物联网与智慧农业_李道亮.doc

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1、第 2 卷 第 1 期 农 业 工 程 Vol 2 No 1 2012 年 1 月 Agricultural Engineering Jan 2012 物 联 网 与 智 慧 农业 （ 李道亮 中国农业大学信息与电气工程学院 ， 北京 100083） 摘 要 ： 该文从物联网及智慧农业的内涵出发 ， 提出了农业物联网的体系架 构和关键技术 ， 在 科学分析 农业物联网 技 0 术应用现状的基础上，提出了促进我国农业物联网发展的对策与建议。 关键词： 物联网； 智慧农业； 云计算； 专家系统 中图分类号： S126 文献标识码： A 文章编号 ： 2095-1795（ 2012） 01-0001

2、-07 Internet of Things and Wisdom Agriculture Li Daoliang （ College of Information and Electrical Engineering， China Agriculture University， Beijing 100083， China） Abstract： System framework and key technologies of agricultural internet of things were proposed from connotation of internet of things

3、and wisdom agriculture Policies and countermeasures to promote the development of agricultural internet of things in Chi- na were suggested， which based on the science analysis of current application of agricultural internet of things Key words： Internet of things， Wisdom agriculture， Cloud computin

4、g， Expert system 经过十几年的发展，物联网技术与农业领域应用 从传统农业到现代农业转变的过程中，农业信息 逐渐紧密结合，形成了农业物联网。笔者认为，农业 化的发展大致经历了电脑农业、数字农业、精准农业 和智慧农业 4 个过程。智慧农业把农业看成一个有机 联系的整体系统，在生产中全面综合地应 用信息技 术。透彻的感知技术、广泛的互联互 通技术和深入的 智能化技术使农业系统的运转更加有效、更加智慧和 更加聪明，从而达到农产品竞争力强、农业可持续发 展、有效利用农村能源和环境保护的目标。笔者认为 物联网是智慧农业的主要技术支撑，农业物联网传感 设备正朝着低成本、自适应、高可靠和微功耗

5、的方向 发展，未来传感网也将逐渐 具备分布式、多协议兼 容、自组织和高通量等功能 特征，实现信 息处理实 时、准确和高效。 1 物联网与智慧农业的内涵 1. 1 农业物联网 目前公认的物联网定义是通过智能传感器、射频 识别 （ RFID） 、激光扫描仪、全球 定位系统 （ GPS） 、 遥感等信息传感设备及系统和其他基于物物通信模 式 （ M2M） 的短距无线自组织网络，按照约定的协 议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和 通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理 物联网就是物联网技术在农业生产、经营、管理和服 务中的具体应用，具体讲就是运用各类传感器，广泛 地采集大田种植、设施

6、园艺、畜禽水产养殖和农产品 物流等农业相关信息； 通过建立数据传输和格式转换 方法，集成无线传感器网络、电信网和互联网，实现 农业信息的多尺度 （ 个域、视域、区 域、地域） 传 输； 最后将获取的海量农业信息进行融合、处理，并 通过智能化操作终端实现农业产前、产中、产后的过 程监控、科学管理和即时服务，进而实现农业生产集 约、高产、优质、高效、生态和安全的目标。 1. 2 智慧农业 智慧农业是以物联网技术为支撑和手段的一种现 代农业形态，它和电脑农业、精准农业和数字农业一 样属于农业信息化的范畴，是现代信息技术发展到一 定阶段的产物。 电脑农业是 1990 年科技部组织实施的 “农业智 能化

7、信息技术应用工程 ” 的简称，属国家 “863”计 划项目。 “电脑农 业 ”的实质是农业专家系统的应 用，即把众多农业技术专家掌握的知识输入电脑，建 立一套科学的程序，用电脑模仿人脑进行推理决策， 对各种单项的农业先进技术成果进行综合组装配套， 收稿日期 ： 2012-01 -03 修回日期 ： 2012-01-13 作者简 介： 李道亮，教授，博士生导师，主要从事农业先进传感与智能信息处理的研究。 E-mail： dlianglcau. edu. cn 1 的一种巨大智能网络 。 引言 2 农业工程 综述与评析 给出一个易于操作的 业生产 。 、科学明了的答案 ，用以指导农 ， 2 农业物

