【文章內(nèi)容簡介】 斷普及，條形碼識別技術(shù)的應(yīng)用得到了很大的發(fā)展。條形碼可以標(biāo)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(diǎn)、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(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。 (2)RFID ? 射頻識別系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽（射頻標(biāo)簽）和閱讀器組成。電子標(biāo)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(biāo)識性信息。應(yīng)用中將電子標(biāo)簽附著在待識別物品上，作為待識別物品的電子標(biāo)記。 ? 閱讀器與電子標(biāo)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(biāo)簽發(fā)送命令，電子標(biāo)簽根據(jù)收到的閱讀器的命令，將內(nèi)存的標(biāo)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(shù)實(shí)現(xiàn)的。射頻識別系統(tǒng)能夠獲得比條形碼更多的標(biāo)識信息和更遠(yuǎn)的識別距離。 (3)智能圖像識別 ? 集裝箱號碼自動(dòng)識別，簡稱箱號識別，是基于圖像識別中的 OCR（光學(xué)字符識別）技術(shù)發(fā)展而來的一種實(shí)用技術(shù)，包括觸發(fā)、圖像抓拍、字符識別等幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它能對集裝箱圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)抓拍，對集裝箱號和箱型代碼（ ISO號碼）進(jìn)行識別。 ? 實(shí)時(shí)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(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，通過調(diào)用這些信息，與物流、碼頭、堆場或海關(guān)的信息管理系統(tǒng)進(jìn)行整合，提高關(guān)口和貨物管理、集裝箱存貨管理、場地規(guī)劃、收費(fèi)管理及其他有關(guān)物流管理的自動(dòng)化程度，有效地節(jié)約了集裝箱檢驗(yàn)的時(shí)間，降低了人工記錄集裝箱號碼的出錯(cuò)率。 (4)GPS ? 衛(wèi)星定位是一種結(jié)合衛(wèi)星及通信發(fā)展的技術(shù)，利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測時(shí)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(jì) 70年代開始研制，歷時(shí)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(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)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(dòng)化、高效益等特點(diǎn)，成功地應(yīng)用于物流運(yùn)輸領(lǐng)域，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 (5)AIS ? AIS全稱為 Automatic Identification System，中文名為自動(dòng)識別系統(tǒng)，也稱全球無線電應(yīng)答器系統(tǒng)。 AIS是近年來幾個(gè)國際組織，特別是國際海事組織（ IMO）、國際航標(biāo)協(xié)會(huì)（ 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(yīng)答器系統(tǒng)，使本船只可以被其他裝有無線電應(yīng)答器的船舶“看得見”。 ? AIS能夠識別船只、協(xié)助追蹤目標(biāo)、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(qiáng)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(hù)。 (1)移動(dòng)通信技術(shù) (2)集群通信技術(shù) (1)移動(dòng)通信技術(shù) ? 移動(dòng)通信技術(shù)是以無線電波為通信用戶提供實(shí)時(shí)信息傳輸?shù)募夹g(shù)，通過“蜂窩”（ Cellular）技術(shù)的地域覆蓋和短距離通信組合，以實(shí)現(xiàn)在保障覆蓋區(qū)或服務(wù)區(qū)內(nèi)的順暢的個(gè)體移動(dòng)通信。目前國內(nèi)移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展正處于以第二代移動(dòng)通信（ 2G）技術(shù)為主導(dǎo)、大力推廣第三代移動(dòng)通信（ 3G）技術(shù)的階段。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸能力越來越強(qiáng)，在廣域、遠(yuǎn)程無線語音與數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用中，為用戶提供方便快捷的服務(wù)。 (2)集群通信技術(shù) ? 集群通信系統(tǒng)產(chǎn)生于 20世紀(jì) 70年代，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍隊(duì)、公安、司法、鐵路、交通、水利、機(jī)場、港口等部門。集群通信系統(tǒng)由基站、移動(dòng)臺(tái)、調(diào)度臺(tái)和控制中心 4部分組成。