【正文】 預警。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術將是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)集約、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全的重要支撐，同時也為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉型、實現(xiàn)高端、高效的精準農(nóng)業(yè)提供“智慧”支撐，既能改變粗放的農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理方式，也能提高植物疫情疫病的防控能力，確保農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全。2．項目主要創(chuàng)新點及預期獲得的發(fā)明專利等知識產(chǎn)權情況本項目主要創(chuàng)新點是圍繞智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)典型應用，設計統(tǒng)一的傳感數(shù)據(jù)模型、訪問接口，以及傳感數(shù)據(jù)描述協(xié)議，并提出農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)可重用設計方法；開發(fā)具有標準化接口的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點，提供面向標準化傳感器節(jié)點的應用集成開發(fā)平臺，方便各種農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)典型傳感器自動配置和有效集成；在上述農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標準關鍵技術基礎上建立典型農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用示范，走出“關鍵技術標準化應用示范產(chǎn)業(yè)化商用化”的漸進發(fā)展道路。在以色列、荷蘭等國，設施農(nóng)業(yè)(又稱工廠化農(nóng)業(yè))已成為一種新興的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。國內(nèi)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用正處在發(fā)展階段。缺乏關鍵技術的標準化，使得農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模應用受限，急需推進一批農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術的標準化工作，包括農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器接口規(guī)范、統(tǒng)一的傳感器數(shù)據(jù)模型和描述協(xié)議、標準化的傳感器節(jié)點及其應用開發(fā)平臺、關鍵技術標準化測試驗證平臺、以及關鍵技術標準化應用示范等，這些關鍵技術的研究現(xiàn)狀和趨勢如下：1）傳感器接口標準方面國內(nèi)外相關機構正展開針對傳感器網(wǎng)絡標準的制定工作，但對于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器接口目前還沒有相應的規(guī)范，更沒有建立智能農(nóng)業(yè)應用標準子集。開放地理空間聯(lián)盟（OGC）于2002年就開始關注 SWE (Sensor Web Enablement)工作， 并最終制定了SWE相關標準，描繪了傳感器的萬維網(wǎng)（world wide web）。為推進物聯(lián)網(wǎng)技術的研究和標準的制定，2010年6月又成立了物聯(lián)網(wǎng)標準聯(lián)合工作組。M(Observation amp。他們從傳感器的分類、數(shù)據(jù)描述等多個方面對傳感器數(shù)據(jù)進行建模。造成不完整性的結果和建模所采用的方法也有很大關系，因為模型建好后沒有合適的理論方法來驗證也是一個大的問題。3）傳感器節(jié)點研制與應用開發(fā)平臺方面主要是越來越多的國內(nèi)外相關科研機構研制的智能傳感器節(jié)點，但還沒有出現(xiàn)滿足某種接口標準的傳感器節(jié)點被規(guī)模應用，特別是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標準化傳感器節(jié)點。由于沒有統(tǒng)一的標準指導，不同的傳感器節(jié)點構成的系統(tǒng)在集成上存在不同程度的困難。精準農(nóng)業(yè)技術涉及的農(nóng)田信息采集技術、生產(chǎn)管理智能決策技術、農(nóng)業(yè)自動化控制技術、農(nóng)業(yè)智能裝備技術等都取得了巨大的進步和顯著的成效。