農業物聯網應用體係結構與關鍵技術研究 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鄭紀業 著

圖書標籤:

• 農業物聯網
• 物聯網
• 農業技術
• 體係結構
• 關鍵技術
• 傳感器技術
• 數據分析
• 無綫通信
• 精準農業
• 智能農業

齣版社： 中國農業科學技術齣版社

ISBN：9787511631701

版次：1

商品編碼：12202037

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-08-01

用紙：膠版紙

頁數：111

字數：150000

正文語種：中文

內容簡介

　　《農業物聯網應用體係結構與關鍵技術研究》以所建立的係統能夠方便快捷地整閤底層異構感知網絡，降低開發農業物聯網係統的技術門檻，同時保證所建立的上層應用具有分布式、鬆耦閤及可共享等特性為目標，重點就農業物聯網應用體係結構及其關鍵技術進行瞭全麵闡述和總結。全書共分5章，內容包括國內外農業物聯網發展現狀、農業物聯網體係結構及其應用領域、農業物聯網接入層設計與實現、麵嚮服務的農業物聯網數據共享架構研究以及無綫傳感器網絡路由算法研究。

內頁插圖

目錄

1 緒論
1．1 研究的背景及意義
1．2 國內外研究現狀
1．3 存在問題分析
1．4 研究內容與創新點
1．5 研究方法與技術路綫圖

2 農業物聯網應用體係結構
2．1 農業物聯網概念及特徵
2．2 農業物聯網體係結構研究現狀
2．3 基於分層及協議配套的農業物聯網體係結構
2．4 農業物聯網的應用領域
2．5 農業物聯網發展趨勢
2．6 本章小結

3 農業物聯網接人層設計與實現
3．1 物聯網接入層概述
3．2 農業物聯網接入層設計
3．3 農業物聯網接入中間件實現
3．4 農業物聯網接入中間件測試
3．5 本章小結

4 麵嚮服務的農業物聯網數據共享架構設計與實現
4．1 引言
4．2 相關技術
4．3 麵嚮服務的農業物聯網數據共享平颱設計
4．4 服務設計與實現
4．5 本章小結

5 基於事件驅動的能量高效分簇路由協議算法研究
5．1 路由協議算法分類
5．2 典型路由協議分析
5．3 無綫傳感器網絡模型及信道模型
5．4 基於事件驅動的能量高效分簇路由協議算法（EDEEC）
5．5 算法仿真試驗
5．6 本章小結
參考文獻

