就农业物联网发展现状而言,进入新世纪以来,我国和欧美等一些国家相继开展了物联网在农业领域应用的示范研究,在农业资源利用、农业生态环境监测、农业生产、农产品安全监管等领域取得了一定的成果。同时促进了相关新兴产业的发展及其标准化。下面就从几个方面来看看农业物联网的发展现状吧! 一、农业物联网的应用发展现状 在农业资源监测和利用领域,美国和欧洲主要利用资源卫星实时监测土地利用信息,并将结果发送到各级监测站,从而进入信息融合和决策系统,实现大农业的统筹规划。如美国加州大学洛杉矶分校建立的森林资源与环境监测网络,通过对加州森林资源的实时监测,可以为相应部门完善实时的资源利用信息,为林业的整体管理提供支持。我国主要是将GPS定位技术和传感技术相结合,实现农业资源信息的定位和采集;利用无线传感器网络和移动通信技术实现农业资源信息的传输;利用GIS技术实现农业资源的规划和管理。例如,杭州电子科技大学的学者研究了基于无线传感器网络的湿地水环境数据视频监控系统。该系统可实现对湿地的全天候实时监测,并具有数据分析处理功能,对受污染等突发事件和环境快速变化影响的水域进行水环境实时报警。 在农业生态环境监测领域,美国、法国、日本等一些国家主要利用高科技手段建设先进的农业生态环境监测网络。利用先进的传感器传感技术、信息融合传输技术和互联网技术,建立覆盖全国的农业信息平台,实现农业生态环境的自动监测,保障农业生态环境的可持续发展。比如美国就形成了生态环境信息采集、信息传输加工、信息发布的层级体系结构。法国通信卫星技术用于预测灾害性天气和预测病虫害。中国开发了地面监测站与遥感技术相结合的土壤水分监测系统,建立了从农业部到各省和重点县的农业环境监测网络系统等一批环境监测系统,实现了农业环境信息的实时监测。例如,我国每年通过农业环境监测网对农业环境进行常规监测,获得10万多项监测数据;采用智能传感器技术的水分监测系统已在贵阳、辽宁、黑龙江、河南、南京等地推广应用。 在农业生产精细化管理领域,一些国家如美国、澳大利亚、法国、加拿大等。广泛应用于田间粮食作物种植的精准作业、设施农业环境的监测和灌溉施肥的控制、果园生产中不同尺度的信息采集和灌溉控制、畜禽良种繁育的监控网络、良种繁育。例如,2008年,法国建立了较为完善的农业区域监测网络,指导施肥、施药、收获等农业生产过程。荷兰VELOS智能母猪管理系统已在荷兰及欧美多个国家广泛应用,可实现自动饲养、自动管理、自动数据传输、自动报警。泰国已初步形成小规模水产养殖物联网,解决了RFID技术在水产品中的应用问题。在国内,涉及田间环境土壤信息的获取、联合收割机自动测产、田间作物产量空间差异分布图的自动生成和农业机械作业的监测等。设施农业生产方面,如设施农业环境数据的采集、发布和调控;在果园监控、水肥调控、节水灌溉自动化等方面对果园进行精准管理;在畜禽养殖方面开发了养殖环境监控、健康养殖等多项系统,应用效果显著。例如,国家农业信息工程技术研究中心成功开发了基于GNSS、GIS、GPRS等技术的农机远程监控调度系统,可以优化农机资源配置,避免农机盲目调度。中国农业大学建立了蛋鸡健康养殖网络系统和水产养殖环境智能监控系统。 在农产品安全溯源领域,国外发达国家广泛应用于动物个体编号识别、农产品包装识别和农产品物流配送。比如加拿大的肉牛,从2001年开始使用一维条码耳标,现在过渡到电子耳标。2004年,日本构建了基于RFID技术的农产品溯源测试系统,利用RFID标签实现农产品的流通管理和个体识别。我国开展了以提高农产品和食品安全性为目标的追溯技术研究和体系建设,发展了农产品流通体系监管技术。例如,北京、上海、南京、四川、广州、天津等地相继采用条形码、IC卡、RFID等技术建立农产品质量安全追溯系统。浙江大学、北京农业信息中心等单位研发了车载冷链物流信息监控系统。 二、农业物联网产业发展现状 农业物联网产业链主要包括3360传感设备、传输网络、应用服务三个方面。 在传感器设备方面,传感器技术在发达国家已经得到广泛应用,包括温度传感器、湿度传感器、光传感器和其他应用目标不同的农业传感器,从育苗、生产和收获到储藏减灾。传感器技术也广泛应用于农业机械的检测、生产和制造过程中。