應用可見/近紅外光譜分析技方法，已實現(xiàn)儀器的便攜式精準測試。5）在農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測技術方面近年來，WHO、FAO、OECD、IEO和WTO等國際組織十分重視并強調(diào)各國建立國家食品安全體系，包括立法（法規(guī)體系和食品衛(wèi)生標準）、管理（包括危險性評價與監(jiān)督管理）、監(jiān)測（包括食品污染與食源性疾?。?，其目的是要更為有效地提高全球范圍內(nèi)的食品安全水平。在一些需要高、精、尖技術和設備的檢測技術方面，我國目前的總體技術水平較國際先進水平尚有很大差距，主要表現(xiàn)為檢測項目少、不能滿足食品檢測工作要求，并且質(zhì)量保證體系比較薄弱。l 食源性疾病與危害的監(jiān)測、溯源和預警技術發(fā)達國家利用設置哨點 (sentinel point) 對食源性疾病開展主動監(jiān)測，并在發(fā)生食源性疾病后，對病原菌的攝入量與健康效應進行劑量反應關系的分析與危險性評估。國外已經(jīng)在相關方面建立一套成熟的安全性評價程序和方法。標準中關于衛(wèi)生質(zhì)量要素的技術要求與指標規(guī)定都不同程度地與國際標準存在一定差距，標準的科學性和可操作性也亟待提高。當前，發(fā)達國家以無線傳感器網(wǎng)絡為核心的技術已經(jīng)應用到農(nóng)業(yè)精準作業(yè)管理中，隨著農(nóng)產(chǎn)品和食品質(zhì)量安全問題日趨受到關注，物聯(lián)網(wǎng)技術在農(nóng)產(chǎn)品和食品安全領域的應用也將得到進一步重視。近年來，我們國家部分地區(qū)也開始農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)建立，華南農(nóng)業(yè)大學等單位進行了豬肉、蔬菜、水稻等農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測系統(tǒng)的研究開發(fā)。系統(tǒng)可對豬肉工廠化安全生產(chǎn)進行全程信息的跟蹤，特別是提供了從生豬養(yǎng)殖到豬肉流通的可溯源軟硬件平臺；中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心設計了蔬菜安全生產(chǎn)管理及質(zhì)量追溯系統(tǒng)，實現(xiàn)了生產(chǎn)企業(yè)端的產(chǎn)前管理、產(chǎn)中管理、產(chǎn)后管理、生產(chǎn)預警、統(tǒng)計分析、條碼打印、短信發(fā)送和消費者端的質(zhì)量追溯、質(zhì)量反饋、健康指導等功能。目前，國內(nèi)信息技術，包括農(nóng)業(yè)感知技術，信息傳輸和控制技術都快速發(fā)展，為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用奠定基礎。食品安全前期工作主要集中在食品生產(chǎn)、加工和流通過程中影響食品安全的關鍵控制技術，食品安全檢測技術與相關設備，多部門的有機配合和共享的監(jiān)測網(wǎng)絡體系。國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局在各口岸都設立了專業(yè)機構（原國家出入境檢驗檢疫局），負責出入境食品安全的檢驗監(jiān)督和檢測方法研究工作。但從國際上農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督管理體系來看，已經(jīng)逐漸向生產(chǎn)過程關鍵控制點在線監(jiān)測方向發(fā)展，針對不同農(nóng)作物通過智能傳感器實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境信息的實時采集和利用傳感網(wǎng)絡對采集數(shù)據(jù)進行遠程實時報送，結合專門檢測儀器實現(xiàn)對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量影響危險關鍵點控制，并通過物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品和食品質(zhì)量安全信息在不同供應鏈主體之間的無縫銜接，最終實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品和食品質(zhì)量跟蹤和溯源。2．課題申請單位及主要參與單位研究基礎（已有的研究開發(fā)經(jīng)歷，科技成果、科研條件與研究開發(fā)隊伍現(xiàn)狀等）本項目申請單位安徽朗坤技術發(fā)展有限公司，合作單位包括中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院、安徽農(nóng)業(yè)大學。