8、联网体系架构 虽然物 联网的定义不统 一，但物联 网 的技术体 精准农业也称精细农业或精确农业 生产措施与现代信息技术的有机结合， 是现有农业 其核心技术是 系、结构基本已得到统一认识。根据物联网的技术体 ， 3 ： “3S” 技 术。 “3S” 技 术 是 遥 感 （ Remote Sensing， 系架构 、 可将农业 物联网分为 。 个层次 信息感知 RS） 、 地 理 信 息系 统 （ Geographical Information Sys- 层 信息传输层和信息应用层 信息感知层由各种传感器节点组成，通过先进传 tem， GIS） 和全球定位系统 （ Global Position

9、 System， 感器技术，多种支持过程精细化管理的参数可通过物 GPS） 的统称。其中， GPS 具有全球性、全天候和连 ， 、 续定时定位的优势，可以对采集的农田信息进行空间 联网获取 如土壤肥力 作物苗情长势以及动物个体 定位； RS 在数据获取方面具有范围广、多时相和多波 产能、健康和行为等信息。 信息传输层中，传感器通过有线或无线方式获取 谱的特点， 可以获取农田作物的生长环境、生长状况 ， ， 、 和空间变异的大量时空变化信息 ， ； GIS 具有强大的空 各类数据 布。 并以多种通信协议 向局域网 广域网发 间与属性信息一体化处理能力 可以建立农田土地管 信息应用层对数据进行融合

10、，处理后制定科学的 理、自然条件、作物产量的空间分布等空间数据库。 数字农业是以农业生产数字化为特色的农业，是 数字驱动的农业。其主要目标是建成融数据采集、数 字传输网络、数据分析处理和数控农业机械为一体的 数字驱动的农业生产管理体系，实现农业生产的数字 3 管理决策，对农业生产过程进行控制。 3 农业物联网关键技术 3. 1 信息感知技术 ， 化、 网络化和自动化 。 农业信息感知技术是智慧农业的基础 ， 作为智慧 物联网 、云计算等高新技术的兴起 ，正在引领我 农业的 神经末梢 是整个智慧农业链条上需求总量最 。 “ ” 大和 最 基 础 的 环 节。 主 要 涉 及 农 业 传 感 器

11、技 术、 国农业迈入智慧农业的发展阶段 ， 由于 智慧农业 RFID 技术、 GPS 技术以及 RS 技术等。 这一概念出现的时间很短 目前尚没有一个公认的定 农业传感器技术是农业物联网的核心， 也是智慧 义，笔者认为智慧农业是以最高效率地利用各种农业 资源，最大限度地减少农业能耗和成本，最大限度减 农业的核心 ，农业传感器主要用于采集各个农业要素 少农业生态环境破坏以及实现农业系统的整体最优为 目标，以农业全链条、全产业、全过程智能化的泛在 化为特征，以全面感知、可靠传输和智能处理等物联 网技术为支撑和手段，以自动化生产、最优化控制、 智能化管理、系统化物流和电子化交易为主要生产方 式的高产

12、、高效、低耗、优质、生态和安全的一种现 代农业发展模式与形态。 智慧农业包括智慧生产、智慧流通、智慧销售、 智慧社区、智慧组织以及智慧管理等环节，如图 1 所 示。 图 1 智慧农业框架结构 Fig 1 Dia gram of wisdom agriculture structure 2 信息，包括种植业中的光、温、水、肥、气等参数； 畜禽养殖业中的二氧化碳、氨气和二氧化硫等有害气 体含量，空气中尘埃、飞沫及气溶胶浓度，温、湿度 等环境指标等参 数； 水产养 殖业中的溶解氧、酸碱 度、氨氮、电导率和浊度等参数。 RFID 技术即 Radio Frequency Identification （

13、 射频 识别） ，俗称电子标签。这是一种非接触式的自动识 别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相 关 数据。该技术在 农产品质量追溯中有着 广泛的应 用。 GPS 是美国 20 世纪 70 年代开始研 制，于 1994 年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维 导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统，具有 全天候、高精度、自动化和高效益等显著特点。在智 慧农业中， GPS 技术的实时 3 维定位和精确定时功 能，可以实时地对农田水分、肥力、杂草和病虫害、 作物苗情及产量等进行描述和跟踪，农业机械可以将 作物需要的肥料送到准确的位置，而且可以将农药喷 洒到准确位置 。 RS 技术