前言/序言

　　物聯網（Internet of Things）最早是由麻省理工學院Ashton教授於1999年在研究RFID時提齣的，發展至今已成為各國構建經濟社會發展新模式和重塑國傢長期競爭力的先導領域。2008年年底，IBM提齣的“智慧地球”構想更是上升到瞭美國國傢發展戰略的高度，2009年，歐盟提齣“物聯網行動計劃”，日本政府啓動“i-Japan戰略2015”，韓國頒布《物聯網基礎設施構建基本規劃》。2009年，時任國務院總理溫傢寶視察無锡時提齣“感知中國”理念，使物聯網概念在國內引起高度重視，成為繼計算機、互聯網、移動通信之後新一輪信息産業浪潮的核心領域。
　　農業是物聯網技術的重點應用領域之一．也是物聯網技術應用需求最迫切、難度最大、集成性特徵最明顯的領域。目前，我國農業正處在從傳統農業嚮現代農業迅速推進的過程當中，現代農業的發展迫切需要集約化生産、自動化控製、信息化管理、電子化交易和係統化物流．這些內在需求迫切呼喚信息技術的支撐，物聯網浪潮的來臨為現代農業發展創造瞭前所未有的機遇。2013年以來，農業部啓動瞭農業物聯網區域示範工程，選擇有一定工作基礎的天津、上海、安徽三省市率先開展試點試驗工作，對於提升農業物聯網理論及應用水平，探索物聯網在農業領域的應用方嚮、發展模式及其重點領域，推動農業生産方式轉化，促進農民增收，具有十分重要的意義。
　　農業物聯網作為新的技術浪潮和戰略新興産業得到瞭我國黨和政府的高度重視，麵臨前所未有的發展機遇，但同時我國農業物聯網的發展正處於初級階段，農業物聯網技術、産品以及商業化運營模式都還不成熟。農業物聯網的發展仍然處於探索和經驗積纍過程中，已開展的絕大多數農業物聯網應用項目屬於試驗、示範性項目，農業物聯網的發展還存在許多挑戰性的問題。一方麵是底層感知設備多種多樣，接口各異，通信協議種類繁多，缺乏一個通用的上層控製軟件能夠方便、靈活地對底層的硬件設備進行簡易的配置和控製：另一方麵是目前農業物聯網係統平颱主要以垂直行業研發為主，平颱架構存在封閉化、耦閤度高和擴展性差等問題，使得企業之間的數據分享和服務協同變得異常睏難，形成瞭諸多“信息孤島”。
　　本書以所建立的係統能夠方便快捷地整閤底層異構感知網絡，降低開發農業物聯網係統的技術門檻，同時保證所建立的上層應用具有分布式、鬆耦閤及可共享等特性為目標，重點就農業物聯網應用體係結構及其關鍵技術進行瞭全麵闡述和總結。全書共分5章，內容包括國內外農業物聯網發展現狀、農業物聯網體係結構及其應用領域、農業物聯網接入層設計與實現、麵嚮服務的農業物聯網數據共享架構研究以及無綫傳感器網絡路由算法研究。為瞭全麵反映農業物聯網國內外最新研究成果，本書參考或引用瞭大量相關文獻，其中大多數已在書中注明齣處，但難免有所疏漏。在此，嚮有關作者和專傢錶示感謝，並對沒有標明齣處的作者錶示歉意。
　　本書還凝聚瞭許多農業信息領域科研人員的智慧和見解，我首先要感謝我的導師中國農業科學院農業信息研究所許世衛研究員，多年來他在科研工作中的教誨和指導讓我受益良多。對於農業物聯網研究過程中遇到的問題和睏惑，多次請教中國農業大學李道亮教授、山東科技大學房勝教授，他們的指點讓我茅塞頓開。感謝山東省農業科學院科技信息研究所阮懷軍研究員、崔太昌研究員、王磊副研究員，山東省水稻研究所李景嶺研究員、山東省農業科學院黨群工作處王誌誠研究員及中國農業科學院農業信息研究所各位老師的指導。感謝山東省農業科學院科技信息研究所王風雲副研究員、封文傑副研究員、劉延忠副研究員、張曉艷研究員、趙文祥研究員、唐研副研究員等同事的建議和幫助。
　　農業物聯網是一個復雜的係統工程，涉及電子、通信、計算機、農學等若乾學科和領域，除瞭理論、技術和方法外，工程實施和應用中遇到的問題會更多，由於作者水平有限，書中錯誤或不妥之處在所難免，誠懇希望同行和讀者批評指正。
　　作者
　　2017年5月

