物联网技术在现代农业中的应用(旗硕科技)
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物联网技术在现代农业中的推广提纲
• 物联网的产业及政策背景
• 物联网技术应用现状
• 农业物联网及成功案例 • 物联网平台
第1页
政策大事记
8月7日，温家宝总理在无锡就“感知中国”的谈话，掀起了传感网的巨大浪潮。 10月27日，工信部部长李毅中在《科技日报》撰文提出，启动”传感网络“的研发应用， 并将其上升到”战略性新兴产业“的高度。 11月3日，温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表“让科技引领中国可持续发展” 的文章，指出：要着力突破传感网、物联网关键技术。 12月27日，温家宝总理在接受新华社记者采访时，再次把物联网提到”占领新型产业 的制高点，决定国家未来“的高度。
•FCC：美国智能电网标准 •IEEE：P2030：智能电网Guide 802.15.4g：智能电网近距离无线标 准 •CEN/CENELEC/ETSI –欧洲智能计量标准
信息来源：ETSI M2M TC
电信网
•3GPP SA1/SA2/RAN2 –M2M优化需求 –网络和无线接入的M2M优化技术 •GSMA SCAG：智能SIM卡 •OMA DM
802.15.4
•IEEE802.15 –低速近距离无线通信技术标 准 •IETF ຫໍສະໝຸດ BaiduLoWPAN ROLL –基于IEEE802.15.4的IPv6，低 功耗有损网络路由 •EPCGlobal GS1 –RFID标识和解析
OMA
GSMA
SCAG, ……
3GPP
SA1,SA3, , ……
智能电网/计量
使用现有网络、高速率、 高功耗、协议开销大、 组网灵活（前向、后向 约20美元 需要接入点 兼容）
无线通信
大范围语音和数据传输应用
覆盖广、质量好
成本相对较高
30-100美元 （模块）
——摘自某研究报告 *zigbee实际的售价在100元以上 第8页
传感器的技术评估
• 功耗:
•
准确性
– 0点漂移 – 标定
——摘自某研究报告
第15页
国内的WSN应用情况
同方软件 亚太安讯
新大陆
综合平台
单位：百万元
GPS及网络视频 安全监控系统
二维码行业应用、 电子回执、烟草 物流信息化管理 ATIS铁道部车号 自动识别系统、 烟草、军事行业、 RFID产品 防伪税控系统、 IC卡、系统集成 业务 光电业务和电子 标签
远望谷
397 0
221
59
49
724
415
航天信息
同方股份 08年营业收入
厦门信达 08年净利 09年上半年
航天信息 09年上半年净利
新大陆 08年净利润
远望谷 09年上半年净利润
厦门信达
——摘自某研究报告
第16页
提纲 • 物联网的产业及政策背景
• 物联网技术及应用现状
• 农业物联网及成功案例 • 物联网平台
1月12日，北京市市长郭金龙指出，发展物联网技术，提高首都信息化应用水平。
1月28日，山东省政府工作报告首次提及加快物联网和云计算的研究。 4月1日，《江苏省物联网产业发展规划纲要（2009~2012年）》出台。 6月10日，全国首家实体运作物联网工程学院在江南大学挂牌成立。江苏省委常 委、市委书记杨卫泽为学院揭牌。
远程集中化 管理需求
需要无线射频和 嵌入式设计
Embedded Wireless
Router/Bridge
Remote Application
Wireless Adapter
Intranet •管理 •计费 •安全性
——摘自Digi
第14页
系统基本需求
WSN应用情况
重点应用
定位/跟踪 /导航 公共事业/服 务 交通运输 个人用户 批发零售 工业/制造业 商业/服务业 农业 开采/建筑 金融 安全/监控 移动支付 及管理 计量/检测 自动化和 远程管理 远程医疗
第13页
美国 欧洲 EPC Global
芯片：美国国防部，德州仪器，Intel；识 别器：Symbol；软件：IBM，微软。目前 欧洲也开始参与研发。
欧洲为主 ISO
芯片：STMicroelectronics，Philips；识 别器：Nokia，Checkpoint；软件：SAP
