【文章內(nèi)容簡介】 斷普及，條形碼識別技術的應用得到了很大的發(fā)展。條形碼可以標出商品的生產(chǎn)國、制造廠家、商品名稱、生產(chǎn)日期、圖書分類號、郵件起止地點、類別、日期等信息，因而在商品流通、圖書管理、郵電管理、銀行系統(tǒng)等許多領域都得到了廣泛的應用。 (2)RFID ? 射頻識別系統(tǒng)通常由電子標簽（射頻標簽）和閱讀器組成。電子標簽內(nèi)存有一定格式的電子數(shù)據(jù)，常以此作為待識別物品的標識性信息。應用中將電子標簽附著在待識別物品上，作為待識別物品的電子標記。 ? 閱讀器與電子標簽可按約定的通信協(xié)議互傳信息，通常的情況是由閱讀器向電子標簽發(fā)送命令，電子標簽根據(jù)收到的閱讀器的命令，將內(nèi)存的標識性數(shù)據(jù)回傳給閱讀器。這種通信是在無接觸方式下，利用交變磁場或電磁場的空間耦合及射頻信號調(diào)制與解調(diào)技術實現(xiàn)的。射頻識別系統(tǒng)能夠獲得比條形碼更多的標識信息和更遠的識別距離。 (3)智能圖像識別 ? 集裝箱號碼自動識別，簡稱箱號識別，是基于圖像識別中的 OCR（光學字符識別）技術發(fā)展而來的一種實用技術，包括觸發(fā)、圖像抓拍、字符識別等幾個關鍵環(huán)節(jié)。它能對集裝箱圖像進行實時抓拍，對集裝箱號和箱型代碼（ ISO號碼）進行識別。 ? 實時的影像、車輛和集裝箱的信息均轉(zhuǎn)化成為數(shù)字化信息存儲在計算機中，通過調(diào)用這些信息，與物流、碼頭、堆場或海關的信息管理系統(tǒng)進行整合，提高關口和貨物管理、集裝箱存貨管理、場地規(guī)劃、收費管理及其他有關物流管理的自動化程度，有效地節(jié)約了集裝箱檢驗的時間，降低了人工記錄集裝箱號碼的出錯率。 (4)GPS ? 衛(wèi)星定位是一種結合衛(wèi)星及通信發(fā)展的技術，利用導航衛(wèi)星進行測時和測距的系統(tǒng)。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（簡稱 GPS）是美國從 20世紀 70年代開始研制，歷時20余年，耗資 200億美元，于 1994 年全面建成，具有海陸空全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以全天候、高精度、自動化、高效益等特點，成功地應用于物流運輸領域，取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。 (5)AIS ? AIS全稱為 Automatic Identification System，中文名為自動識別系統(tǒng)，也稱全球無線電應答器系統(tǒng)。 AIS是近年來幾個國際組織，特別是國際海事組織（ IMO）、國際航標協(xié)會（ IALA）、國際電信聯(lián)盟（ ITU）共同的研究成果。 AIS的目的是使所有船舶都安裝無線電應答器系統(tǒng)，使本船只可以被其他裝有無線電應答器的船舶“看得見”。 ? AIS能夠識別船只、協(xié)助追蹤目標、簡化信息交流、提供其他輔助信息以避免碰撞發(fā)生等， AIS的正確使用有助于加強海上生命安全、提高航行的安全性和效率，以及對海洋環(huán)境的保護。 (1)移動通信技術 (2)集群通信技術 (1)移動通信技術 ? 移動通信技術是以無線電波為通信用戶提供實時信息傳輸?shù)募夹g，通過“蜂窩”（ Cellular）技術的地域覆蓋和短距離通信組合，以實現(xiàn)在保障覆蓋區(qū)或服務區(qū)內(nèi)的順暢的個體移動通信。目前國內(nèi)移動通信技術的發(fā)展正處于以第二代移動通信（ 2G）技術為主導、大力推廣第三代移動通信（ 3G）技術的階段。隨著技術的不斷發(fā)展，移動通信技術的數(shù)據(jù)傳輸能力越來越強，在廣域、遠程無線語音與數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢弥?，為用戶提供方便快捷的服務? (2)集群通信技術 ? 集群通信系統(tǒng)產(chǎn)生于 20世紀 70年代，已經(jīng)廣泛應用于軍隊、公安、司法、鐵路、交通、水利、機場、港口等部門。集群通信系統(tǒng)由基站、移動臺、調(diào)度臺和控制中心 4部分組成。其中，基站負責無線信號的轉(zhuǎn)發(fā)，移動臺用于在運行中或停留在某個不確定的地點進行通信，調(diào)度臺負責對移動臺進行指揮、調(diào)度和管理，控制中心主要負責控制和管理整個集群通信系統(tǒng)的運行、交換和接續(xù)。 ? 集群通信系統(tǒng)可以將所具有的可用信道為系統(tǒng)的全體用戶共用，能夠自動選擇信道，具有共用頻率、共用設施、共享覆蓋區(qū)、共享通信業(yè)務、共同分擔費用、兼容有線通信等特點，同時還具有調(diào)度指揮、控制、交換、中繼等功能，既節(jié)約射頻頻譜，又能為用戶提供快速、方便、無干擾的通信，是一種多用途、高效能而又廉價的先進無線調(diào)度通信系統(tǒng)。 (1)EDI (2)物流信息系統(tǒng) (1)EDI EDI，即電子數(shù)據(jù)交換。聯(lián)合國標準化組織將 EDI描述為按照統(tǒng)一標準、將商業(yè)或行政事務處理轉(zhuǎn)換成結構化的報文數(shù)據(jù)格式，并利用計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)的一種數(shù)據(jù)電子傳輸方法。 EDI的主要功能表現(xiàn)在電子數(shù)據(jù)傳輸、傳輸數(shù)據(jù)的存證、文書數(shù)據(jù)標準格式的轉(zhuǎn)換、安全保密、提供信息查詢、提高技術咨詢服務、提供信息增值服務等方面。 EDI作為一種新型有效的信息交換手段，可以提高整個物流流程各個環(huán)節(jié)的信息管理和協(xié)調(diào)水平，是實現(xiàn)快速響應（ QR）、高效消費者響應（ ECR）、高效補貨等方法必不可少的技術。 (2)物流信息系統(tǒng) ? 所謂物流信息系統(tǒng)，實際上是物流管理軟件和信息網(wǎng)絡結合的產(chǎn)物，小到一個具體的物流管理軟件，大到利用覆蓋全球的互聯(lián)網(wǎng)將所有相關的合作伙伴、供應鏈成員連接在一起提供物流信息服務的系統(tǒng)，都可稱為物流信息系統(tǒng)。對一個企業(yè)來說，物流信息系統(tǒng)不是獨立存在的，而是企業(yè)信息系統(tǒng)的一部分，或者說是其中的子系統(tǒng)，即使對一個專門從事物流服務的企業(yè)也是如此。 ? 建立在信息網(wǎng)絡基礎上的物流信息系統(tǒng)，通常也被人們稱為物流信息平臺。在信息網(wǎng)絡環(huán)境下，“系統(tǒng)”和“平臺”這兩個概念在很多時候被人們不加區(qū)別地使用。 ? 物流公共信息平臺的基本功能是將物流相關的企業(yè)和服務機構，如生產(chǎn)制造商、物流服務商、分銷商、銀行、保險、政府相關機構，通過統(tǒng)一的信息網(wǎng)絡連接起來，實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)格式、多種信息標準的轉(zhuǎn)換和傳輸，提供公共的應用模塊，方便企業(yè)使用，降低信息成本，進一步還可以提供決策分析服務。 智慧物流應用與市場預期 ? 中國政府高度重視智慧物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展， 2023年初出臺了《物流產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》），為物流領域的物聯(lián)網(wǎng)應用快速發(fā)展帶來了強大動力。同時《規(guī)劃》中明確提出了要積極推進企業(yè)物流管理信息化，促進智慧物流發(fā)展，要求物流產(chǎn)業(yè)盡快制定物流信息技術標準和信息資源標準，建立物流信息采集、處理和服務的交換共享機制。 ? 加快行業(yè)物流公共信息平臺建設，建立全國性公路運輸信息網(wǎng)絡和航空貨運公共信息系統(tǒng)，以及其他運輸與服務方式的信息網(wǎng)絡等，由此進一步扶持智慧物流發(fā)展。預計到 2023年，智慧物流領域物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模將達到 300億元，到 2023～ 2023年 5年的智慧物流領域物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模將達到 800億元。 精細農(nóng)業(yè) 精細農(nóng)業(yè)概述 精細農(nóng)業(yè)系統(tǒng)與技術需求 精細農(nóng)業(yè)應用與市場預期 精細農(nóng)業(yè)系統(tǒng)與技術需求 (1)營養(yǎng)元素傳感器 (2)水體溶解氧濃度傳感器 (3)耳標 (1)營養(yǎng)元素傳感器 ? 營養(yǎng)元素傳感器對營養(yǎng)元素含量的檢測采用的是離子敏傳感器。離子敏傳感器由離子敏感膜和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。敏感膜用以識別離子的種類和濃度，轉(zhuǎn)換器則將敏感膜感知的信息轉(zhuǎn)換為電信號。一般用于檢測無土栽培環(huán)境中所調(diào)配的營養(yǎng)液中營養(yǎng)元素的含量，或根據(jù)流回的營養(yǎng)液中元素的吸收情況決定營養(yǎng)元素的調(diào)配比率，也可用于普通大棚或溫室中土壤營養(yǎng)元素含量檢測。 (2)水體溶解氧濃度傳感器 水體溶解氧的檢測使用溶解氧濃度傳感器，該傳感器使用覆膜酸性電解質(zhì)原電池原理來實現(xiàn)水體中溶氧（ DO）濃度的測量。該傳感器經(jīng)常應用于水產(chǎn)養(yǎng)殖中的水含氧量檢測監(jiān)控。 (3)耳標 ? 耳標是動物標識之一，用于證明牲畜身份，承載牲畜個體信息的標識，加施于牲畜耳部。電子耳標應用 RFID技術，內(nèi)置芯片和天線，編碼信息存儲于芯片內(nèi)。由于 RFID具有非接觸、遠距離、自動識別移動物體、可讀可寫等特性，一些自動化計量、測量、定量系統(tǒng)在畜牧業(yè)中得以推廣使用。 ? 智能農(nóng)業(yè)感知技術有其獨有的特點：首先，隨著感知區(qū)域面積的增大，閥門節(jié)點的增多，監(jiān)測控制點的數(shù)量會迅速上升，因此要求感知控制節(jié)點必須具有較強的擴展能力；其次，感知系統(tǒng)多部署在復雜環(huán)境，如森林、水域、大田，在大多數(shù)情況下難以向感知控制設備提供穩(wěn)定可靠的電源，這就要求系統(tǒng)具有較低的功耗，以實現(xiàn)長期穩(wěn)定的工作；最后，要求控制系統(tǒng)具有較快的組網(wǎng)速度及實時通信能力，能夠快速準確地實現(xiàn)田間閥門的控制。 ? 智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡傳輸層通過泛在的互聯(lián)功能，實現(xiàn)感知信息高可靠、高安全傳輸?；ヂ?lián)網(wǎng)和移動通信網(wǎng)（包括移動互聯(lián)網(wǎng)）是智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡，該類網(wǎng)絡是所有物聯(lián)網(wǎng)應用的共性部分，本章并不做特別的介紹。 (1)模糊控制 (2)專家控制 (3)神經(jīng)網(wǎng)絡控制 (4)學習控制 (1)模糊控制 ? 模糊控制以模糊集合、模糊語言變量、模糊推理為其理論基礎，以先驗知識和專家經(jīng)驗作為控制規(guī)則。其基本思想是用機器模擬人對系統(tǒng)的控制，就是在被控對象的模糊模型的基礎上運用模糊控制器近似推理等手段，實現(xiàn)系統(tǒng)控制。在實現(xiàn)模糊控制時，主要考慮模糊變量的隸屬度函數(shù)的確定，以及控制規(guī)則的制定二者缺一不可。 ? 豬養(yǎng)殖過程中可采用模糊控制器和串聯(lián)神經(jīng)網(wǎng)絡解耦的控制系統(tǒng)，處理傳感器收集得到的信息，對商品豬生長的小氣候環(huán)境進行控制。豬生長環(huán)境中需要控制的因子很多，如溫度、濕度、光照、風速、氨氮濃度等，其中溫度和濕度對豬的生長影響最大，故該研究對溫度和濕度進行控制，控制機構有天窗、南北卷簾、東西卷簾、加熱器、鼓風機、抽風機、噴淋共 7種，主要控制開關量和檔位。 ? 模糊控制器的輸入為誤差和誤差變化率，輸出為神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入。采用的模糊控制器帶有調(diào)整因子，由模糊控制和積分作用兩部分并聯(lián)組成。當系統(tǒng)處于初始階段時，模糊控制的主要任務是消除誤差；而系統(tǒng)接近穩(wěn)態(tài)時，誤差較小，應避免振蕩。可通過模糊控制在線修正控制器的比例因子。 (2)專家控制 ? 專家控制是將專家系統(tǒng)的理論技術與控制理論技術相結合，仿效專家的經(jīng)驗，實現(xiàn)對系統(tǒng)控制的一種智能控制。主體由知識庫和推理機構組成，通過對知識的獲取與組織，按某種策略適時選用恰當?shù)囊?guī)則進行推理，以實現(xiàn)對控制對象的控制。專家控制可以靈活地選取控制率，靈活性高；可通過調(diào)整控制器的參數(shù)，適應對象特性及環(huán)境的變化，適應性好；通過專家規(guī)則，系統(tǒng)可以在非線性、大偏差的情況下可靠地工作，魯棒性強。 ? 國內(nèi)外已經(jīng)成功開發(fā)和應用了多例農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境管理方面的專家系統(tǒng)。它們一般都具有智能信息管理、邏輯判斷和輔助決策功能，具體如下： ? ? 收集市場信息，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和目前數(shù)據(jù)預測市場，向生產(chǎn)人員推薦種植品種。 ? ? 成本核算后，給出作物培養(yǎng)方案，供生產(chǎn)人員參考，以便獲得最大利潤。 ? ? 根據(jù)監(jiān)測的實時數(shù)據(jù)，動態(tài)調(diào)整培育模式，使作物處于目標期望的生長環(huán)境。 ? ? 作物出現(xiàn)蟲害和疾病后，根據(jù)知識庫中的專家知識自動進行診斷，從經(jīng)濟效益和生態(tài)效益兩方面綜合考慮，給出治療方案和挽救措施。 (3)神經(jīng)網(wǎng)絡控制 ? 神經(jīng)網(wǎng)絡模擬人腦神經(jīng)元的活動，利用神經(jīng)元之間的聯(lián)結與權值的分布來表示特定的信息，通過不斷修正連接的權值進行自我學習，以逼近理論為依據(jù)進行神經(jīng)網(wǎng)絡建模，并以直接自校正控制、間接自校正控制、神經(jīng)網(wǎng)絡預測控制等方式實現(xiàn)智能控制。 ? 以基于神經(jīng)網(wǎng)絡的黃瓜等級判別為例，說明神經(jīng)網(wǎng)絡在智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)處理層的應用。該方法綜合神經(jīng)網(wǎng)絡理論和圖像處理技術，對瓜果的形狀和質(zhì)量進行判別，最后自動給出質(zhì)量等級，通過實驗對比，其判別的正確率優(yōu)于人工判別和機器人判別兩種方法。 ? 該方法模仿人對長型瓜果形狀的判斷方式，抽出長型瓜果的 6種形狀特征，將其設定為神經(jīng)網(wǎng)絡輸入層的 6個輸入端。輸出層有 2個輸出端，可取 4種狀態(tài)，代表4個分級。網(wǎng)絡結構采用前向多層神經(jīng)網(wǎng)絡，隱層單元數(shù)為 10個，學習誤差設定在 ，通過訓練最后確定網(wǎng)絡各權值。學習時，把標準模型放在 CCD攝像機下，計算機采集該圖像信號，通過鍵盤輸入教師信號，完成后，進行第二次學習，直至滿足誤差要求。實驗數(shù)據(jù)表明，該方法的操作優(yōu)于人工方式，具有精度高，重復性好等優(yōu)點。 (4)學習控制 ? 學習控制是指靠自身的學習功能，認識控制對象和外界環(huán)境的特性，并相應地改變自身特性以改善控制性能的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有一定的識別、判斷、記憶和自行調(diào)整的能力。實現(xiàn)學習功能可以有多種方式。根據(jù)是否需要從外界獲得訓練信息，學習控制系統(tǒng)經(jīng)常采用的方法包括遺傳算法學習控制和迭代學習控制。 精細農(nóng)業(yè)應用與市場預期 ? 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依賴于一個良好的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，但農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣，只有通過生態(tài)環(huán)境監(jiān)測才能加以判斷。生態(tài)農(nóng)業(yè)建設的成效如何，制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的障礙因子何在，怎樣維持系統(tǒng)的良性循環(huán)，這些問題的解決都離不開生態(tài)環(huán)境監(jiān)測。農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境是確保國家農(nóng)產(chǎn)品安全、生態(tài)安全、資源安全的重要基礎。 ? 農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測指對特定環(huán)境敏感的生態(tài)因子的測量記錄評估，揭示生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀、變化和趨勢。通過對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測，可以有效地節(jié)約資源、監(jiān)測污染和預警災害，對降雨、大氣溫度濕度的監(jiān)測，可以指導農(nóng)戶進行定量灌溉；對森林中溫度和濕度的監(jiān)測，可以間接反映可燃物含水量的大小，預報和監(jiān)測森林火災的發(fā)生。 ? 與傳統(tǒng)監(jiān)測手段相比，采用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術進行監(jiān)測有更實時、定量、準確的優(yōu)點，越來越多的國家綜合運用高科技手段，構建先進農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡，通過利用先進的傳感器感知技術、信息融合傳輸技術和互聯(lián)網(wǎng)技術，將物聯(lián)網(wǎng)技術融合其中，建立農(nóng)業(yè)信息化平臺