物联网与智慧农业

　　随着互联网技术、智能传感技术和人工智能技术的发展，物联网技术应运而生。物联网技术与农业领域应用的紧密结合，形成了农业物联网，以农业物联网技术为支撑和手段，随之发展起来的集约、高产、优质、高效、低耗、生态和安全的一种现代农业模式与形态即为智慧农业。本书从物联网与智慧农业的内涵出发，详细阐述了农业物联网的技术架构及农业智能传感器、农业信息传输技术、农业信息处理技术、农业物联网技术集成等关键技术，并对智慧农业中的主要分支领域——智慧渔业、智慧畜牧、智慧大田、智慧园艺及农产品智慧物流进行了全面的介绍，最后对农业物联网的发展趋势做了预测，对其前景做了展望。本书可以作为农业信息化、农业系统工程、农业信息管理与信息系统等学科研究人员的参考书籍，也可以供农业农村信息化管理部门及农业农村信息综合服务机构参考使用。

　　李道亮 ， 中国农业大学信息与电气工程学院教授，博士生导师，教育部长江学者特聘教授，研究方向为农业智能信息处理与农业农村信息化；任国家数字渔业创新中心主任、北京市农业物联网工程技术研究中心主任、农业农村部农业农村信息化专家咨询委员会副主任委员；入选国家万人计划、科技部中青年科技领军人才、农业农村部杰出科研人才、教育部新世纪人才，是全国创新争先奖、中国青年科技奖、全国优秀科技工作者获得者；现任国际信息处理联合会农业信息处理分会主席，Information Processing in Agriculture主编，中国渔业物联网与大数据产业技术创新联盟（现中国数字渔业协同创新平台）执行理事长，作为第一完成人获国家科技进步二等奖1项、省部级科技进步一等奖3项、全国创新争先奖1项，获授权国家发明专利30项，出版专著9部，以第一作者或通讯作者发表SCI 论文129篇，EI论文179篇，制定国家标准4项、行业和地方标准7项；研究成果“水产集约化养殖精准测控技术”入选2019中国智能制造十大科技进展。

