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伴隨著互聯網技術、智慧傳感技術和人工智慧技術的發展，物聯網技術應運而生，物聯網技術與農業領域應用的緊密結合，形成了農業物聯網，以農業物聯網技術為支撐和手段，隨之發展起來的集約、高產、優質、高效、低耗、生態和安全的一種現代農業模式與形態即為智慧農業。本書從物聯網與智慧農業內涵出發，詳細闡述了農業物聯網技術架構及農業智慧感測器、農業資訊傳輸技術、農業資訊處理技術、農業物聯網技術集成等關鍵技術，並對智慧農業中的主要分支領域――智慧漁業、智慧畜牧、智慧大田、智慧園藝及農產品智慧物流進行了全面的介紹，最後對農業物聯
作者簡介
李道亮 , 中國農業大學信息與電氣工程學院教授，博士生導師，教育部長江學者特聘教授，研究方向為農業智能信息處理與農業農村信息化；任國家數字漁業創新中心主任、北京市農業物聯網工程技術研究中心主任、農業農村部農業農村信息化專家咨詢委員會副主任委員；入選國家萬人計劃、科技部中青年科技領軍人才、農業農村部杰出科研人才、教育部新世紀人才，是全國創新爭先獎、中國青年科技獎、全國優秀科技工作者獲得者；現任國際信息處理聯合會農業信息處理分會主席，Information Processing in Agriculture主編，中國漁業物聯網與大數據產業技術創新聯盟（現中國數字漁業協同創新平臺）執行理事長，作為第一完成人獲國家科技進步二等獎1項、省部級科技進步一等獎3項、全國創新爭先獎1項，獲授權國家發明專利30項，出版專著9部，以第一作者或通訊作者發表SCI 論文129篇，EI論文179篇，制定國家標準4項、行業和地方標準7項；研究成果“水產集約化養殖精準測控技術”入選2019中國智能制造十大科技進展。
目次
第 1章 物聯網與智能農業的內涵 001
1．1 物聯網 001
1．1．1 概念與內涵 001
1．1．2 主要技術特征 002
1．1．3 面臨的主要挑戰 004
1．2 農業物聯網 006
1．2．1 概念與內涵 006
1．2．2 關鍵技術特征 007
1．2．3 面臨的主要挑戰 010
1．3 智能農業 012
1．3．1 概念與內涵 012
1．3．2 農業農村智能產業體系 013
1．3．3 農業農村智能產業體系特征 014
1．3．4 面臨的主要挑戰 016
1．4 物聯網與智能農業的關係 020
1．4．1 重要技術支撐 020
1．4．2 重要應用 022
1．4．3 現代農業發展制高點 025
本章小結 028
本章參考文獻 029
第 2章 農業物聯網技術架構 030
2．1 農業物聯網技術架構概述 030
2．2 農業信息感知技術 032
2．2．1 農業個體標識技術 032
2．2．2 農業信息感知機理與工藝 033
2．3 農業信息傳輸技術 034
2．3．1 農業現場總線技術 034
2．3．2 農業無線傳感器網絡 035
2．4 農業信息處理技術 036
2．4．1 基於農業物聯網的大數據技術 036
2．4．2 基於農業物聯網的人工智能技術 038
2．5 農業物聯網技術的集成與應用 039
2．5．1 農業物聯網嵌入式平臺與智能裝備 039
2．5．2 農業環境智能監控與決策平臺 040
2．5．3 農業業務模型與云平臺 041
2．5．4 農產品物流與安全溯源 041
本章小結 042
本章參考文獻 043
第3章 農業智能傳感器 046
3．1 農業環境傳感器 046
3．1．1 水質智能感知類傳感器 046
3．1．2 土壤信息感知類傳感器 070
3．1．3 環境小氣候信息感知類傳感器 087
3．2 農業動植物表型信息感知傳感器 092
3．2．1 動物表型信息感知傳感器 092
3．2．2 植物表型信息感知傳感器 100
3．3 農業裝備和設施傳感器 102
3．3．1 工作狀態傳感器 102
3．3．2 故障傳感器 103