（2）中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院項目申請單位中國科學院合肥物質(zhì)研究院是在中國科學院知識創(chuàng)新工程下由四個科研單元合并成立的科研單元，其中合肥智能所和安徽光機所兩個專業(yè)研究單位在與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術密切相關的傳感技術、智能信息處理和農(nóng)業(yè)信息化方面有比較深厚的積累，承擔了多項9786國家自然科學基金、中科院創(chuàng)新項目等重要研究項目，圍繞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境與過程監(jiān)測、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息智能分析與處理等方面開展了長期、深入地研究，在相關方面有著深厚地理論技術與實驗產(chǎn)品積累，在安徽省以及全國有著較為廣泛地應用與科學實踐。在全國遙感基礎試驗場建設、地物波譜測量及波譜數(shù)據(jù)庫的建立、遙感信息定量化技術、遙感圖像處理及信息反演、紅外高光譜遙感信息表征、污染源排放在線監(jiān)測技術、水質(zhì)污染在線監(jiān)測技術、痕量有機污染物在線監(jiān)測技術、環(huán)境污染光纖傳感器在線監(jiān)測技術、痕量氣體衛(wèi)星數(shù)據(jù)反演方法等方面開展了多年的研究。2006年在國家自然科學基金資助下進行了“土壤濕度的光學偏振遙感方法研究”，2009年在國家自然科學基金資助下開展了“基于中長波紅外光譜偏振信息的土壤含水量反演研究”。自九十年代末期開始，一直在跟蹤網(wǎng)絡化智能傳感器國際標準的工作， 2008年作為主要成員參與了ISO/IEC JTC1 SGSN關于傳感器網(wǎng)絡標準化草案討論工作，并提交了相關研究報告，具有良好的網(wǎng)絡化傳感器接口標準化研究基礎。現(xiàn)有9個省部級重點學科；1個博士后科研流動站，1個一級學科博士學位授權點，14個二級學科博士學位授權點，61個碩士學位授權點。參與本項目項目組為安徽農(nóng)業(yè)大學計算機信息學院，建有安徽省農(nóng)產(chǎn)品安全重點實驗室，安徽省農(nóng)業(yè)信息學重點實驗室，財政部農(nóng)業(yè)信息工程省部共建專業(yè)實驗室，安徽省農(nóng)業(yè)信息技術基礎實驗教學示范中心，國家蜂現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術體系產(chǎn)品質(zhì)量安全與標準功能研究室。3. 項目主要技術及相關技術國內(nèi)外專利申請和授權情況，本項目的創(chuàng)新點根據(jù)項目主要內(nèi)容及技術特征，利用國家知識產(chǎn)權局專利檢索咨詢中心的官方網(wǎng)站，對現(xiàn)有專利進行全面檢索。專利1是基于中間件思想實現(xiàn)節(jié)點軟件的傳感器網(wǎng)絡及通信方法，其傳感器節(jié)點的硬件由處理器、射頻模塊、存儲器、傳感器探頭和電源模塊組成；傳感器節(jié)點的軟件包括網(wǎng)絡協(xié)議棧、標準接口驅動模塊、信息交換處理模塊及上層應用相關邏輯模塊，其中，由標準接口驅動模塊構成的標準接口驅動程序層在網(wǎng)絡協(xié)議棧之上，每一個標準接口對應一個驅動程序模塊；由信息交換處理模塊構成的信息交換處理層負責從各個標準接口讀取數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行格式轉化，對多個傳感器傳來的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合處理，并且在一定時間間隔之后對傳感器節(jié)點進行時間同步，之后將處理好的數(shù)據(jù)上傳給應用層進行進一步處理；底層硬件同上層應用之間以中間件層進行隔離；傳感器節(jié)點之間以及傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點之間以多跳形式構成網(wǎng)絡。在服務器節(jié)點中設置處理器，該處理器根據(jù)來自外部應用的檢測數(shù)據(jù)請求的周期進行控制，以減少來自傳感器裝置的發(fā)送，從而降低傳感器裝置的耗電量。中繼機在從傳感器節(jié)點接收到作為指令請求的輪詢時，取得該時間的時刻，使用該時刻生成時刻設定指令，并發(fā)送到該傳感器節(jié)點。微控制器通過撥碼開關電路為傳感器提供控制信號。專利7是基于網(wǎng)絡的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全快速監(jiān)測系統(tǒng)及其方法，包括農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測終端和服務器，其中檢測終端用于獲取檢測數(shù)據(jù)，并將該檢測數(shù)據(jù)發(fā)送至所述服務器，所述服務器用于執(zhí)行檢測數(shù)據(jù)分類查詢及報表輸出功能。本實用新型數(shù)據(jù)真實可靠，統(tǒng)計分析功能強大，系統(tǒng)架構靈活，可以兼容所有帶數(shù)據(jù)接口(如RS232通訊口或以太網(wǎng)接口)的檢測儀器；從遠程數(shù)據(jù)接入方面，該網(wǎng)絡支持寬帶接入、電話撥號、GSM無線網(wǎng)絡等多種方式。