14、在智慧农业中利用高 分辨率传感器，采 集地面空间分布的地物光谱反射或辐射信息，在不同 的作物生长期，实施全面监测，根据光谱信息，进行 4-5 、 ， 李道亮 ： 物联网与智慧农业 ICT） ， ， 3 空间定性 定位分析 。 为定位处方农作提供大量的田 称 是控制理论发展的新阶段 主要用来解决 。 间时空变化信息 那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题 目 3. 2 径， 信息传输技术 农业信息感知技术是智慧农业传输信息的必然路 在智慧农业中运用最广泛的是无线传感网络。无 （ WSN） 前智能控制技术的研究热点有模糊控制、神经网络控 制以及综合智能控制技术，这些控制技术 在大田种 植、设施

15、园艺、畜禽养殖以及水产养殖 中取得了初步 。 线传感网络 是以无线通信方式形成的一个 应用 自组织多跳的网络系统，由部署在监测区域内大量的 传感器节点组成，负责感知、采集和处理网络覆盖区 域中被感知对象的信息，并发送给观察者。在智慧农 业中， ZigBee 技术是基于 IEEE802. 15. 4 标准的关于 4 4. 1 农业物联网技术应用现状 农业智能传感器应用 传感器是把被测量 的信息转换为另一种易于检测 无线组网、安全和应用等方面的技术标准，被广泛应 ， 、 和处理 的量 （ 通常是电 学量） 的独立 器件或 设备， 用在无线传感网络的组建中 、 如大田灌溉 。 农业资源 传感器的核心

16、部分是具有信息形式转换功能的敏感元 件。在物联网中传感器的作用尤为突出，是物联网中 监测 3. 3 水产养殖和农产品质量追溯等 信息处理技术 信息处理技术是实现智慧农业的必要手段，也是 ， 、 GIS、 获得信息的主要设备。物联网依靠于传感器感知到每 个物体的状态、行为等数据 。 ， 智慧农业自动控制 的基础 主 要涉及云计算 在大田种植方面 传感器可以对目标监测区内的 专家系统和决策支持系统等信息技术。 云计算 （ Cloud Computing） 指将计算任务分布在 空气温湿度、土壤温湿度、 CO 2 浓度、土壤 pH 值和 ， 大量计算机构成的资源池上， 使各种应用系统能够根 光照强度等

17、农业环境信息进行实时采集 ， 为精准 、 。 农业环境监测提供了有效的解决方案 有助于农业部 据需要获取计算力 存储空间和各种软件服务 智慧 门制定出更加有效的提高农作物产量的方法。在作物 农业中的海量感知信息需要高效的信息处理技术对其 进行处理。云计算能够帮助智慧农业实现信息存储资 的生长过程中还可以利用包括光谱 、 、多光谱图像 、冠 ， 层温度 冠层光照及环境温湿度等多传感信息探测器 11 12 源和计算能力的分布式共享 。 智能化信息处理能力为 对作物生长信息进行监测 。 Hamrita T K 等 开发 海量信息提供支撑 GIS 主要用于 建立土 地及 水资源 管理、土 壤数 据、自

18、然条件、生产条件、作物苗情、病虫草害发生 发展趋势、作物产量等的空间信息数据库和进行空间 信息的地理统计处理、图形转换与表达等，为分析差 异性和实施调控提供处方决策方案。 专家系统 （ Expert System，简称 ES） ，指运用特 定领域的专门知识，通过推理来模拟通常由人类专家 才能解决的各种复杂的、具体的问题，达 到与专家具 有同等解决问题能力的计算机智能程序系统。研制农 业专家系统的目的是为了依靠农业专家多年积累的知 识和经验，运用计算机技术，克服时空限制，对需要 解决的农业问题进行解答、解释或判断，提出决策建 议，使计算机在农业活动中起到类似人类农业专家的 作用 。 决策 支持

19、系 统 （ Decision Support System，简 称 DSS） ，是辅助决策者通过数据、模 型和知识，以人 机交互方式进行半结构化或非结构化决策的计算机应 用系统。农业决策支持系统在小麦栽培、饲料配方优 化设计、大型养 鸡厂的管理、农业节水灌溉优化、土 壤信息系统管理以及农机化信息管理上进行了广泛应 用研究。 智能控制技术 （ Intelligent Control Technology，简 7 8-10 6 出土壤性质监测系统，运用了 RFID 技术，实现了对 土壤温度、湿度等的实时监测，对后续植物的生长状 况提供 研究 的依 据。 Bowman K D， Ampatzidis