3．3．3 位姿傳感器 106
3．3．4 位置傳感器 107
3．4 農業視覺傳感器 110
3．4．1 單目視覺傳感器 110
3．4．2 多目視覺傳感器 113
本章小結 116
本章參考文獻 117
第4章 農業信息傳輸技術 124
4．1 農業無線傳感器網絡概述 124
4．2 農業無線傳感器網絡的體系結構 125
4．2．1 無線傳感器網絡的拓撲結構 125
4．2．2 無線傳感器網絡的節點結構 126
4．3 藍牙、Wi-Fi、ZigBee、NB-IoT在農業中的應用 127
4．3．1 藍牙 127
4．3．2 Wi-Fi 128
4．3．3 ZigBee 128
4．3．4 NB-IoT 128
4．4 農用無線傳感器網絡對比分析 131
4．5 農業移動互聯網 132
本章小結 133
本章參考文獻 133
第5章 農業信息處理技術 134
5．1 農業傳感器等結構化數據處理技術 134
5．1．1 結構化數據與關係型數據庫 134
5．1．2 農業結構化數據 135
5．1．3 數據挖掘 136
5．1．4 數據挖掘在農業中的應用 137
5．2 農業多媒體信息數據處理技術 138
5．2．1 多媒體技術概述 139
5．2．2 農業多媒體數據處理技術 139
5．2．3 農業多媒體數據處理進展 146
5．2．4 本節小結 147
5．3 農業多源異構數據融合與處理技術 148
5．3．1 多源異構數據概述 148
5．3．2 數據融合基本過程 149
5．3．3 數據融合處理算法 149
5．3．4 數據融合技術在農業中的應用進展 152
5．3．5 本節小結 153
5．4 農業知識庫構建技術 153
5．4．1 知識庫的基本概念 153
5．4．2 知識庫構建技術 154
5．4．3 農業知識庫 155
5．4．4 本節小結 156
5．5 農業海量數據存儲與管理技術 157
5．5．1 海量數據存儲與管理相關技術 157
5．5．2 農業海量數據存儲與管理 161
5．5．3 本節小結 162
本章小結 162
本章參考文獻 163
第6章 農業物聯網技術集成 168
6．1 農業物聯網嵌入式平臺 168
6．1．1 感知與采集 168
6．1．2 傳輸與通信 170
6．1．3 嵌入式處理器控制 172
6．1．4 嵌入式系統軟硬件集成 173
6．2 農業物聯網智能監控平臺 174
6．2．1 物聯網監測系統 175
6．2．2 物聯網軟件平臺 177
6．2．3 物聯網控制系統 177
6．3 農業業務模型與云平臺 178
6．3．1 農業信息的采集與獲取 179
6．3．2 農業信息的智能處理 180
6．3．3 農業信息的個性化服務推薦 182
6．4 農產品物流與安全溯源 184
6．4．1 農產品物流 184
6．4．2 農產品安全溯源 185
本章小結 189
本章參考文獻 189
第7章 智能漁業 191
7．1 水產養殖業智能需求 191
7．2 智能漁業概述 192
7．2．1 內涵 192
7．2．2 發展階段 192
7．2．3 發展趨勢 194
7．2．4 挑戰 195
7．3 智能漁業技術 196
7．3．1 智能漁業技術概述 196
7．3．2 水產大數據技術 200
7．3．3 水產新一代人工智能 202
7．3．4 水產機器人 203
7．4 智能漁業智能化解決方案 204
7．4．1 智能魚塘 204
7．4．2 智能網箱 206
7．4．3 智能陸基工廠 210
7．4．4 智能魚菜共生 212
本章小結 216
本章參考文獻 217
第8章 智能畜牧 218
8．1 畜牧業智能化需求 218
8．2 智能畜牧概述 219
8．2．1 內涵 219
8．2．2 發展階段 220
8．2．3 發展趨勢 220
8．2．4 挑戰 221
8．3 智能畜牧主要技術 221
8．3．1 傳感技術 221