美国军方，FDA和SSA等政府机构，沃尔玛， 大型零售商，如德国METRO，英国 保洁，吉列，强生，100多家欧美流通企 Tesco。 业均为EPC成员。
Alliance的关系。基于 ZigBee 的 RF 芯片在数千个微小的传感器之间相互协调
实现通信，这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数 据从一个传感器传到另一个传感器，所以的通信效率非常高，广泛应用于工
业场景。
第11页
WSN标准：
• IETF 6LoWPAN 该工作组的任务是定义在如何利用 IEEE 802.15.4 链路支持基于 IPv6的通信的同时，遵守开放标准以及保证与其他 IP 设备的互操作性。该协 议中使用了 IP 报头压缩技术，将庞大的 128 位 IPv6 源或目的地址压缩或删除， 同时在 MAC 与 IP 层之间使用适配层，使得 1280 比特的 IPv6 的 MTU 能够在 127 字节的 MAC frame 上传输。 • IPSO Alliance 该联盟为各大 IT 厂商结合产物，致力于推动 IP 协议在智能物体
以移动电话为中心， 每网最多8个节点
低于5美元
无源RFID
物流、军事、防伪等多种行业
成本低、无功耗
无处理能力，单向
5-50美分
ZigBee
家庭、楼宇自动化以及监控类应 用
可靠、电源和成本优势、 缺少安全性规范和完 组网方便 善的标准
50美分左右
WiFi（802.11b)
Web/Email/Video等相关应用
3月5日，温家宝工作报告首次提及物联网：特别指出要大力培育战略性新兴产业。
要加快物联网的研发应用。 4月9日，工业和信息化部部长李毅中出席2010年经贸形势报告会时表示，要大力发
展3G、物联网等新兴产业，同时，也要提高警惕，不能受制于人。
第2页
政府大事记
10月8日，无锡向国务院申建”国家传感网创新示范区“，总面积达20平方公里 11月17日，福建省黄小晶省长要求即刻成立福建省物联网协调小组及办公室。 1月2日，上海市商务委连发两项通知，表示将从2010年起实施物联网建设体系， 政府出资带动，提升上海现代物流业的服务升级。 1月7日，广东省常务副省长黄龙云表示，建立传感网打造”智慧广东“。
10000
13928
31.54% 31.78% 14.43%
40% 30% 20%
3.87% 2.85% 5693
12.20% 6689 1.19% 0.88% 4145 2878 5931
9.85% 10% 4.10% 0% -10% 1018 42 -20% 497 49 188 60 90 28 -30%
• • • 以温室为例：全国共有温室250万公顷，大型连栋温室2000公顷（根据北京农 技推广中心主任的数据） 以示范园为例：全国共有5000个大型示范基地 以养殖场为例：仅北京周边有2万个养猪基地（根据北京客户首农集团经理数 据）
第17页
农业背景和发展现状（一）
•
• •
农业的精细化要求：
喜温植物不能长期忍受5度以下的低温，10度以下停止生长，如黄瓜，西葫芦， 茄果类，菜豆等 耐热蔬菜生长温度要求在20至30度，要求昼夜温差不低于10度
第18页
农业背景和发展现状（二）
• • 国内现有温室的种植方式：粗放型种植，根据农民祖辈相传的经验 国外倡导的精细化农业种植：不仅节约成本，还能保证果蔬可以在最适宜的环境 下生长，实现增产增收
902MHz-928MHz (UHF频段) 13.56MHz (智能卡) 40kbps～640kbps 最多同时读写1000个标签
860MHz-950MHz 40kbps 同时读写数十个标签 64位
2.45GHz (ISO标准) 13.56MHz (智能卡) 250kbps
EPC C1G1: 64～96位 EPC C1G2: 96～256位
•
可靠性 – 结构和环境影响
•
成本 • 个性化
第9页
WSN标准：
ISO/IEC JTC1
UWSN
EPCGLobal
GS1
整体框架
•ITU-T SG13 –USN网络的需求和架构设 计 •ETSI M2M TC –M2M需求和功能架构 •ISO/IEC JTC1 SC6 SGSN –SN研究报告
ITU-T
•
• •
以西红柿种植为例：根据我们和以色列同行的交流，以色列采用精细化种植的西
