基于物联网的智能农业系统应用(答辩版)

中国地质大学（北京） 大学生创新创业训练计划项目

申 请 书

项目归类: □ A创新实验 □ B实验室开放

■ C创业训练 □ D创业实践

项目名称：基于物联网的智能农业系统应用 项目负责人： 所在学院： 联系电话： 电子邮箱： 指导教师： 申请日期：2014年2月28日 — 2 —

填写说明 一、《申请书》要按顺序逐项填写，表达要清楚，要求除签字外必须用电脑输入，用A4纸打印，于左侧装订成册。 二、指导教师要签署意见并签名，实验室（中心）签署意见（不依托实验平台除外）、学院评审后要在申请书上签署书面意见，并加盖学院公章。 三、项目来源：学生自主立题指学生利用所学知识设立的设想，实验室课题指实验室发布的研究课题指南或实验室教师提出的实验设想、方案、计划等；科学研究专指教师科研课题或子课题。 四、项目依托：指项目完成所依托的平台载体，凡是借助实验室完成的项目均为依托实验室平台，需在实践基地、厂矿、企业等均为依托社会资源，无需进行实验、测试且为教师科研项目均填写科学研究。 五、项目类别：实验课题型指实验室定期发布教学计划以外的综合型、设计型、创新型自选实验课题，鼓励学生进行创新设计实验、仪器或模型制作，设备改造、软件设计等；参与科研型指学生参与教师的科学研究活动，自主或合作完成研究任务；科技活动型指学生自行拟定科技活动课题，可结合实验室（基地）的条件或依托其他社会资源完成；人文素质与能力培养型指结合学生社团或兴趣爱好者协会的活动内容，学生在校内各人文素质教育基地自主进行的素质与能力培养过程的项目。 六、实验室工作量、实验中心意见：不依托实验室平台的项目可不填。 七、本申请书要求纸质一式二份，同时上报电子版。 — 3 —

项目名称 基于物联网的智能农业系统应用 申请经费 2500 起止时间 2014年6月至2015年5月 项目来源 ■ 学生自主立题 □ 实验室课题 □ 科学研究 项目依托 □ 实验室平台 ■ 教师科研 □ 社会资源 □ 其它 项目类别 □ 实验课题型 ■ 参与科研型□ 科技活动型 □ 人文素质与能力培养型 项目级别 ■国家级 □北京市级 □校级 项目等级 ■重点 □一般 实验室工作量 学时 其它工作量 学时

参加人员

姓名 学号 专业 分工 联系电话 负责人

其它成员

指导教师 姓名 职称 E-mail 所在单位 联系电话 — 4 —

一、立项依据（包括背景分析及研究意义） 1.1 传统农业面临的问题 我国人口占世界总人口的22%，耕地面积只占世界耕地面积的7%。随着经济的飞速发展,人民生活水平不断提高，资源短缺、环境恶化与人口剧增的矛盾却越来越突出。特别是我国加入世贸组织后,国外价格低廉的优质农副产品源源不断地流入我国,这对我国的农产品市场构成极大威胁。因此,如何提高我国农产品的质量和生产效率,如何对大面积土地的规模化耕种实施信息技术指导下科学的精确管理,是一个既前沿又当务之急的科研课题。而现实情况是，粗放的管理与滥用化肥，其低效益与环境污染令人惊叹。 传统农业生产的物质技术手段落后，主要是依靠人力、畜力和各种手工工具以及一些简单机械。在现实中主要存在的问题是： (1)农业科技含量、装备水平相对滞后， (2)农业生产存在污染和浪费，据农业、水利部门测算，我国每年农业所消耗化肥、农药和水资源量都在飞速增长，数据惊人，农业的污染问题困扰着不少乡村，不少农民群众饮水安全受到影响。 (3)农业产出少、农民收入低 (4)农产品的品种少 依靠和使用着这些落后的生产工具和生产技术维持着简单再生产，农业生产率低下，农业的产量增长缓慢，农业得不到很好的发展，这从而又反过来阻碍了农业技术的进步以及生产工具的创新。于是，传统农业的自身发展陷入恶性循环之中。传统农业在向现代农业发展过程中面临着确保农产品总量、调整农业产业结构、改善农产品品质和质量、生产效益低下、资源严重不足且利用率低、环境污染等问题而不能适应农业持续发展的需要。因此,关于智能农业技术的研究，显得非常必要与重要。

1.2 智能农业发展现状 智能农业是当今世界农业发展的新潮流，是由信息技术支持的根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统，其基本涵义是根据作物生长的土壤性状，调节对作物的投入，即一方面查清田块内部的土壤性状与生产力空间变异，另一方面确定农作物的生产目标，进行定位的“系统诊断、优化配方、技术组装、科学管理”，调动土壤生产力，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益和环境效益。 智能农业由十个系统组成，即全球定位系统、农田信息采集系统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能化农机具系统、环境监测系统、系统集成、网络化管理系统和培训系统。其核心是建立一个完善的农田地理信息系统（GIS），可以说是信息技术与农业生产全面结合的一种新型农业。智能农业并不过分强调高产，而主要强调效益。它将农业带入数字和信息时代，是21世纪农业的重要发展方向。