20、 Y G 等 将 RFID 技术应用于检测果树的信息，从而分 析出果实的生长状况。中国农业大学 2009 年在 新疆 建立的滴灌控制系统可以自动监测农作物生长的土壤 墒情信息，实现按照土壤墒情进行自动滴灌，从而达 到节约农业用水的目的。 在设施园艺方面，可采用不同的传感器采集土壤 温度、湿度、 pH 值、降水量、空气湿度和气压、光 照强度、 CO2 浓度等作物生长参数，为温室精准调控 提供科学依据。中国农业大学、中国农科院、国家农 业信息技术研究中心、浙江大学、华南农业大学和江 苏大学等针对我国不同的温室种类研制了适用于我国 温室环境的数据采集、无线通信技术解决方案，可以 实现温室环境的状态监

21、测和控制。 在畜禽养殖方面， 运用各种传感器可以采集畜禽 养殖环境以及动物的行为特征和健康状况等信息。荷 兰的 Velos 智能化母猪管理系统在欧美国家得到了广 泛应用，通过对传 感器采集到的信息进行 分析和处 理，系统能够实现母猪养殖 过程自动供料、自动管 理、自 动 数 据 传 输 和 自 动 报 警。 谢 琪、 耿 丽 微 等 分别设计并实现了基于 RFID 的养猪管理与监 13 -14 15 -16 4 农业工程 综述与评析 控系统和奶牛身份识别系统。 Parsons J rado ， 等 对 Colo- 是一种无基础设施的网络 、 。它综合了传感器技术 、嵌 的羊安装电子标签 运用物

22、联网技术提高了羊群 入式计算技术 现代网络及无线通信技 术和分布式信 管理效率。 在水产 养殖 方面， 传感 器可 以用 于水 体温 度、 pH 值、溶解 氧、盐 度、浊 度、氨 氮、 COD 和 BOD 等对水产品生长环境有重大影响的水质及环境参数的 实时采集，进而为水质控制提供科学依据 。中国农业 大学李道亮团队开发的集约化水产养殖智能管理系统 可以实现溶解氧、 pH 值、氨氮等水产养殖水质参数 的监测和智能调控，并在全国十几个省市开展了应用 示范。 在果蔬和粮食储藏方面，温度传感器发挥着巨大 的作用，制冷机根据冷库内温度传感器的实时参数值 实施自动控制并且保持该温度的相对稳定。贮藏库内

23、降低温度，保持湿度，通 过气体调节，使相对湿度 2 2 2 度传感器、 CO2 浓度传感器等物理量参数，通过各种 仪器仪表适时显示或作为自动控制的参变量参与到自 动控制中，保证有一个适宜的贮 藏保鲜环境，达到最 佳的保鲜效果 。 在农产品安全溯源方面，能够利用 RFID 技术快 速反应、追本溯源，确定农产品质量问题所在。由于 “多宝鱼 ”、 “瘦肉精猪肉 ”等农产品质量安全事故频 发，在北京、上海、南京等 地已开 始采用 条码、 IC 卡和 RFID 等技术建立农产品质量安全追溯系统。一 些单位开始研究适合中国国情的基于物联网的可追溯 技术和架构方法并部分实现了集成应用 。杨信廷 将 RFID

24、 技术与传感器技术有效结合，对水产品供应 链中 的 物 流 环 节 进 行 全 程 监 控 与 追 踪。 谢 菊 芳 等 运 用二维条码技术、 RFID 技术和组件技术， 分别构建 了猪 肉和 柑橘 的追 溯系 统。 SpiesslMayr E 等 运用 RFID 技术改进 和优化了猪肉的 可追溯系 统。 总之，我国农业专用传感器技术的研究相对还比 较滞后，特别是在农业用智能传感器、 RFID 等感知 设备的研发和制造方面，许多应用项目还主要依赖进 口感知设备。目前中国农业大学、国家农业信息化工 程中心和中国农科院等单位已开始进行农用感知设备 的研制工作，但大部分产品还停留在实验室阶段，产 品