红柿可以实现亩产50吨，而北京平谷东高村的农户，亩产仅在7吨左右。 以种猪养殖为例：公猪交配期的温度高于29度，交配时间将延长一个月
实现精细化农业的前提是环境数据的精细化控制，这必然要求农户购买环境监测 设备
第19页
农业市场容量分析
IETF 6LowPAN
Phy-Mac Over IPV6
IETF 应用 ROLL
KNX
Routing over Low Power Lossy Networks
WSN/RFID
W-Mbus ETSI
M2M TC
ZCL ZigBee Alliance
ZB Applicattion Profiles
IEEE
第3页 7月28日，2010年安徽省农村物联网高峰论坛暨安徽省新农村物联网工程技术研
物联网关键词
• • • 利用信息化 和工业化技术感知中国 战略性新兴产业 物联网时代的国家安全
第4页
从私域网到广域网
市区/近郊
园区/楼宇/办公室
个人
全球
PAN WAN LAN
第5页
提纲 • 物联网的产业及政策背景
UID 日本 Ubiquitous ID Center
日立ULSI牵头，NEC、东芝、富士 通等国内企业。也有少数外国厂商 ，如微软，三星等参与。 NEC(RFID手机)， Sankei， Shogakukan(产品跟踪)。T-Engine Forum的475家企业将会采用(大部 分为日本企业)
地区 标准化 组 组织 织 研发机 构 结 采用的 构 组织和 企业 技 频段 术 读写速 差 度 异 信息位 数 应用领域
上的普及。
• • ZigBee 标准 ZigBee 协议栈底层是基于 IEEE 802.15.4 2003 的 PHY 层和 MAC 层机制构成，而
上层包括应用层，网络层和安全服务层。
第12页
RFID标准对比：
EPC
(EPC C1G2被接受为ISO18000-6C)
ISO
（ISO18000-6B）
–EPC Global召开了有关 ONS(Object Name Service) 的路 由和命名问题的讨论
WSN标准：
• IEEE 802.15 该组织致力于无线个人网(WPAN)网络底层协议标准制定，其分表 的 IEEE Std 802.15.4-2006 详细定义了 PHY 和 MAC 层实现的各种机制，在最近 的 IEEE Std 802.15.4-2009c 中添加了对中国 WPAN 频段支持(314–316 MHz, 430–434 MHz, and 779–787 MHz bands)以及 O-QPSK 调制的支持。 • ZigBee Alliance Zigbee 是基于 IEEE 802.15.4 标准建立的针对 WPAN 的整套协议 栈。IEEE 802.15.4 标准与 ZigBee Alliance 的关系相当于 IEEE 802.11 标准与 WIFI
128位，可扩展至512位
电子支付、物流、服装、印刷等， 在物流等非制造领域使用较为广泛。
车辆管理、生产线自动化控制、物资跟踪、 关卡、码头作业和RFID标签数量不大的 出入境人员管理。 区域。
WSN商用系统
Connectware
Python可编程需求
ConnectPort Gateway
Database
• 物联网技术及应用现状
• 农业物联网及成功案例 • 物联网平台
第6页
WSN技术原理
——摘自易观国际
第7页
无线传输技术
主要技术 主要应用 替代有线：遥感勘测、移动电子 商务、数字电子设备、工业控 制、智能化建筑、家庭和办公 自动化、电子商务、无线公文 包、军事 优点 缺点 节点成本
蓝牙
应用较多、成本较低且 方便使用
NGN
CEN
Smart Metering
CENELEC
Smart metering
ESMIG
Metering
Utilities HGI
Home Gateway Initiative Metering
业务平台
传感器网 远距离 传输网
OASIS
IP网络
WOSA
网关
W3C
IPSO
IPV6 hareware and protocol;s
• 物联网的产业及政策背景
• 物联网技术应用现状
• 农业物联网及成功案例 • 物联网平台
第1页
政策大事记
