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农业物联网发展现状与趋势刘财兴liu@scau.edu.cn2015.5.20主要内容•1.物联网概念•2.物联网引起重视的原因•3.物联网关键技术•4.农业物联网发展情况•5.农业物联网应用面临的挑战•6.农业物联网发展趋势主要内容•1.物联网概念•2.物联网引起重视的原因•3.物联网关键技术•4.农业物联网发展情况•5.农业物联网应用面临的挑战•6.农业物联网发展趋势1.1物联网概念物联网(TheInternetofthings)概念最早出现于比尔盖茨1995年的《未来之路》一书，在《未来之路》中，比尔盖茨已经提及物联网概念。2005年,国际电信同盟在突尼斯举行的信息社会世界峰会上,发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,引用了“物联网”,报告指出,无所不在的“物联网”通信时代即将来临。2009年9月，在北京举办的物联网与企业环境中欧研讨会上,欧盟的专家给出了欧盟对物联网的定义：物联网是一个动态的全球网络基础设施，它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力，其中物理的和虚拟的“物”具有身份标志、物理属性、虚拟的特性和智能的接口，并与信息网络无缝整合。物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一道，构成未来的互联网。1.2物联网概念通俗讲，物联网就是通过传感器、RFID、定位系统、扫描器等信息感知设备，通过通信协议，把物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能监测、识别、定位、跟踪和管理的网络。这有四层含义：①物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，是互联网+的基础；②信息交换和通信延伸和扩展到了任何物体与物体之间，是用户端信息采集点、采集方式的延伸与扩展，数据来源变人工录入自动采集；③科学、合理、准确的过程控制将大大提高生产效益；④更及时、更准确的信息将为企业的智能决策提供更好的支持。1.3物联网应用例主要内容•1.物联网概念•2.物联网引起重视的原因•3.物联网关键技术•4.农业物联网发展情况•5.农业物联网应用面临的挑战•6.农业物联网发展趋势2.1IBM智慧地球2008年11月6日，IBMCEO彭明盛(SamPalmisano)在纽约市外交关系委员会做了一次重要的演讲，题目是“智慧地球：下一代的领导议程”(ASmarterPlanet:TheNextLeadershipAgenda)。“将智能技术应用到生活的各个方面，如应用到各系统和程序之中，以便货物能被顺利地研发，制造购买，人们能享受各种服务，万物（包括人，货币，石油，水电等）可以顺畅流通，人们可以安居乐业。”2.1IBM智慧地球IBM将“智慧地球”战略分解为四个关键问题：①NewIntelligence（新锐洞察）。面对无数个信息孤岛式的爆炸性的数据增长，我们需要获得全新的洞察力，利用来源不同的数据获取丰富、实时的信息，以做出更明智的决策。②SmartWork（智慧运作）。我们需要开发和设计新的业务流程，形成在灵活、动态流程支持下的智能运作，实现全新的生活和工作方式。③DynamicInfrastructure（动态架构）。我们需要建立一种可以降低成本，具有智能化和安全特性，并与业务环境同样灵活的动态基础设施。④Green&Beyond（绿色未来）。我们需要采取行动解决能源、环境和可持续发展的问题，提高效率，提升竞争力。2.1IBM智慧地球2.2美国战略奥巴马就任美国总统后，对IBM首席执行官彭明盛首次提出的“智慧地球”概念给予了积极的回应，并上升至美国的国家战略，并在世界范围内引起轰动。该战略认为，IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成“物联网”。2.3其它国家积极部署美国将物联网上升为国家创新战略的同时，其它国家也积极部署：①2009年6月，欧盟委员会发布《物联网——欧洲行动计划》，提出了包括监管、隐私保护、芯片、基础设施保护、标准修改、技术研发等在内的14项框架内容，对物联网未来发展以及重点研究领域给出了明确的路线图欧盟制定了促进物联网发展的14点行动计划；②2009年8月日本继“e-Japan”“u-Japan”之后提出了更新版本的国家信息化战略：《i-Japan战略2015》，其要点是大力发展电子政府和电子地方自治体，推动医疗、健康和教育的电子化作为四项重点战略领域；2.3其它国家积极部署③韩国十分重视信息技术产业化发展，2004年提出了“u-Korea”战略，制定《IT839战略》。在2009年10月颁布了《物联网基础设施构建基本规划》，确定了构建物联网基础设施、发展物联网服务、研发物联网技术、营造物联网扩散环境等4大领域;此外，法国、德国、澳大利亚、新加坡等国也在加紧部署物联网经济发展战略，加快推进下一代网络基础设施的建设步伐,融合各种信息技术，将物体接入信息网络，实现“物联网”；在网络泛在的基础上，将信息技术应用到各个领域，从而影响到国民经济和社会生活的方方面面。发达国家一方面加大力度发展传感器节点核心芯片、嵌入式操作系统、智能计算等核心技术，另一方面加快标准制定和产业化进程，谋求在未来物联网的大规模发展及国际竞争中占据有利位置。2.4中国政府重视2009年8月7日，国务院总理温家宝在考察中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心时曾表示，至少三件事情可以尽快去做：①把传感系统和3G中的TD技术结合起来；②在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展；③尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心。