25、在稳定性、 可靠性及低功耗等性能参数方面还和国 外产品存在不少差距，离产业化推广还有 一定的距 离。 4. 2 农业无线传感器网络应用 无线 传 感 器 网 络 （ Wireless Sensor Network， WSN） 是由多 个节点 组成 的面 向任 务的 无线网 络， 息处理技术等多种领域技术，能协作地进 行实时监 测、感知和采集节点部署区域的各种环境或监测对象 的 信息，并对这些数据进行处理，获得详尽而准确的 信息，通过无线网络最终发送给观察者。 在大田种植方面，闻珍霞等 为 了实现对设 施农业中植物 土壤 环境的动态实 时监控，以杭州 美人紫葡萄栽培基地首批信息化试验区为例，开发

26、和 应用无线传感网络系统和智能化管理及控制系统，实 现了对土壤水分、养分、温度、湿度和光照等信息的 实时动态测试与显示，并能根据葡萄优质高产生长的 需要进行自动控 制灌溉，取 得了较好的效果。高军 等 采用基于 ZigBee 技术的无线传 感网络与 GPRS 网络相结合的节水 灌溉控制系统，能根据土壤墒情和 作物用水规律实施精准灌溉，有效地解决了农业灌溉 用水 利 用 率 低 的 问 题。 杨 婷 等 设 计 了 基 于 CC2430 的无线传感器网络自动控制滴灌系统，该系 统能够监测植物土壤湿度、环境温度和光照的变化， 通过无线网络将传感器信号反馈，结合传感器融合技 术对滴灌动作做出精确判断

27、。 Damas M 等 在西班 牙开发和示范应用了一个分布式的远程 自动灌溉系 统，它可以控制 1 500 hm 灌溉面积，测试表明可以 节约 30% 60% 的用水。 在设 施园艺方 面， 2002 年，英特尔公 司率先在 俄勒冈州建立了第 1 个无线葡萄园，传感器节点被分 布在葡萄园的每个角落，每隔 1 min 检测一次土壤温 度、湿度或该区域有害物的数量，以确保葡萄健康生 长，进而获得大丰收。石军锋 等 设计了一种基于 MOTE-KIT2400 的温室 Web 监控系统，开发了网关接 口程序，给出了数据解析算法，实现了传感数据的获 取，同时利 用 ASP. NET2. 0 技术开发 了

28、Web 应用程 序，实现了对温室环境的远程监控。 在畜禽养殖方面，林惠强等 针对目 前饲养场 对动物的行为特征和健康状况无法实时获取的情况， 提出在畜牧业中利用无线传感网络传送动物的信息， 解决了饲养动物生理特征信 息实时传输的问 题； 同 时，根据饲养场的实际情况，结合无线传感网络的特 点，设计了一个切实可行的无线传感器网络动物检测 系统，系统解决了网络部署、节点设计、节点定位、 路由和可视化平台的设计等问题。王冉等 针对规 模化畜牧养殖中畜禽舍环境监测难的问题，设计开发 了一套基于无线传感网络的畜禽舍环境监控系统，该 系统能对畜 禽舍 环境 参数 （ 如 温 度、湿 度、光 照 、 大气压

29、和氨气浓度等指 标） 进行实时监测，并能智 能化地根据设定的环境指标上下限自动控制畜禽舍相 17 （ RH） 、 O 、 CO ， 、 、 O 18 19 20 -22 23 、 、 李道亮 ， ： 物联网与智慧农业 、 ， 5 关设备如风机 风扇 湿帘和电灯等的开启 ， 最终达 化程度低 ， 共享度差 缺乏有效的信息载体和集成应 到将畜禽舍环境参数控制在设定的范围 减少动物热 用技术 无法实现农业生产问题的实时诊断和协同决 应激，净化畜禽舍环境，促进动物健康成长的目的。 Bishop-Hurley G 等 开展了一项耕牛自动放牧测试， 1 策。 目前，科技部联合工业和信息化部、中共中央组 ，

30、 、 成功地实现了第 个基于无线传感器网络的虚拟栅栏 织部启动了国家农村农业信息化示范省建设 山东 。 Nagl L 34 、 、 、 ， 系统 等 为家养牲畜设计了一个远程健康 湖南 湖北 广东 重庆和安徽等地积极参与 通 过 监控系统，系统中 有多种类型的传 感器，包 括 GPS 传感器、脉码血氧计、温度传感器、电子地带、呼吸 传感器和环境温 度传感器。 Taylor K 等 研究了一 种完备的智能动物管理系统，每个动物身上安装一个 无线传感器，用于无线检测动物的位置和各种健康信 息。 在水产养殖方面，中国农业大学李道亮团队将水 质监测无线传感网络运用到了水产养殖中，目前，该 系统在 江