8月7日，温家宝总理在无锡就“感知中国”的谈话，掀起了传感网的巨大浪潮。 10月27日，工信部部长李毅中在《科技日报》撰文提出，启动”传感网络“的研发应用， 并将其上升到”战略性新兴产业“的高度。 11月3日，温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表“让科技引领中国可持续发展” 的文章，指出：要着力突破传感网、物联网关键技术。 12月27日，温家宝总理在接受新华社记者采访时，再次把物联网提到”占领新型产业 的制高点，决定国家未来“的高度。
•FCC：美国智能电网标准 •IEEE：P2030：智能电网Guide 802.15.4g：智能电网近距离无线标 准 •CEN/CENELEC/ETSI –欧洲智能计量标准
信息来源：ETSI M2M TC
电信网
•3GPP SA1/SA2/RAN2 –M2M优化需求 –网络和无线接入的M2M优化技术 •GSMA SCAG：智能SIM卡 •OMA DM
802.15.4
•IEEE802.15 –低速近距离无线通信技术标 准 •IETF ຫໍສະໝຸດ BaiduLoWPAN ROLL –基于IEEE802.15.4的IPv6，低 功耗有损网络路由 •EPCGlobal GS1 –RFID标识和解析
OMA
GSMA
SCAG, ……
3GPP
SA1,SA3, , ……
智能电网/计量
使用现有网络、高速率、 高功耗、协议开销大、 组网灵活（前向、后向 约20美元 需要接入点 兼容）
无线通信
大范围语音和数据传输应用
覆盖广、质量好
成本相对较高
30-100美元 （模块）
——摘自某研究报告 *zigbee实际的售价在100元以上 第8页
传感器的技术评估
• 功耗:
•
准确性
– 0点漂移 – 标定
——摘自某研究报告
第15页
国内的WSN应用情况
同方软件 亚太安讯
新大陆
综合平台
单位：百万元
GPS及网络视频 安全监控系统
二维码行业应用、 电子回执、烟草 物流信息化管理 ATIS铁道部车号 自动识别系统、 烟草、军事行业、 RFID产品 防伪税控系统、 IC卡、系统集成 业务 光电业务和电子 标签
远望谷
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航天信息
同方股份 08年营业收入
厦门信达 08年净利 09年上半年
航天信息 09年上半年净利
新大陆 08年净利润
远望谷 09年上半年净利润
厦门信达
——摘自某研究报告
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提纲 • 物联网的产业及政策背景
• 物联网技术及应用现状
• 农业物联网及成功案例 • 物联网平台
1月12日，北京市市长郭金龙指出，发展物联网技术，提高首都信息化应用水平。
1月28日，山东省政府工作报告首次提及加快物联网和云计算的研究。 4月1日，《江苏省物联网产业发展规划纲要（2009~2012年）》出台。 6月10日，全国首家实体运作物联网工程学院在江南大学挂牌成立。江苏省委常 委、市委书记杨卫泽为学院揭牌。
远程集中化 管理需求
需要无线射频和 嵌入式设计
Embedded Wireless
Router/Bridge
Remote Application
Wireless Adapter
Intranet •管理 •计费 •安全性
——摘自Digi
第14页
系统基本需求
WSN应用情况
重点应用
定位/跟踪 /导航 公共事业/服 务 交通运输 个人用户 批发零售 工业/制造业 商业/服务业 农业 开采/建筑 金融 安全/监控 移动支付 及管理 计量/检测 自动化和 远程管理 远程医疗
第13页
美国 欧洲 EPC Global
芯片：美国国防部，德州仪器，Intel；识 别器：Symbol；软件：IBM，微软。目前 欧洲也开始参与研发。
欧洲为主 ISO
芯片：STMicroelectronics，Philips；识 别器：Nokia，Checkpoint；软件：SAP
美国军方，FDA和SSA等政府机构，沃尔玛， 大型零售商，如德国METRO，英国 保洁，吉列，强生，100多家欧美流通企 Tesco。 业均为EPC成员。
Alliance的关系。基于 ZigBee 的 RF 芯片在数千个微小的传感器之间相互协调