8．3．2 測控技術 222
8．3．3 預警防控技術 223
8．3．4 機器人與智能裝備 223
8．4 智能牧場解決方案 224
8．4．1 智能養殖管理系統 224
8．4．2 動物產質量量追溯系統 225
8．4．3 動物衛生監督管理系統 226
8．4．4 重大動物疫病預警系統 227
8．4．5 畜牧生態環境監管系統 227
8．4．6 智能牧場管理系統 227
8．4．7 動物流通監管系統 228
本章小結 228
本章參考文獻 228
第9章 智能大田 230
9．1 大田種植智能化需求 230
9．2 智能大田概述 232
9．2．1 內涵 232
9．2．2 發展階段 233
9．2．3 發展趨勢 234
9．2．4 挑戰 234
9．3 智能大田種植技術 235
9．3．1 激光平地技術 235
9．3．2 無人機植保技術 236
9．3．3 測土配方施肥技術 236
9．3．4 大田種植物聯網技術 237
9．3．5 農機智能調度技術 240
9．3．6 采收智能作業機械裝備技術 240
本章小結 242
本章參考文獻 242
第 10章 智能園藝 244
10．1 智能溫室園藝及其智能化需求 244
10．2 智能溫室典型應用案例 245
10．2．1 智能環境控制 245
10．2．2 園藝智能識別 248
10．2．3 園藝機器人 250
10．2．4 園藝水肥一體化 251
本章小結 253
本章參考文獻 253
第 11章 農產品智能物流 256
11．1 智能物流需求 256
11．2 智能物流內涵 259
11．2．1 內涵 259
11．2．2 智能物流應用主要技術 260
11．2．3 智能物流發展趨勢 261
11．3 智能物流應用系統 262
11．3．1 智能物流應用系統總體架構 262
11．3．2 農產品配貨管理系統 265
11．3．3 農產質量量追溯系統 268
11．3．4 農產品運輸管理系統 272
11．3．5 農產品采購交易系統 273
11．4 智能物流案例 274
11．4．1 農產品溫控物流智能系統業務需求 274
11．4．2 農產品溫控物流智能系統功能實現 274
本章小結 276
本章參考文獻 276
第 12章 農業物聯網的發展趨勢與前景展望 278
12．1 農業物聯網發展面臨的機遇與挑戰 278
12．1．1 農業物聯網發展面臨的機遇 278
12．1．2 農業物聯網發展面臨的挑戰 280
12．2 農業物聯網的發展需求與趨勢 281
12．2．1 農業物聯網的發展需求 281
12．2．2 農業物聯網的發展趨勢 283
12．3 農業物聯網的發展對策與建議 284
12．3．1 農業物聯網的發展對策 284
12．3．2 農業物聯網的發展建議 286
本章小結 288
本章參考文獻 288
1．1 物聯網 001
1．1．1 概念與內涵 001
1．1．2 主要技術特征 002
1．1．3 面臨的主要挑戰 004
1．2 農業物聯網 006
1．2．1 概念與內涵 006
1．2．2 關鍵技術特征 007
1．2．3 面臨的主要挑戰 010
1．3 智能農業 012
1．3．1 概念與內涵 012
1．3．2 農業農村智能產業體系 013
1．3．3 農業農村智能產業體系特征 014
1．3．4 面臨的主要挑戰 016
1．4 物聯網與智能農業的關係 020
1．4．1 重要技術支撐 020
1．4．2 重要應用 022
1．4．3 現代農業發展制高點 025
本章小結 028
本章參考文獻 029
第 2章 農業物聯網技術架構 030
2．1 農業物聯網技術架構概述 030
2．2 農業信息感知技術 032
2．2．1 農業個體標識技術 032
2．2．2 農業信息感知機理與工藝 033
2．3 農業信息傳輸技術 034
2．3．1 農業現場總線技術 034
2．3．2 農業無線傳感器網絡 035