31、苏 省 宜 兴市 河 蟹 养 殖 应用 推 广 667 hm （ 10 000亩） 。董方武等 针对淡水 养殖特点，采用 ZigBee 无线网络技术及传感器技术，设计了一种基于 ZigBee 技术的淡水养殖溶氧浓度自动监控系统，进行 了监控网络结构、节点硬件电路和软件设计，实现了 溶氧浓度和温度等参数的实时监控。 此外，无线传感网络应还用于农业环境监测等领 域。 Perkins M 等 介绍了一种由 Motorola 实验室开 发的低开销、 低能、自组织的传感器网络 neuRFon， 该系统可以监测农业、环境和一些过程参数。李正明 等 将无线传感器网络应用于水文水利监测系统中， 构建了基于 W

32、SN 的无线水文水利监测系统，在硬件 设计中分别采用单片 机和 ARM 微处理器与 CC2500 配合设计网络节点； 在软件设计中，移植 TinyOS 操 作系统和 ZigBee 协议栈，搭建软件开发平台。 综上所述， ZigBee 技术是基于 IEEE802. 15. 4 标 准的关于无线组网、安全和应用等方面的技术标准， 被广泛应用在无线传感网络的 组建中。 4. 3 智能信息处理技术应用 智能信息处理技术研究内容主要包括 4 个方面。 人工智能理论研究，即智能信息获取的 形式化方 法、海量信息处理的理论和方法以及机器学习与模式 识别。 先进的人机交互技术与系统，即声音、视 频、图形、图像

33、及文字处理以及虚拟现实技术与流媒 体技术。 智能控制技术与 系统，即给物 体赋予智 能，以实现人与物或物与物之间互相沟通和对话，如 准确的定位和跟踪目标等。 智能信号处理，即信息 特征识别和数据融合技术。 通过研 究发现，目前 我国已研究的农 业决策模 型、预测 预警模型等信息处理技术，大部分还只是停 留在论文和测试阶段，尚未形成真正的产品化应用软 件和可共享的软件平台。农业智能决策信息处理智能 建设综合信息服务平台为农户提供民生信息服务和专 业信息服务，一些省份的综合信息服务平台设计用到 了云服务技术。 5 主要结论 5. 1 科学 、 理性认识物联网应用创新发展理念 物联网概念的提出与我国

34、现代农业发展的迫切内 在需求相吻合，既是历史机遇的巧合，也是农业发展 的必然。物联网技术在农业领域良好的发展前景，不 是概念的炒作，而是农业生产集约化、自动化、智能 化和信 息化发展的必然趋势。我国目前农业发展正处 于由传统农业向现代农业转变的拐点上，生产信息化 的核心是高产、高效、低成本和优质，物联网技术是 实现上述目标最主要的技术保障。 5. 2 需求分析与优先推进领域 物联网农业应用的最大领域在于设施农业和现代 物流。农业传感器和无线传感网是需要优先发展的领 域。从农业传感器来说，作为农业可控因子的传感器 应放在更重要的位置加强研究。农业传感器和无线传 感网产品化和产业化应作为国家 “十

35、二五 ” 电子信 息产业发展的优先领域。 5. 3 战略思路 、 战略目标 、 技术与产业发 展规划思路 物联网农业应用技术与产品需要经过一个培育、 发展和成熟的过程，培育期需要 2 3 年，发展期 2 3 年，成熟期需要 5 年，物联网农 业应用的成熟期， 可能要在 “十三五 ” 末期 （ 2020 年） 。按照 10 年的 规划期，做物联网农业应用规划，分阶段制定技术目 标、产业化目标比较符合实 际，发展规划 要重点突 出，分层实施，逐步扩散，全面推进。 5. 4 共性关键科学技术问题 物联网农业领域应用发展的共性关键科学技术问 题主要有 3 个方面。 先进传感机 理与工艺 （ 农业 光

