农业物联网与大数据服务技术【技术概述】

1.提出背景

信息技术与农业的深度融合发展，促进了物联网、云计算、大数据等新兴技术对农业领域的渗透，大量物联网采集、传输、控制等硬件设备，桌面、移动、嵌入式软件产品涌入农业生产、经营、服务等领域，促进了农业信息服务范围的快速扩张和服务时效的显著提升。但由于农业生产的地域性、季节性、周期性等特点约束，在农业物联网技术推广过程中迫切需要解决服务主体软硬件产品接口不统一、资源分散、服务缺乏针对性，服务受体需求差异大、IT技能水平低、成本承担能力弱等主要问题；同时市场经济条件下农业的分散经营和生产模式，使得市场竞争参与者对信息的依赖比任何时候都更为迫切，大数据技术和数据应用的支持让农业数据得到规模化、多样化、实现高效率运用，将助力现代农业的发展。

2.拟解决的主要问题

（1）农业信息采集与传输困难问题

采集困难。农业信息采集缺乏开放的设备接口、系统接口、数据接口，各类物联网设备协同能力不足，难以做到实时采集、高效集成和无缝对接，导致农业物联网大数据采集基础支撑不足。

传输困难。农业生产现场的基础网络条件薄弱，不同生产场景环境复杂多变，造成采集数据传输存在成本高实时性差等问题，难以满足农业物联网实时监测与数据在线服务的要求，对农业生产数据的网络传输与汇集能力支撑不足。

（2）农业信息孤立与应用滞后问题

农业领域条块分割、资源分散，在缺乏数据采集标准体系的情况下难以实现共享协作，无法适应农业领域多产业、跨地域、多成因、强关联的应用需求。目前，国内研究普遍专注多源、异构、大规模等特征的农业物联网数据整合，但缺乏对多维度数据间隐含关系的利用，整合多流于形式，难以满足农业领域多品种、多成因、强关联的应用需求。

农业数据利用率普遍较低，应用层次较浅。农业领域通过各类传感器、网络挖掘、仪器检测、人工观测等途径产生了大量数据，这些数据通常包含位置、时间、气象、土壤、作物营养等内容，数据项之间存在强弱不一的关联性，如作物营养状况可能与气象、土壤、灌溉、施肥、施药等多维度数据项存在直接或间接的因果关系，基于单一维度、传统算法的数据分析无法充分挖掘农业大数据潜在隐含价值，应用层次较浅。

（3）农业信息服务缺乏针对性问题

农业物联网大数据分析主要服务区域是农村，主要服务对象是农民，受农业生产具有地域性、季节性、周期性等特点约束，当前的农业信息服务普遍存在着信息质量低、不能满足农民现实生产需要，农民实际应用信息不多，信息服务与农业、农民、农村关联紧密度不高等问题。

3.成熟程度

团队在农业物联网与大数据分析方面开展了大量工作，重点进行了农业物联网设备接口技术集成、不同农业生产环境下物联网传输解决方案研究、农业大数据分析技术与产业应用。团队承担各类相关课题20余项，获得国家发明专利20余项，发表学术论文60余篇。已研发农业物联网与大数据精准服务平台-“绿云格平台”，覆盖了京津冀及农业主产区500个以上新型农业生产经营主体、农业园区、涉农企业，以及各级农业主管部门，打造了标准化生产、产业化经营和品牌化营销等农业物联网技术集成应用平台，实现了互联网+时代的农业生产经营新模式，提高了应用主体生产经营综合能力和核心竞争力，促进了农业资源的合理化利用，平均每亩节水10%以上、节约肥料成本10-20元、节约农药成本4-5元，同时节约农事操作的人力支出。

4.先进性

本技术先进性体现在以下几个方面：

（1）创新性地提出设施、大田、畜禽等多环境采集方法，主要包括农业数据传感体系、网络通信体系、传感适配体系、智能识别体系及软硬件资源接入系统，实现对结构化、半结构化、非结构化的海量数据的智能化识别、定位、跟踪、接入、传输、信号转换、监控、初步处理和管理等。

（2）针对农业大数据的数据海量、数据源异构、数据结构多样和数据变化快等特点，应用大数据去冗降噪、数据存储、融合技术、非结构化和半结构化数据的高效处理技术以及适合不同行业的大数据挖掘分析工具和开发环境等技术。

（3）构建了运行稳定、灵活扩展、响应及时的设备、数据和系统接口资源池。支持万余种市场成熟物联网设备；全类型、全格式数据库及数据文件；跨平台多终端信息系统的无障碍接入，实现了行业软硬件产品的高效集成和协同服务，极大提升我国农业软硬件行业的国际竞争力。

（4）通过移动互联网、物联网、云计算、大数据等现代信息技术与装备集成应用，为新型农业生产经营主体、农业园区、涉农企业等用户提供低门槛、低投入、零运维、高可用的个性化农技咨询、农业生产技术指导等信息服务，解决了信息化建设投入资金受限、一线生产人员文化水平偏低等现实问题，促进了农业新技术装备的快速落实和精准服务。

5.应用价值

本技术应用价值主要体现在以下方面：

（1）提升农产品品质。通过互联网设备和信息采集设备全面采集土壤、气象、水质、肥料、病虫害等各种信息，及时进行智能控制，减少病虫害发生，对水肥进行精准管理，让农作物在良好的环境中健康成长，提升农产品品质。

（2）提升农业精准服务水平。通过对气候、土壤和空气质量、作物成熟度，甚至是设备和劳动力的成本及可用性方面的实时数据收集，帮助农民在播种、施肥和收割作物等方面做出更明智的决策。

（3）提高农业生产管控智能化水平。采用云服务模式，在农业生产环境部署信息监控设备，实现生产现场数据的采集、传输；在云服务中心整合农业知识和采集的农情数据，实现农业生产需求信息快速处理、挖掘。

（4）改善粗放的农业生产经营管理方式。帮助合作社即时掌握农业生产与农业经济运行的状况，监测农业生产经营的成本收益变化，对经营过程中的收支记录进行持久化存储，并为农业生产经营活动提供分析决策，提高了农业企业事务监管的电子化、网络化水平，提高了工作效率，降低了运营成本。