2．4 農業信息處理技術 036
2．4．1 基於農業物聯網的大數據技術 036
2．4．2 基於農業物聯網的人工智能技術 038
2．5 農業物聯網技術的集成與應用 039
2．5．1 農業物聯網嵌入式平臺與智能裝備 039
2．5．2 農業環境智能監控與決策平臺 040
2．5．3 農業業務模型與云平臺 041
2．5．4 農產品物流與安全溯源 041
本章小結 042
本章參考文獻 043
第3章 農業智能傳感器 046
3．1 農業環境傳感器 046
3．1．1 水質智能感知類傳感器 046
3．1．2 土壤信息感知類傳感器 070
3．1．3 環境小氣候信息感知類傳感器 087
3．2 農業動植物表型信息感知傳感器 092
3．2．1 動物表型信息感知傳感器 092
3．2．2 植物表型信息感知傳感器 100
3．3 農業裝備和設施傳感器 102
3．3．1 工作狀態傳感器 102
3．3．2 故障傳感器 103
3．3．3 位姿傳感器 106
3．3．4 位置傳感器 107
3．4 農業視覺傳感器 110
3．4．1 單目視覺傳感器 110
3．4．2 多目視覺傳感器 113
本章小結 116
本章參考文獻 117
第4章 農業信息傳輸技術 124
4．1 農業無線傳感器網絡概述 124
4．2 農業無線傳感器網絡的體系結構 125
4．2．1 無線傳感器網絡的拓撲結構 125
4．2．2 無線傳感器網絡的節點結構 126
4．3 藍牙、Wi-Fi、ZigBee、NB-IoT在農業中的應用 127
4．3．1 藍牙 127
4．3．2 Wi-Fi 128
4．3．3 ZigBee 128
4．3．4 NB-IoT 128
4．4 農用無線傳感器網絡對比分析 131
4．5 農業移動互聯網 132
本章小結 133
本章參考文獻 133
第5章 農業信息處理技術 134
5．1 農業傳感器等結構化數據處理技術 134
5．1．1 結構化數據與關係型數據庫 134
5．1．2 農業結構化數據 135
5．1．3 數據挖掘 136
5．1．4 數據挖掘在農業中的應用 137
5．2 農業多媒體信息數據處理技術 138
5．2．1 多媒體技術概述 139
5．2．2 農業多媒體數據處理技術 139
5．2．3 農業多媒體數據處理進展 146
5．2．4 本節小結 147
5．3 農業多源異構數據融合與處理技術 148
5．3．1 多源異構數據概述 148
5．3．2 數據融合基本過程 149
5．3．3 數據融合處理算法 149
5．3．4 數據融合技術在農業中的應用進展 152
5．3．5 本節小結 153
5．4 農業知識庫構建技術 153
5．4．1 知識庫的基本概念 153
5．4．2 知識庫構建技術 154
5．4．3 農業知識庫 155
5．4．4 本節小結 156
5．5 農業海量數據存儲與管理技術 157
5．5．1 海量數據存儲與管理相關技術 157
5．5．2 農業海量數據存儲與管理 161
5．5．3 本節小結 162
本章小結 162
本章參考文獻 163
第6章 農業物聯網技術集成 168
6．1 農業物聯網嵌入式平臺 168
6．1．1 感知與采集 168
6．1．2 傳輸與通信 170
6．1．3 嵌入式處理器控制 172
6．1．4 嵌入式系統軟硬件集成 173
6．2 農業物聯網智能監控平臺 174
6．2．1 物聯網監測系統 175
6．2．2 物聯網軟件平臺 177
6．2．3 物聯網控制系統 177
6．3 農業業務模型與云平臺 178
6．3．1 農業信息的采集與獲取 179
6．3．2 農業信息的智能處理 180
6．3．3 農業信息的個性化服務推薦 182
6．4 農產品物流與安全溯源 184
6．4．1 農產品物流 184
6．4．2 農產品安全溯源 185
本章小結 189
本章參考文獻 189
第7章 智能漁業 191