RFID广泛应用于农畜产品安全生产监控、动物识别与跟踪、农畜产品精细化生产体系、农产品流通管理等领域。从而形成自动识别技术和装备制造业。根据美国市场研究公司ABI研究公司2007年第一季度报告,2006年全球RFID市场规模为38.12美元,其中亚太地区已经成为全球最大的市场,规模为14.07亿元人民币。据估计,2011年全球市场将达到115亿美元。 在传输网络方面,国外已经初步推出了无线传感领域的相关产品 2004年,佐治亚州的两个农产已经用上了与无线互联网配套的远距离视频系统和GPS定位技术,分别监控蔬菜的包装和灌溉系统。美国已建成世界最大的农业计算机网络系统,该系统覆盖美国国内46个州,用户可通过计算机便可共享网络中的信息资源。 在应用服务方面,SOA(service oriented architecture)即服务导向架构,自1996年Gartner提出以来受到了IT业界的热捧,产业化进程不断加快。2006年以来,IBM、BEA、甲骨文等一批软件厂商开发推出了一系列实施方案并部署了一些成功案例,使得SOA进入现实的脚步在不断加快。同年,IBM全球SOA解决方案中心在北京和印度成立,定制各个行业的模块化SOA解决方案,并结合IBM服务咨询和软件力量全方位实施,这意味着IBM已经在SOA产业化方面抢先一步。BEA也宣布推出“360度平台”以进一步巩固其在中间件领域的优势,而微软和甲骨文也纷纷发力中间件市场,竞争进一步加快SOA产业化进程。
三、农业物联网应用相关标准化进程发展的状况
物联网的标准化将成为占领物联网制高点关键之一。总的说来,在农业物联网标准化方面,全球几乎处于同一起跑线上。目前,我国虽有很多传感器、传感网、RFID研究中心及产业基地都在积极参与建立物联网标准,但由于对物联网本身的认识还不统一,有些还停留在战略性粗线条层面,物联网标准制定进程缓慢。
在感知设备方面,1994年3月,美国国家技术标准局NIST和IEEE共同组织了一次关于制定智能传感器接口和连接网络通用标准的研讨会,讨论IEEE1451传感器/执行器智能变送器接口标准。1995年4月,成立了两个专门的技术委员会:P1451.1工作组和和P1451.2工作组。IEEE会员分别在1997年和1999年投票通过了其中的IEEE1451.2和IEEE1451.1两个标准,同时成立了两个新的工作组对1451.2标准进行进一步的扩展,即IEEE P1451.3和IEEE P1451.4。关于RFID标准的制定方面,其争夺的核心主要在RFID标签的数据内容编码标准这一领域。目前,形成了五大标准组织,分别代表不同团体或者国家的利益。EPC Global由北美UCC产品统一编码组织和欧洲EAN产品标准组织联合成立,在全球拥有上百家成员,得到了零售巨头沃尔玛,制造业巨头强生、宝洁等跨国公司的支持。而AIM、ISO、UID则代表了欧美国家和日本;IP-X的成员则以非洲、大洋洲、亚洲等国家为主。
在传输网络方面,2006年9月27日,ZigBee联盟宣布ZigBee标准的增强版本完成并可以供成员使用。ZigBee联盟已经吸引了分部在六大洲26个国家超过200个成员公司的支持。IEEE制定的IEEE802涵盖了互联网和移动通信网络方面的标准,主要包括无线通信领域的802.11系列无线局域网标准、802.15无线个域网标准、802.16宽带无线接入(无线城域网)标准和有线接入领域的802.3以太网标准。
在应用服务方面,物联网标准的关键主要在于基于软件和中间件的数据交换和处理标准,即物物相连的数据表达、交换和处理标准。首先需要定义一批XML数据表达与接口标准,然后开发出支撑这个标准的配套运行环境和中间件业务框架,使用户能够快速开发出垂直应用业务系统,让标准落到实处,推动产业高速发展。微软、IBM、Apple等公司均建立了与物联网应用服务的多种标准,有些已经占领了垄断地位。在我国,同方从2004年就开始研发这方面的产品和标准,推出了M2M物联网业务基础中间件产品和oMIX数据交换标准。中国移动建立了基于WMMP标准的M2M营运平台。
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