綠色脈動，智聯未來：探索現代農業的科技革新之路 在人類文明的長河中，農業始終是維係生存的基石。然而，隨著人口的激增、氣候變化的挑戰以及資源日益緊張的現實，傳統的耕作模式正麵臨前所未有的壓力。我們不再僅僅滿足於“吃飽”，更追求“吃好”，對農産品的品質、安全、可持續性提齣瞭更高的要求。正是在這樣的時代背景下，一股科技革新的浪潮正席捲全球農業領域，以一種前所未有的力量，重塑著我們對土地的認知，改變著我們收獲的方式。 本書將帶領您深入探尋這場正在發生的綠色革命。我們不再局限於對傳統農業種植、養殖經驗的傳承，而是將目光投嚮瞭那些能夠賦能農業、提升效率、優化産齣、並最終實現可持續發展的科技力量。這是一次關於農業的深度對話，一場關於未來如何耕種和收獲的全麵梳理。 第一篇：現代農業的“智慧之眼”——感知與連接 現代農業的革新，首先源於對土地、作物、牲畜以及生態環境的“看得見”和“說得上話”。這股能力，來源於強大的感知技術和高效的連接網絡。 土壤的細語，環境的低語：傳感器網絡的應用 想象一下，每一寸土地都有瞭自己的“體溫計”和“濕度計”，能夠實時匯報土壤的溫度、濕度、pH值、養分含量等關鍵信息。這不再是科幻小說裏的場景，而是如今傳感器技術為農業帶來的真實變革。我們將深入解析各類傳感器的原理與應用，從地下深處的土壤傳感器，到監測空氣濕度的溫濕度傳感器，再到識彆病蟲害的可見光和多光譜傳感器。它們如同現代農業的“智慧之眼”，將原本難以察覺的微小變化，轉化為可量化、可分析的數據，為精準施肥、精準灌溉、病蟲害預警提供瞭堅實的基礎。 我們還會探討這些傳感器如何構建成一個互聯互通的網絡。無綫通信技術，如低功耗廣域網（LPWAN）、藍牙、Wi-Fi等，使得海量傳感器的數據能夠被實時采集並傳輸。我們將詳細解讀這些通信技術在農業場景下的優勢與劣勢，以及如何根據不同的應用需求進行最優選擇，構建穩定、可靠、低成本的農業物聯網感知體係。 天空的哨兵，地麵的衛士：無人機與機器人技術的賦能 從高處俯瞰，無人機正成為農業生産的“新眼睛”。它們搭載高清攝像頭、多光譜相機、熱成像儀等，能夠高效地對大麵積農田進行航拍監測，識彆作物長勢、葉片健康狀況、病蟲害發生區域，甚至是估算産量。本書將詳細介紹不同類型農業無人機的設計、性能參數以及實際應用案例，包括植保無人機、測繪無人機、授粉無人機等，並探討其在精準施藥、減少農藥使用、降低勞動強度方麵的顯著優勢。 與此同時，地麵上的機器人也在悄然改變著農業的形態。自動化播種機、精準施肥機器人、智能采摘機器人、除草機器人等，正逐步替代繁重、重復的人工勞動。我們將剖析這些農業機器人的核心技術，如路徑規劃、視覺識彆、力控抓取等，並分析它們在提高生産效率、保障農産品質量、解決勞動力短缺問題上的巨大潛力。 氣候的預言傢，市場的晴雨錶：氣象站與大數據平颱的構建 農業生産對氣候條件極為敏感。建立高精度的區域性氣象監測網絡，能夠實時獲取溫度、濕度、降雨量、風速、光照強度等氣象數據，為農民提供精準的天氣預報和氣候變化趨勢分析，幫助他們閤理安排播種、施肥、灌溉、收割等關鍵農事活動，最大限度地降低自然災害帶來的損失。 然而，僅僅收集數據是不夠的。將傳感器、無人機、機器人等各個節點産生的大量數據匯聚整閤，並利用大數據分析技術進行深度挖掘，纔能釋放其真正的價值。本書將探討如何構建集數據采集、存儲、處理、分析、可視化於一體的農業大數據平颱。通過對海量曆史數據和實時數據的分析，我們可以發現作物生長規律、病蟲害發生規律、産量預測模型，為農業生産決策提供科學依據，甚至預測市場需求，優化農産品供應鏈。 第二篇：智能決策與精準管理——農業生産的“大腦” 數據是基礎，但最終的目標是實現智能化決策和精準化管理。這需要先進的算法、模型和平颱來支撐。 作物身份證：精準溯源與質量追溯體係的建立 消費者對食品安全的關注度日益提升，“從田間到餐桌”的全程可追溯性成為瞭市場需求。我們將深入探討如何利用物聯網技術、區塊鏈技術等，構建一套完整的農産品質量追溯體係。從種子、肥料、農藥的投入，到播種、生長、采摘、加工、運輸、銷售的每一個環節，都能夠被清晰地記錄、存儲和查詢。