專利11是用于食品安全追溯的監(jiān)管數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)處理方法，由客戶端和監(jiān)管端構成，客戶端由設置有相互連接的客戶端第一電腦和儲存在客戶端電腦中的信息模塊構成；監(jiān)管端由用來完成食品監(jiān)管數(shù)據(jù)庫建立、儲存與操作的第二電腦以及用來完成食品安全監(jiān)管的第三電腦構成；由第一電腦與第二電腦之間連接，來完成食品監(jiān)管數(shù)據(jù)庫的建立；由第二電腦與第三電腦之間連接，來完成流通領域食品安全監(jiān)管的“索證”、“索票”查驗工作，同時完善食品監(jiān)管數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)。專利13是蔬菜全程質(zhì)量控制追溯技術，其特征在于：含有蔬菜相關信息的條形碼貼在產(chǎn)品包裝筐、箱、包、束上。專利14是提供第三方認證的食品安全追溯系統(tǒng)，包含若干具有GPS模塊的移動終端設備，若干印刷設備及認證中心信息處理裝置。本實用新型既實現(xiàn)了對食品經(jīng)營單位全方位、快捷、動態(tài)監(jiān)管，及時了解商家“索證”、“索票”以及進銷貨臺帳的建立情況，又能夠及時鎖定問題食品追根溯源，快速處置，降低行政執(zhí)法成本，做到工作提速，監(jiān)管增效。本實用新型的產(chǎn)品質(zhì)量追溯的系統(tǒng)，即使在無法配備計算機或使用互聯(lián)網(wǎng)絡或無線通信設備的條件下，也能很好地通過RFID電子標簽實現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工及流通過程的信息追溯和管理。目前，從農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)高度，針對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測、信息溯源等綜合服務應用，通過標準化傳感器接口模塊和智能終端，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、流通過程安全監(jiān)控信息獲取，并開發(fā)集成物理供應鏈和信息供應鏈的可信追溯系統(tǒng)平臺，國內(nèi)尚未見有開發(fā)應用的文獻報道。曹靖。室啟朗。申興發(fā)。張建輝（6）發(fā)明專利：無公害農(nóng)產(chǎn)品的長期安全預警方法專利申請?zhí)枺?申請人： 貴州省理化測試分析研究中心發(fā)明人： 譚紅。于峰崎。葉家梁。在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)獲取方面：這是國際上首次提出的概念，本項目將基于傳感網(wǎng)絡技術、關鍵點儀器檢測和人工輸入手段相結合，針對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)安全和質(zhì)量安全構建農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息獲取系統(tǒng)，并設計應用程序接口和中間件實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的跨平臺應用。（一） 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標準體系課題目標和研究內(nèi)容在物聯(lián)網(wǎng)標準體系基礎上進行擴展，體現(xiàn)農(nóng)業(yè)的特點，建立農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標準體系，依此開展農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標準化方面的研究，同時也為以后開展其他行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標準化工作提供了可以遵循的研究方法。感知層的自組網(wǎng)通信技術主要針對局部區(qū)域內(nèi)各類終端間的信息交互而采用的調(diào)制、編碼、糾錯等通信技術，實現(xiàn)各終端在局部區(qū)域內(nèi)的信息交互而采用的媒體多址接入技術，實現(xiàn)各終端在局部區(qū)域內(nèi)信息交互所需的組網(wǎng)、路由、拓撲管理、傳輸控制、流控制等技術。根據(jù)應用需求，可作為透傳的網(wǎng)絡層，也可升級滿足未來不同內(nèi)容傳輸?shù)囊蟆Ｆ渲形锫?lián)網(wǎng)業(yè)務中間件子層用于支撐跨行業(yè)、跨應用、跨系統(tǒng)之間的信息協(xié)同、共享、互通的功能。關鍵技術問題l 多源信息與數(shù)據(jù)的標準化：農(nóng)產(chǎn)品從農(nóng)場到餐桌全產(chǎn)業(yè)鏈所設計的信息類型復雜，如何建立統(tǒng)一的標準實現(xiàn)數(shù)據(jù)的跨平臺應用是可追溯系統(tǒng)廣泛應用的基礎。