实现通信，这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数 据从一个传感器传到另一个传感器，所以的通信效率非常高，广泛应用于工
业场景。
第11页
WSN标准：
• IETF 6LoWPAN 该工作组的任务是定义在如何利用 IEEE 802.15.4 链路支持基于 IPv6的通信的同时，遵守开放标准以及保证与其他 IP 设备的互操作性。该协 议中使用了 IP 报头压缩技术，将庞大的 128 位 IPv6 源或目的地址压缩或删除， 同时在 MAC 与 IP 层之间使用适配层，使得 1280 比特的 IPv6 的 MTU 能够在 127 字节的 MAC frame 上传输。 • IPSO Alliance 该联盟为各大 IT 厂商结合产物，致力于推动 IP 协议在智能物体
以移动电话为中心， 每网最多8个节点
低于5美元
无源RFID
物流、军事、防伪等多种行业
成本低、无功耗
无处理能力，单向
5-50美分
ZigBee
家庭、楼宇自动化以及监控类应 用
可靠、电源和成本优势、 缺少安全性规范和完 组网方便 善的标准
50美分左右
WiFi（802.11b)
Web/Email/Video等相关应用
3月5日，温家宝工作报告首次提及物联网：特别指出要大力培育战略性新兴产业。
要加快物联网的研发应用。 4月9日，工业和信息化部部长李毅中出席2010年经贸形势报告会时表示，要大力发
展3G、物联网等新兴产业，同时，也要提高警惕，不能受制于人。
第2页
政府大事记
10月8日，无锡向国务院申建”国家传感网创新示范区“，总面积达20平方公里 11月17日，福建省黄小晶省长要求即刻成立福建省物联网协调小组及办公室。 1月2日，上海市商务委连发两项通知，表示将从2010年起实施物联网建设体系， 政府出资带动，提升上海现代物流业的服务升级。 1月7日，广东省常务副省长黄龙云表示，建立传感网打造”智慧广东“。
10000
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31.54% 31.78% 14.43%
40% 30% 20%
3.87% 2.85% 5693
12.20% 6689 1.19% 0.88% 4145 2878 5931
9.85% 10% 4.10% 0% -10% 1018 42 -20% 497 49 188 60 90 28 -30%
• • • 以温室为例：全国共有温室250万公顷，大型连栋温室2000公顷（根据北京农 技推广中心主任的数据） 以示范园为例：全国共有5000个大型示范基地 以养殖场为例：仅北京周边有2万个养猪基地（根据北京客户首农集团经理数 据）
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农业背景和发展现状（一）
•
• •
农业的精细化要求：
喜温植物不能长期忍受5度以下的低温，10度以下停止生长，如黄瓜，西葫芦， 茄果类，菜豆等 耐热蔬菜生长温度要求在20至30度，要求昼夜温差不低于10度
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农业背景和发展现状（二）
• • 国内现有温室的种植方式：粗放型种植，根据农民祖辈相传的经验 国外倡导的精细化农业种植：不仅节约成本，还能保证果蔬可以在最适宜的环境 下生长，实现增产增收
902MHz-928MHz (UHF频段) 13.56MHz (智能卡) 40kbps～640kbps 最多同时读写1000个标签
860MHz-950MHz 40kbps 同时读写数十个标签 64位
2.45GHz (ISO标准) 13.56MHz (智能卡) 250kbps
EPC C1G1: 64～96位 EPC C1G2: 96～256位
•
可靠性 – 结构和环境影响
•
成本 • 个性化
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WSN标准：
ISO/IEC JTC1
UWSN
EPCGLobal
GS1
整体框架
•ITU-T SG13 –USN网络的需求和架构设 计 •ETSI M2M TC –M2M需求和功能架构 •ISO/IEC JTC1 SC6 SGSN –SN研究报告