這不僅能夠保障消費者的知情權和選擇權，更能提升農産品的品牌價值，促進農業的健康發展。 “因地製宜”的精髓：智能決策支持係統的設計與應用 土地不是單一的，作物也不是韆篇一律的。每一塊土地的土壤特性、微氣候、曆史産量都可能不同，每一株作物在不同的生長階段也需要不同的關照。智能決策支持係統（DSS）正是為瞭解決這一難題而生。本書將詳細介紹DSS的核心構成，包括數據輸入模塊、知識庫、推理引擎、決策輸齣模塊等。我們將解析如何將傳感器數據、氣象數據、土壤數據、作物生長模型等融入其中，通過人工智能算法，為農民提供個性化的農事建議，例如：何時澆水最閤適？施肥的種類和用量該如何調整？何時是最佳的收獲期？這些由“大腦”發齣的智慧指令，將大大提升農業生産的精準度和效率。 病蟲害的“剋星”：預警與防治的智能化升級 病蟲害是農業生産中的一大頑疾，一旦爆發，可能造成巨大的經濟損失。通過物聯網傳感器實時監測作物葉片顔色、溫度、濕度等環境因素，結閤機器學習模型對病蟲害的發生概率進行預測。當監測到潛在的風險時，係統能夠提前發齣預警，並根據具體情況推薦最優的防治方案，例如精準施藥、生物防治等。我們將探討如何構建智能化的病蟲害預警與防治平颱，實現從被動應對到主動預防的轉變。 資源管理的“管傢”：水肥一體化與精準灌溉技術的實踐 水和肥料是農業生産的生命綫，但它們的過度使用不僅會造成資源浪費，還會對環境造成汙染。水肥一體化技術，通過一套集成的係統，將灌溉和施肥結閤起來，根據作物的實時需求，精確地輸送適量的水和養分。本書將深入解析水肥一體化係統的構成，包括輸水管道、滴灌裝置、施肥罐、控製器等，並探討如何利用傳感器數據和作物生長模型，實現對水肥的智能化調控，達到節水、節肥、增産、提質的綜閤效益。 第三篇：挑戰與展望——可持續農業的未來之路 科技的力量是巨大的，但農業的發展也麵臨著諸多挑戰，需要我們不斷探索和創新。 從“接入”到“融閤”：構建協同共生的農業生態係統 未來的農業，不再是孤立的生産環節，而是一個相互連接、協同工作的生態係統。從育種、種植、養殖、加工、流通到消費，每一個環節都應該信息互通，高效協作。本書將探討如何打破數據孤島，構建開放、共享的農業信息平颱，促進不同主體之間的信息流動和資源整閤，形成良性循環。 技術賦能，人纔先行：農業科技人纔的培養與發展 再先進的技術，也需要有懂得運用它的人。農業科技的推廣與落地，離不開懂技術、懂農業的復閤型人纔。我們將討論如何加強農業科技教育，培養具備物聯網、大數據、人工智能等知識的跨領域人纔，並為現有農業從業人員提供技能培訓，讓他們能夠擁抱新技術，適應新變化。 綠色發展，倫理考量：科技應用於農業的深層思考 科技的進步，必須以可持續發展和人類福祉為導嚮。在追求效率和産量的同時，我們還需要關注生物多樣性保護、生態環境影響、數據安全與隱私保護等問題。本書將引導讀者思考，如何在應用先進技術的同時，堅守農業的綠色發展理念，實現經濟效益、社會效益和環境效益的統一。 我們相信，通過對現代農業科技的深入瞭解和積極應用，我們能夠構建一個更加高效、精準、可持續的農業未來。這是一個充滿希望的時代，一個讓科技真正脈動在田野上，讓智慧的光芒照亮農業每一個角落的時代。讓我們一同踏上這場科技革新的探索之旅，共同擘畫綠色農業的美好藍圖。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀質感相當齣色，紙張的選取和印刷的清晰度都達到瞭相當高的水準，這對於一本需要反復查閱的專業書籍來說至關重要。長時間閱讀下來，眼睛的疲勞感明顯減輕，這使得我可以更長時間地沉浸在復雜的概念和模型之中。我特彆留意到書中圖錶的排版，即使是那些涉及多層級係統架構的示意圖，綫條依然銳利，標注清晰易懂，沒有齣現任何墨跡暈染或文字重疊的現象。這體現瞭齣版團隊在細節處理上的專業素養。一本優秀的工具書或學術專著，其物理形態必須服務於內容傳播的效率，而這本書在這方麵做得非常到位，它為讀者提供瞭一個舒適且高效的學習媒介。這種對閱讀體驗的尊重，讓我對作者和編者給予瞭極高的評價，因為他們明白，即便是最硬核的知識，也需要一個優秀的載體去承載。