7．1 水產養殖業智能需求 191
7．2 智能漁業概述 192
7．2．1 內涵 192
7．2．2 發展階段 192
7．2．3 發展趨勢 194
7．2．4 挑戰 195
7．3 智能漁業技術 196
7．3．1 智能漁業技術概述 196
7．3．2 水產大數據技術 200
7．3．3 水產新一代人工智能 202
7．3．4 水產機器人 203
7．4 智能漁業智能化解決方案 204
7．4．1 智能魚塘 204
7．4．2 智能網箱 206
7．4．3 智能陸基工廠 210
7．4．4 智能魚菜共生 212
本章小結 216
本章參考文獻 217
第8章 智能畜牧 218
8．1 畜牧業智能化需求 218
8．2 智能畜牧概述 219
8．2．1 內涵 219
8．2．2 發展階段 220
8．2．3 發展趨勢 220
8．2．4 挑戰 221
8．3 智能畜牧主要技術 221
8．3．1 傳感技術 221
8．3．2 測控技術 222
8．3．3 預警防控技術 223
8．3．4 機器人與智能裝備 223
8．4 智能牧場解決方案 224
8．4．1 智能養殖管理系統 224
8．4．2 動物產質量量追溯系統 225
8．4．3 動物衛生監督管理系統 226
8．4．4 重大動物疫病預警系統 227
8．4．5 畜牧生態環境監管系統 227
8．4．6 智能牧場管理系統 227
8．4．7 動物流通監管系統 228
本章小結 228
本章參考文獻 228
第9章 智能大田 230
9．1 大田種植智能化需求 230
9．2 智能大田概述 232
9．2．1 內涵 232
9．2．2 發展階段 233
9．2．3 發展趨勢 234
9．2．4 挑戰 234
9．3 智能大田種植技術 235
9．3．1 激光平地技術 235
9．3．2 無人機植保技術 236
9．3．3 測土配方施肥技術 236
9．3．4 大田種植物聯網技術 237
9．3．5 農機智能調度技術 240
9．3．6 采收智能作業機械裝備技術 240
本章小結 242
本章參考文獻 242
第 10章 智能園藝 244
10．1 智能溫室園藝及其智能化需求 244
10．2 智能溫室典型應用案例 245
10．2．1 智能環境控制 245
10．2．2 園藝智能識別 248
10．2．3 園藝機器人 250
10．2．4 園藝水肥一體化 251
本章小結 253
本章參考文獻 253
第 11章 農產品智能物流 256
11．1 智能物流需求 256
11．2 智能物流內涵 259
11．2．1 內涵 259
11．2．2 智能物流應用主要技術 260
11．2．3 智能物流發展趨勢 261
11．3 智能物流應用系統 262
11．3．1 智能物流應用系統總體架構 262
11．3．2 農產品配貨管理系統 265
11．3．3 農產質量量追溯系統 268
11．3．4 農產品運輸管理系統 272
11．3．5 農產品采購交易系統 273
11．4 智能物流案例 274
11．4．1 農產品溫控物流智能系統業務需求 274
11．4．2 農產品溫控物流智能系統功能實現 274
本章小結 276
本章參考文獻 276
第 12章 農業物聯網的發展趨勢與前景展望 278
12．1 農業物聯網發展面臨的機遇與挑戰 278
12．1．1 農業物聯網發展面臨的機遇 278
12．1．2 農業物聯網發展面臨的挑戰 280
12．2 農業物聯網的發展需求與趨勢 281
12．2．1 農業物聯網的發展需求 281
12．2．2 農業物聯網的發展趨勢 283
12．3 農業物聯網的發展對策與建議 284
12．3．1 農業物聯網的發展對策 284
12．3．2 農業物聯網的發展建議 286
本章小結 288
本章參考文獻 288
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