第 1章 物联网与智慧农业的内涵\t001
1．1 物联网\t001
1．1．1 概念与内涵\t001
1．1．2 主要技术特征\t002
1．1．3 面临的主要挑战\t004
1．2 农业物联网\t006
1．2．1 概念与内涵\t006
1．2．2 关键技术特征\t007
1．2．3 面临的主要挑战\t010
1．3 智慧农业\t012
1．3．1 概念与内涵\t012
1．3．2 农业农村智慧产业体系\t013
1．3．3 农业农村智慧产业体系特征\t014
1．3．4 面临的主要挑战\t016
1．4 物联网与智慧农业的关系\t020
1．4．1 重要技术支撑\t020
1．4．2 重要应用\t022
1．4．3 现代农业发展制高点\t025
本章小结\t028
本章参考文献\t029
第 2章 农业物联网技术架构\t030
2．1 农业物联网技术架构概述\t030
2．2 农业信息感知技术\t032
2．2．1 农业个体标识技术\t032
2．2．2 农业信息感知机理与工艺\t033
2．3 农业信息传输技术\t034
2．3．1 农业现场总线技术\t034
2．3．2 农业无线传感器网络\t035
2．4 农业信息处理技术\t036
2．4．1 基于农业物联网的大数据技术\t036
2．4．2 基于农业物联网的人工智能技术\t038
2．5 农业物联网技术的集成与应用\t039
2．5．1 农业物联网嵌入式平台与智能装备\t039
2．5．2 农业环境智能监控与决策平台\t040
2．5．3 农业业务模型与云平台\t041
2．5．4 农产品物流与安全溯源\t041
本章小结\t042
本章参考文献\t043
第3章 农业智能传感器\t046
3．1 农业环境传感器\t046
3．1．1 水质智能感知类传感器\t046
3．1．2 土壤信息感知类传感器\t070
3．1．3 环境小气候信息感知类传感器\t087
3．2 农业动植物表型信息感知传感器\t092
3．2．1 动物表型信息感知传感器\t092
3．2．2 植物表型信息感知传感器\t100
3．3 农业装备和设施传感器\t102
3．3．1 工作状态传感器\t102
3．3．2 故障传感器\t103
3．3．3 位姿传感器\t106
3．3．4 位置传感器\t107
3．4 农业视觉传感器\t110
3．4．1 单目视觉传感器\t110
3．4．2 多目视觉传感器\t113
本章小结\t116
本章参考文献\t117
第4章 农业信息传输技术\t124
4．1 农业无线传感器网络概述\t124
4．2 农业无线传感器网络的体系结构\t125
4．2．1 无线传感器网络的拓扑结构\t125
4．2．2 无线传感器网络的节点结构\t126
4．3 蓝牙、Wi-Fi、ZigBee、NB-IoT在农业中的应用\t127
4．3．1 蓝牙\t127
4．3．2 Wi-Fi\t128
4．3．3 ZigBee\t128
4．3．4 NB-IoT\t128
4．4 农用无线传感器网络对比分析\t131
4．5 农业移动互联网\t132
本章小结\t133
本章参考文献\t133
第5章 农业信息处理技术\t134
5．1 农业传感器等结构化数据处理技术\t134
5．1．1 结构化数据与关系型数据库\t134
5．1．2 农业结构化数据\t135
5．1．3 数据挖掘\t136
5．1．4 数据挖掘在农业中的应用\t137
5．2 农业多媒体信息数据处理技术\t138
5．2．1 多媒体技术概述\t139
5．2．2 农业多媒体数据处理技术\t139
5．2．3 农业多媒体数据处理进展\t146
5．2．4 本节小结\t147
5．3 农业多源异构数据融合与处理技术\t148
5．3．1 多源异构数据概述\t148
5．3．2 数据融合基本过程\t149
5．3．3 数据融合处理算法\t149
5．3．4 数据融合技术在农业中的应用进展\t152
5．3．5 本节小结\t153
5．4 农业知识库构建技术\t153
5．4．1 知识库的基本概念\t153
5．4．2 知识库构建技术\t154
5．4．3 农业知识库\t155
5．4．4 本节小结\t156
5．5 农业海量数据存储与管理技术\t157
5．5．1 海量数据存储与管理相关技术\t157
5．5．2 农业海量数据存储与管理\t161
5．5．3 本节小结\t162
本章小结\t162
本章参考文献\t163
第6章 农业物联网技术集成\t168
6．1 农业物联网嵌入式平台\t168
6．1．1 感知与采集\t168
6．1．2 传输与通信\t170
6．1．3 嵌入式处理器控制\t172
6．1．4 嵌入式系统软硬件集成\t173
6．2 农业物联网智能监控平台\t174
6．2．1 物联网监测系统\t175
6．2．2 物联网软件平台\t177
6．2．3 物联网控制系统\t177
6．3 农业业务模型与云平台\t178
6．3．1 农业信息的采集与获取\t179
6．3．2 农业信息的智能处理\t180
6．3．3 农业信息的个性化服务推荐\t182
6．4 农产品物流与安全溯源\t184
6．4．1 农产品物流\t184
6．4．2 农产品安全溯源\t185
本章小结\t189
本章参考文献\t189
第7章 智慧渔业\t191
7．1 水产养殖业智慧需求\t191
7．2 智慧渔业概述\t192
7．2．1 内涵\t192
7．2．2 发展阶段\t192
7．2．3 发展趋势\t194
7．2．4 挑战\t195
7．3 智慧渔业技术\t196
7．3．1 智慧渔业技术概述\t196
7．3．2 水产大数据技术\t200
7．3．3 水产新一代人工智能\t202
7．3．4 水产机器人\t203
7．4 智慧渔业智能化解决方案\t204
7．4．1 智慧鱼塘\t204
7．4．2 智慧网箱\t206
7．4．3 智慧陆基工厂\t210
7．4．4 智慧鱼菜共生\t212
本章小结\t216
本章参考文献\t217
第8章 智慧畜牧\t218
8．1 畜牧业智能化需求\t218
8．2 智慧畜牧概述\t219
8．2．1 内涵\t219
8．2．2 发展阶段\t220
8．2．3 发展趋势\t220
8．2．4 挑战\t221
8．3 智慧畜牧主要技术\t221
8．3．1 传感技术\t221
8．3．2 测控技术\t222
8．3．3 预警防控技术\t223
8．3．4 机器人与智能装备\t223
8．4 智慧牧场解决方案\t224
8．4．1 智能养殖管理系统\t224
8．4．2 动物产品质量追溯系统\t225
8．4．3 动物卫生监督管理系统\t226
8．4．4 重大动物疫病预警系统\t227
8．4．5 畜牧生态环境监管系统\t227
8．4．6 智慧牧场管理系统\t227
8．4．7 动物流通监管系统\t228
本章小结\t228
本章参考文献\t228
第9章 智慧大田\t230
9．1 大田种植智能化需求\t230
9．2 智慧大田概述\t232
9．2．1 内涵\t232
9．2．2 发展阶段\t233
9．2．3 发展趋势\t234
9．2．4 挑战\t234
9．3 智慧大田种植技术\t235
9．3．1 激光平地技术\t235
9．3．2 无人机植保技术\t236
9．3．3 测土配方施肥技术\t236
9．3．4 大田种植物联网技术\t237
9．3．5 农机智慧调度技术\t240
9．3．6 采收智能作业机械装备技术\t240
本章小结\t242
本章参考文献\t242
第 10章 智慧园艺\t244
10．1 智能温室园艺及其智能化需求\t244
10．2 智能温室典型应用案例\t245
10．2．1 智能环境控制\t245
10．2．2 园艺智能识别\t248
10．2．3 园艺机器人\t250
10．2．4 园艺水肥一体化\t251
本章小结\t253
本章参考文献\t253
第 11章 农产品智慧物流\t256
11．1 智慧物流需求\t256
11．2 智慧物流内涵\t259
11．2．1 内涵\t259
11．2．2 智慧物流应用主要技术\t260
11．2．3 智慧物流发展趋势\t261
11．3 智慧物流应用系统\t262
11．3．1 智慧物流应用系统总体架构\t262
11．3．2 农产品配货管理系统\t265
11．3．3 农产品质量追溯系统\t268
11．3．4 农产品运输管理系统\t272
11．3．5 农产品采购交易系统\t273
11．4 智慧物流案例\t274
11．4．1 农产品温控物流智能系统业务需求\t274
11．4．2 农产品温控物流智能系统功能实现\t274
本章小结\t276
本章参考文献\t276
第 12章 农业物联网的发展趋势与前景展望\t278
12．1 农业物联网发展面临的机遇与挑战\t278
12．1．1 农业物联网发展面临的机遇\t278
12．1．2 农业物联网发展面临的挑战\t280
12．2 农业物联网的发展需求与趋势\t281
12．2．1 农业物联网的发展需求\t281
12．2．2 农业物联网的发展趋势\t283
12．3 农业物联网的发展对策与建议\t284
12．3．1 农业物联网的发展对策\t284
12．3．2 农业物联网的发展建议\t286
本章小结\t288
本章参考文献\t288