評分☆☆☆☆☆

從整體的厚重感和內頁的豐富程度來看，這本書顯然投入瞭巨大的心血進行內容的廣度和深度的拓展。它散發著一種“百科全書式”的潛質，暗示著它不僅涵蓋瞭理論的構建，更有可能深入到實際操作層麵和未來趨勢的展望。這種豐富的體量本身就構成瞭一種無聲的承諾：它試圖成為該領域內讀者可以長期依賴的參考寶典。我能想象，在未來的研究或項目實施過程中，我會有無數次需要翻開它，去核對某個標準參數、探究某個技術選型的背景依據，或者僅僅是迴顧某個關鍵架構的整體布局。這種“耐用性”和“參考價值”是衡量一本專業書籍價值的核心標準，而這本書的外在錶徵，已經強烈地傳遞齣這種潛力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我留下瞭深刻的第一印象。那種深沉的藍色調，搭配著一些簡潔的幾何綫條和科技感的圖標，讓人一眼就能感受到它蘊含的專業性和前瞻性。盡管我還沒有深入研讀內文，但這種視覺語言成功地傳遞齣一種“嚴謹的學術探索與前沿技術的交匯”的信號。封麵上那幾個精心挑選的關鍵詞，比如“融閤”、“智能感知”和“數據驅動”，無疑是點睛之筆，它們在不暴露具體內容細節的前提下，極大地激發瞭我對這本書所能揭示的農業未來圖景的好奇心。它不是那種花哨的科普讀物，更像是為那些真正想在領域內深耕的專業人士準備的“工具箱鑰匙”。我期待它能在信息組織和結構邏輯上，也像它的封麵一樣，做到條理清晰、重點突齣，能有效引導我構建起對整個農業技術生態係統的宏觀認知框架。這種外觀上的精心雕琢，無疑是齣版方對內容質量的一種無聲承諾。

評分☆☆☆☆☆

初次翻閱的感受是，這本書的語言風格似乎非常紮實，它沒有使用過多華麗或煽情的辭藻，而是采取瞭一種直擊核心、論據詳實的敘述方式。這種“去魅”的敘事策略，對於理解技術領域的復雜原理至關重要，因為它要求讀者必須集中注意力去消化每一個術語和邏輯推導。我感受到瞭一種強烈的學術氛圍，仿佛置身於一場高水平的研討會現場，作者正以不容置疑的權威性闡述著他們的研究發現。這種嚴謹的文字風格，預示著書中的論述必然是經過瞭嚴密論證和反復驗證的，而非空中樓閣式的臆想。對於希望從理論基礎層麵打下堅實基礎的讀者而言，這種直接、毫不妥協的錶達方式，恰恰是最寶貴的財富，它避免瞭因過度簡化而導緻的理解偏差。

評分☆☆☆☆☆

這本書的版式設計在邏輯組織上錶現齣瞭極高的智慧。雖然內容本身可能涉及多個相互關聯又彼此獨立的子係統，但章節之間的過渡銜接卻顯得自然流暢，仿佛是在引導讀者進行一次精心規劃的認知旅程。我在某些章節的布局中，觀察到瞭一些巧妙的留白和重點區域的加粗處理，這無疑是作者在引導讀者的注意力，確保讀者不會在海量的信息流中迷失方嚮。它似乎在說：“請注意，這裏的概念是後續討論的基石。”這種對閱讀流程的細緻掌控，極大地提升瞭信息吸收的效率。對於需要跨越不同技術棧進行學習的讀者來說，這種結構上的清晰導嚮性，比單純羅列知識點要重要得多，它構建瞭一個連貫的知識地圖。