点是,用户使用厂商的服务产生的信息,是属于用户自己的个人资产。用户使用各种设备、各种软件产生的数据,虽然存储在厂商的服务器上,但是从所有权方面讲,它应该明确地属于用户,是用户的财产。

二是平等交换的原则。在大数据时代,通过云端的数据交换,厂商为用户提供服务。只要用户使用了厂商的服务,就会有相关的数据产生。你用微信的时候,为了匹配朋友,你的地址本自然要上传。为了与朋友聊天,你的聊天记录自然会保存在厂商的服务器上。但是,用户的信息和厂商之间,应该遵循平等交换的原则。什么叫平等交换?用户享受服务,厂商获取信息,但在这个过程中,用户要有知情权,厂商要得到用户授权才能使用用户信息,也就是说,用户要有选择权,有拒绝权。 举个例子,如果是一个类似大众点评这样的应用,因为要根据用户的地点给他找饭馆,自然它需要用户的位置信息,我认为这是合理的。这就是平等交换。但如果是一个小说阅读软件,也要获取用户的位置信息,我认为这个服务就不再是一个平等的交换,实际上它要了不该要的东西。平等交换原则也符合《消费者权益保护法》的基本原则,就是消费者要有知情权、选择权。

三是安全处理原则。有的人认为安全就是互联网安全公司干的事,就是杀毒软件的事,我觉得这个观点是错的。任何一家互联网公司,包括现在做可穿戴硬件的公司,都会变成一个互联网服务公司,用户会使用这些硬件产生大量的数据。所以,任何一家互联网公司都有责任保护用户信息的安全,要在云端对用户数据进行足够强度的加密,包括安全存储和安全传输。


欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出

原文地址: http://outofmemory.cn/dianzi/12694192.html

(0)
打赏 微信扫一扫 微信扫一扫 支付宝扫一扫 支付宝扫一扫
上一篇 2023-05-27
下一篇 2023-05-27

发表评论

登录后才能评论

评论列表(0条)

保存