ITU-T
•
• •
以西红柿种植为例：根据我们和以色列同行的交流，以色列采用精细化种植的西
红柿可以实现亩产50吨，而北京平谷东高村的农户，亩产仅在7吨左右。 以种猪养殖为例：公猪交配期的温度高于29度，交配时间将延长一个月
实现精细化农业的前提是环境数据的精细化控制，这必然要求农户购买环境监测 设备
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农业市场容量分析
IETF 6LowPAN
Phy-Mac Over IPV6
IETF 应用 ROLL
KNX
Routing over Low Power Lossy Networks
WSN/RFID
W-Mbus ETSI
M2M TC
ZCL ZigBee Alliance
ZB Applicattion Profiles
IEEE
第3页 7月28日，2010年安徽省农村物联网高峰论坛暨安徽省新农村物联网工程技术研
物联网关键词
• • • 利用信息化 和工业化技术感知中国 战略性新兴产业 物联网时代的国家安全
第4页
从私域网到广域网
市区/近郊
园区/楼宇/办公室
个人
全球
PAN WAN LAN
第5页
提纲 • 物联网的产业及政策背景
UID 日本 Ubiquitous ID Center
日立ULSI牵头，NEC、东芝、富士 通等国内企业。也有少数外国厂商 ，如微软，三星等参与。 NEC(RFID手机)， Sankei， Shogakukan(产品跟踪)。T-Engine Forum的475家企业将会采用(大部 分为日本企业)
地区 标准化 组 组织 织 研发机 构 结 采用的 构 组织和 企业 技 频段 术 读写速 差 度 异 信息位 数 应用领域
上的普及。
• • ZigBee 标准 ZigBee 协议栈底层是基于 IEEE 802.15.4 2003 的 PHY 层和 MAC 层机制构成，而
上层包括应用层，网络层和安全服务层。
第12页
RFID标准对比：
EPC
(EPC C1G2被接受为ISO18000-6C)
ISO
（ISO18000-6B）
–EPC Global召开了有关 ONS(Object Name Service) 的路 由和命名问题的讨论
WSN标准：
• IEEE 802.15 该组织致力于无线个人网(WPAN)网络底层协议标准制定，其分表 的 IEEE Std 802.15.4-2006 详细定义了 PHY 和 MAC 层实现的各种机制，在最近 的 IEEE Std 802.15.4-2009c 中添加了对中国 WPAN 频段支持(314–316 MHz, 430–434 MHz, and 779–787 MHz bands)以及 O-QPSK 调制的支持。 • ZigBee Alliance Zigbee 是基于 IEEE 802.15.4 标准建立的针对 WPAN 的整套协议 栈。IEEE 802.15.4 标准与 ZigBee Alliance 的关系相当于 IEEE 802.11 标准与 WIFI
128位，可扩展至512位
电子支付、物流、服装、印刷等， 在物流等非制造领域使用较为广泛。
车辆管理、生产线自动化控制、物资跟踪、 关卡、码头作业和RFID标签数量不大的 出入境人员管理。 区域。
WSN商用系统
Connectware
Python可编程需求
ConnectPort Gateway
Database
• 物联网技术及应用现状
• 农业物联网及成功案例 • 物联网平台
第6页
WSN技术原理
——摘自易观国际
第7页
无线传输技术
主要技术 主要应用 替代有线：遥感勘测、移动电子 商务、数字电子设备、工业控 制、智能化建筑、家庭和办公 自动化、电子商务、无线公文 包、军事 优点 缺点 节点成本
蓝牙
应用较多、成本较低且 方便使用
NGN
CEN
Smart Metering
CENELEC
Smart metering
ESMIG
Metering
Utilities HGI
Home Gateway Initiative Metering
业务平台
传感器网 远距离 传输网
OASIS
IP网络
WOSA
网关
W3C
IPSO
IPV6 hareware and protocol;s