36、学传感、微纳传感、生物传感） 。 高通量、快处 理、大存储的无线传感网技术。 农业云计算与云服 务 （ 模型、方法与平台） 。 5. 5 促进物联网农业领域应用发展的政策措施建议 （ 1） 农业物联网作为农业高新技术，具有基础薄 弱、一次性投入大、受益面广和公益性强的特点，在 当前农业产出效益不高、农民收入水平较低、农业信 息化市场化运作还不完善的情况下，需要公益性行业 33 35 2 36 37 38 6 农业工程 综述与评析 专项支持 。 11 张晓东 ， 毛罕平 ，倪军 ， 等 作物生长多传感信息检测系统 设 （ 2） 根据我国现代农业发展需求 ，实施一批有重 计与应用 J 农业机械学报

37、， 2009， 40（ 9 ） ： 164-170 大影响的农业物联网应用示范工程，建设一批国家级 Zhang Xiaodong， Mao Hanping， Ni Jun， et al Intelligent detec- 农业物联网示范基地，推动物联网技术在现代农业中 tion system of multi-sensor information for growing crops J ， 。 Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 的集成应用 发展智慧农业 2009， 40 （ 9） ： 164 -17

38、0 （ 3） 对研发农业物联网产品的企业和科研院所以 12 Hamrita T K， Hoffacker E C Development of a smart wireless 及使用农业物联网产品的用户进行补贴。 soil monitoring sensor prototype using RFID technology J plied Engineeringin Agriculture， 2005 ， 21（ 1） ： 139-143 Ap- 13 Bowman K D Longevity of radio frequency identification device mi- 1 参考文

39、献 ITU 互联 网 报 告 2005： 物 联 网 Z 国 际 电信 联 盟 （ ITU） ， crochips in 452 citrus trees J Hortscienc， 2010 ， 45 （ 3 ） ： 451- 2005 14 Ampatzidis Y G， Vouqioukas S G Field experiments for evaluating 2 王娟 发展电脑农业之我见 J 莱阳 农学院学 报： 社会科 学 the incorporation of RFID and barcode registration and digital weig- hing techn

40、ologies in manual fruit harvesting J Computers and E- 版 ， 2004（ 2 ） ： 14-17 lectronics in Agriculture， 2009， 66（ 2） ： 166-172 Wang Juan puter J The opinion of developing the agriculture of the com- Journal of Laiyang Agricultural College： Social Science 15 谢琪，田绪红，田金梅 基于 RFID 的养 猪管理与 监控系统 设 Edition，

41、2004 （ 2） ： 14 -17 计与实现 J 广东农业科学， 2009（ 12 ） ： 204-206 3 唐世浩 ， 朱启疆 ， 闫广建 ， 等 关于数字农业的基本构想 J Xie Qi， Tian Xuhong， Tian Jinmei A porcine breeding manage- 农业现代化研究 ， 2002 ， 23（ 3） ： 183-187 ment and monitoring system based on RFID J cultural Sciences， 2009 （ 12） ： 204 -206 Guangdong Agri- Tang Shihao， Zh

42、u Qijiang， Yan Guangjian， et al About basic 16 耿丽微 ， 钱东平 ，赵春辉 基于射频技术的奶牛身份识别系 统 conception of digital agriculture J ernization， 2002， 23 （ 3） ： 183 -187 Research of Agricultural Mod- J 农业工程学报， 2009， 25（5 ） ： 137-141 4 杨敏 ， 赵春生 ， 张涛 ， 等 3S 技 术在 精细 农业发 展中 的应 用 Geng Liwei， Qian Dongping， Zhao Chunhui te

43、chnology system based on radio frequency J Cow identification Transactions of the J 河北农业大学学报， 2002， 25（ 4 ） ： 241-243 Chinese Society of Agricultural Engineering， 2009， 25 （ 5） ： 137- Yang Min， Zhao Chunsheng， Zhang Tao， et al of 3 S technology to the meticulous agriculture J The application Journal

44、 of Agri- 17 141 Parsons J， Kimberling C， Parsons G， et al Colorado sheep id cultural University of Hebei， 2002， 25 （ 4） ： 241 -243 project： using RFIDortracking sheep J Journal of Animal Sci- 5 张前勇 34（16 ） ： 基于 3S 技 术的精准 农业 J 4 170 -4 171 安徽农业 科学， 2006 ， ence， 2005， 83： 119-120 Zhang Qianyong Precision agriculture based on the technology of 18 刘建军，张继军，王振涛 果蔬气调冷库环境参数的智能化 控 3S J Journal of Anhui Agricu