對于傳感器物理接口：將根據(jù)傳感器的輸出信號類型進行分類，著重從模擬、數(shù)字、無線，以及其它非標準類型等幾個方面對傳感器的輸出信號規(guī)范及其接入到網(wǎng)絡的適配處理方式等做出規(guī)范說明。（1）農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)典型傳感器模型：針對農(nóng)業(yè)中的資源利用、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細管理、農(nóng)產(chǎn)品與食品安全管理與溯源等應用領域，分析農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)典型傳感器的應用場景、信號輸出方式、網(wǎng)絡接入方式等，歸納傳感器的典型輸出信號、接線方式等，最終建立面向輸入輸出的傳感器模型，為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器接口規(guī)范，特別是物理接口規(guī)范的制定提供依據(jù)。（2）農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)接口規(guī)范：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)接口主要規(guī)范應用程序訪問接口和數(shù)據(jù)接口描述文件。數(shù)據(jù)接口模型涉及傳感器基本信息、通道信息、數(shù)據(jù)格式和交互協(xié)議等重要內(nèi)容。通道訪問接口通過定義一組應用程序接口，實現(xiàn)對傳感器通道數(shù)據(jù)的讀寫、狀態(tài)的查詢等。（三） 面向廣泛互操作的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感數(shù)據(jù)建模及應用課題目標和研究內(nèi)容全面分析農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)典型應用系統(tǒng)，以農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點為應用對象，研究統(tǒng)一的傳感數(shù)據(jù)模型及傳感數(shù)據(jù)描述協(xié)議；探索在統(tǒng)一傳感數(shù)據(jù)模型下的傳感數(shù)據(jù)交互機制對系統(tǒng)互操作性影響的一般規(guī)律，設計面向初始化通信的傳感數(shù)據(jù)交互機制；結合典型農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)對傳感數(shù)據(jù)互操作的要求，研究基于傳感數(shù)據(jù)模型的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)可重用設計方法。（4）基于傳感數(shù)據(jù)模型的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)可重用設計方法：以傳感數(shù)據(jù)的靜態(tài)描述框架和動態(tài)交互機制為基礎，探索農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)多傳感器應用系統(tǒng)的可重用設計方法，實現(xiàn)即插即用。（2）農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感數(shù)據(jù)交互機制對系統(tǒng)互操作性影響的一般規(guī)律：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感數(shù)據(jù)交互通常根據(jù)特定任務而呈現(xiàn)多樣性，表現(xiàn)在采樣速率、數(shù)據(jù)包格式、應答方式等多個方面，其設計方法多數(shù)是在功能要求基礎上，以系統(tǒng)實時性和可靠性為導向的。（1）農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感數(shù)據(jù)建模與傳感數(shù)據(jù)描述協(xié)議研究：采用本體理論和方法建立傳感數(shù)據(jù)的概念模型，用于描述農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)中的傳感器特性參數(shù)、數(shù)據(jù)格式和信號處理過程等重要內(nèi)容。（2）面向初始化通信的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感數(shù)據(jù)交互機制及其系統(tǒng)互操作性影響的一般規(guī)律：以農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)典型應用系統(tǒng)為背景，首先確立針對傳感數(shù)據(jù)交互設計的實現(xiàn)前的評估機制，按照一定的分類方法學作為指導