1.3 建立基于物联网的智能农业的研究意义 实施智能农业是解决我国农业由传统农业向现代农业发展过程中所面临的确保农— 5 —

产品总量、调整农业产业结构、改善农产品品质和质量、资源严重不足且利用率低、环境污染等问题的有效方式，将成为我国农业科技革命的重要内容。

二、主要研究内容及拟解决的关键问题（市场规模预测） 2.1 智能农业物联网监测平台 研究智能农业大棚中的物联网技术，建立无线网络监控平台。我们团队将基于ZigBee 无线通信技术，设计出一套无线局域网络。其主控系统为嵌入式系统，具有通信网络、通用外设接口，能对其中设备进行控制管理。该嵌入式网关连接内、外信息传输通道皆采用无线的方式，外部网络以基于IP网络技术、提供通用分组无线业务的GPRS通信网络为基础。内部网络采用短距离、低功率ZigBee 无线通信技术，结合农业领域专用系列传感器对农产品生长环境中的温湿度、PH值、光照以及土壤养分等数据进行采集和传输。 2.2 智能农业的数字化管理系统 数字化管理技术主要研究温度、化学等多种传感器对农产品的生长过程全程监控和数据化管理；结合RFID电子标签在培育、生产、质检、运输等过程中，进行可识别的实时数据存储和管理，实现农业生产的标准化、网络化、数字化。 数字化农业管理系统集成网络地理信息系统、物联网监控管理系统，可实现数据共享和动态数据服务。生态农业数字化管理系统以一定物理模式和逻辑模式的形式进行架设。 — 6 —

此系统在功能上可实现农产品信息查询与发布、专家决策知识库优化决策与分析，达到信息、技术和网络的高效结合，最终实现农业精准数字化控制管理。 2.3 拟解决的问题 （1）智能农业管理网络的建立，建立过程中需要攻克很多的技术难题，需要过硬的专业知识和动手能力。 （2）产品的包装，合理的运作与营销宣传。 （3）需要寻找合适的研究环境，在周边找到农业基地，洽谈合作。

2.4 市场规模预测 2009年以来，在国家政策积极鼓励和财政资金大力支持下物联网发展掀起高潮。从中央到地方，从城市到农村，物联网在工业、农业、交通、物流、城市管理、环境保护、公共安全、医疗、家居等各个领域都开展了应用示范。物联网应用在部分地区或部分领域取得了瞩目的成绩，在一定程度上提高了生产或生活效率，改善了生产或生活质量。应用自动控制和电子计算机实现农业生产和管理的自动化，是农业现代化的重要标志之一，近年来电子技术和信息技术的飞速发展，带来了温室控制与管理技术方面的一场革命，在农业生产，园艺生产，动植物养殖等等方面有着广泛的运用，对于农业生产的增产增质增量产生了巨大的经济效益与社会效应。 国内温室大棚控制系统在九五期间有了长足快速的增长，但普遍水平居于低端水平或大部分引自于国外的成熟技术与产品，然而引进费用的昂贵以及维护服务难以跟进等严重制约着该产业的长足快速发展。因此在我国智能化农业市场具有非常大的发展空间。 — 7 —

三、工作方案及进度安排 2014年3月---4月 编制商业策划并进行可行性研究，团队对公司整体发展方案进行探讨。 2014年4月---5月 根据市场调查，确定智能农业物联网所需要实现的各部分功能，预测实际运用效果。 2014年5月---7月 设计出系统，完成前期技术支持。 2014年9月---10月 寻找合适的农业基地，并安装调试，对系统进行完善。 2014年10月---11月 中期总结并进行反思调整。 2014年11月---15年1月 进行销售宣传，拓展市场。 2015年1月---15年3月 总结创业项目成果并撰写创业总结报告。

四、创新点、特色、预期成果及形式（设想的独创性） （需要详细列出预期成果：如预计发表论文的数量及期刊等级、研制产品、待申请的专利、软件、高质量的调研报告等） 4.1创新点与特色

相对于传统农业，基于无线传感网的物联网精确农业系统更具发展潜力，无线

网络具有较高的传输带宽、抗干扰能力强、安全保密性好,而且功率谱密度低。可组建针对农田信息采集和管理的目的无线网络,实现农田信息的无线、实时传输。同时,可以给用户提供更多的决策信息和技术支持,实现整个系统的远程管理。 4.2预期成果及形式 （1）发表核心期刊论文一篇； （2）一套可实现远程控制的智能农业物联网系统； （3）一套商业策划书； （4）一套产品说明书； 五、经费预算（不得添加项目） 经费来源：1. 申请学校专项基金： 2500 元 2. 自筹经费：2500 元 支出项目 支出金额（元） 预算依据 书报资料费 600 查找资料，论文购买书籍，杂志，报纸所需金额 材料费 2000 购买相关元器件以及设备