2009年11月3日，温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表了题为《让科技引领中国可持续发展》的讲话。他指出，“未来要着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的‘发动机’”。2.4中国政府重视2010年3月，政府工作报告中首次明确提出“加快物联网的研发应用”。2010年9月，2010年10月，《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》中再次强调要“推进物联网研发应用”。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列入重点研究领域。工信部制定的《物联网“十二五”发展规划》指出，物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一，要在“智慧工业”、“智慧农业”、“智慧物流”、“智慧环保”、“智慧家居”等9个重点领域开展应用示范工程，探索应用模式。2.4中国政府重视近年来，党中央国务院高度重视物联网发展，习近平总书记强调，要让物联网更好促进生产、走进生活、造福百姓。李克强总理指出，要大力发展战略性新兴产业，在集成电路、物联网、先进制造、新能源、新一代移动通信、大数据等方面赶上和引领世界产业发展。马凯在全国物联网工作电视会议上指出，物联网是新一代信息网络技术的高度集成和综合运用，是新一轮产业革命的重要方向和推动力量，发展物联网要按照“需求牵引、重点跨越、支撑发展、引领未来”的原则，着力突破核心芯片、智能传感器等一批核心关键技术；着力在工业、农业、节能环保、商贸流通、能源交通、社会事业、城市管理、安全生产等领域，开展物联网应用示范和规模化应用。2.4中国政府重视物联网产业发展在全国各地迅速升温。物联网在中国迅速崛起得益于我国在物联网方面的几大优势。①我国在1999年就启动了物联网核心传感网技术研究，研发水平处于世界前列；②在世界传感网领域，我国是标准主导国之一，专利拥有量高；③我国是目前能够实现物联网完整产业链的国家之一；④我国无线通信网络和宽带覆盖率高，为物联网的发展提供了坚实的基础设施支持；⑤我国已经成为世界第二大经济体，有较为雄厚的经济实力支持物联网发展。未来10年，中国的物联网产业规模是互联网的30倍，是一个万亿元级的产业。主要内容•1.物联网概念•2.物联网引起重视的原因•3.物联网关键技术•4.农业物联网发展情况•5.农业物联网应用面临的挑战•6.农业物联网发展趋势3.0物联网架构图3.0物联网架构图3.1建设步骤物联网应用建设需要三个步骤：①各种创新的感应科技开始被嵌入各种物体和设施中，从而令物质世界被极大程度的数据化。②随着网络的高度发达，人、数据和各种事物都将以不同方式联入网络。③先进的技术和超级计算机的应用，可以对这些堆积如山的数据进行整理、加工和分析，将生硬的数据转化成实实在在的洞察力，并帮助人们做出正确的行动决策。3.2数据感知物联网的数据感知层就是通过各种数据感知设备采集感知对象的特定量，不把这些采集到的量进行数字化处理，然后对所采集的数据进行一定的处理后，送到指定的数据收集点（智能网关），由智能网关通过互联网送到数据中心。根据不同的数据感知要求，有各种各样的数据感知器件。3.2.1传感器GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。3.2.2广义传感器有几种数据感知设备，由于使用更广，具有专用的名称，但从物联网角度上看，也属于传感器：①RFID(RadioFrequencyIdentification)②全球定位（GPS/北斗）③条形码：条形码、二维码④视频3.3安全通信互联网是将计算机设备资源和设备资源中所存储的数据资源接起来，而物联网则是将嵌入有计算机的机器、人、设备等所有东西都连接起来。物联网通信包括二个层次：①无线自组织网②高效通信网3.3.1无线自组织网无线自组织网络(MobileAd-hocNetwork)，是一种不同于传统无线通信网络的技术。传统的无线蜂窝通信网络，需要固定的网络设备如基地站的支持，进行数据的转发和用户服务控制。而无线自组织网络不需要固定设备支持，各节点即用户终端自行组网，通信时，由其他用户节点进行数据的转发。这种网络形式突破了传统无线蜂窝网络的地理局限性，能够更加快速、便捷、高效地部署，适合于一些紧急场合的通信需要，如战场的单兵通信系统。但无线自组织网络也存在网络带宽受限、对实时性业务支持较差、安全性不高的弊端。3.3.2高效通信网物联网应用实际上将数据的采集输入从利用人从键盘输入延伸到物体的自动感知，互联网发展的二十多年中，在网络层以上所有的应用都是为IP而优化，建立在IP的基础上。因此，在物联网环境中要充分利用现有的互联网环境。但应注意以下技术：①IPv6②移动3G/4G③宽带接入新技术④高速以太网3.4智能处理物联网通过信息感知设备得到海量的数据，这些数据经过通信网络送到数据中心，如何将这些数据变成信息，是物联网应用的一个关键层，必须通过信息处理的相关技术，对所得到的数据进行高效、智能处理，并由所处理的结果来影响、规范、优化现实个体行为，实现一个智慧、低碳的世界。3.4.1大数据数据，已经渗透到当今每一个行业和业务职能领域，成为重要的生产因素。物联网与互联网的部署应用，数据的产生更是海量的，人们对于海量数据的挖掘和运用，预示着新一波生产率增长和消费者盈余浪潮的到来。大数据在物理学、生物学、环境生态学等领域以及军事、金融、通讯等行业存在已有时日，却因为近年来互联网和信息行业的发展而引起人们关注。大数据作为云计算、物联网之后IT行业又一大颠覆性的技术革命。云计算主要为数据资产提供了保管、访问的场所和渠道，而数据才是真正有价值的资产。企业内部的经营交易信息、互联网世界中的商品物流信息，互联网世界中的人与人交互信息、位置信息等，其数量将远远超越现有企业IT架构和基础设施的承载能力，实时性要求也将大大超越现有的计算能力。如何盘活这些数据资产，使其为国家治理、企业决策乃至个人生活服务，是大数据的核心议