其中，基站負(fù)責(zé)無線信號的轉(zhuǎn)發(fā)，移動(dòng)臺(tái)用于在運(yùn)行中或停留在某個(gè)不確定的地點(diǎn)進(jìn)行通信，調(diào)度臺(tái)負(fù)責(zé)對移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行指揮、調(diào)度和管理，控制中心主要負(fù)責(zé)控制和管理整個(gè)集群通信系統(tǒng)的運(yùn)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(dòng)選擇信道，具有共用頻率、共用設(shè)施、共享覆蓋區(qū)、共享通信業(yè)務(wù)、共同分擔(dān)費(fèi)用、兼容有線通信等特點(diǎn)，同時(shí)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(jià)的先進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)化組織將 EDI描述為按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、將商業(yè)或行政事務(wù)處理轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)化的報(bào)文數(shù)據(jù)格式，并利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)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(biāo)準(zhǔn)格式的轉(zhuǎn)換、安全保密、提供信息查詢、提高技術(shù)咨詢服務(wù)、提供信息增值服務(wù)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(gè)物流流程各個(gè)環(huán)節(jié)的信息管理和協(xié)調(diào)水平，是實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)（ QR）、高效消費(fèi)者響應(yīng)（ ECR）、高效補(bǔ)貨等方法必不可少的技術(shù)。 (2)物流信息系統(tǒng) ? 所謂物流信息系統(tǒng)，實(shí)際上是物流管理軟件和信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的產(chǎn)物，小到一個(gè)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(guān)的合作伙伴、供應(yīng)鏈成員連接在一起提供物流信息服務(wù)的系統(tǒng)，都可稱為物流信息系統(tǒng)。對一個(gè)企業(yè)來說，物流信息系統(tǒng)不是獨(dú)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(gè)專門從事物流服務(wù)的企業(yè)也是如此。 ? 建立在信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的物流信息系統(tǒng)，通常也被人們稱為物流信息平臺(tái)。在信息網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，“系統(tǒng)”和“平臺(tái)”這兩個(gè)概念在很多時(shí)候被人們不加區(qū)別地使用。 ? 物流公共信息平臺(tái)的基本功能是將物流相關(guān)的企業(yè)和服務(wù)機(jī)構(gòu)，如生產(chǎn)制造商、物流服務(wù)商、分銷商、銀行、保險(xiǎn)、政府相關(guān)機(jī)構(gòu)，通過統(tǒng)一的信息網(wǎng)絡(luò)連接起來，實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)格式、多種信息標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換和傳輸，提供公共的應(yīng)用模塊，方便企業(yè)使用，降低信息成本，進(jìn)一步還可以提供決策分析服務(wù)。 智慧物流應(yīng)用與市場預(yù)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(tái)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(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用快速發(fā)展帶來了強(qiáng)大動(dòng)力。同時(shí)《規(guī)劃》中明確提出了要積極推進(jìn)企業(yè)物流管理信息化，促進(jìn)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)和信息資源標(biāo)準(zhǔn)，建立物流信息采集、處理和服務(wù)的交換共享機(jī)制。 ? 加快行業(yè)物流公共信息平臺(tái)建設(shè)，建立全國性公路運(yùn)輸信息網(wǎng)絡(luò)和航空貨運(yùn)公共信息系統(tǒng)，以及其他運(yùn)輸與服務(wù)方式的信息網(wǎng)絡(luò)等，由此進(jìn)一步扶持智慧物流發(fā)展。預(yù)計(jì)到 2023年，智慧物流領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模將達(dá)到 300億元，到 2023～ 2023年 5年的智慧物流領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模將達(dá)到 800億元。 精細(xì)農(nóng)業(yè) 精細(xì)農(nóng)業(yè)概述 精細(xì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)與技術(shù)需求 精細(xì)農(nóng)業(yè)應(yīng)用與市場預(yù)期 精細(xì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)與技術(shù)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(biāo) (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(shí)現(xiàn)水體中溶氧（ DO）濃度的測量。該傳感器經(jīng)常應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖中的水含氧量檢測監(jiān)控。 (3)耳標(biāo) ? 耳標(biāo)是動(dòng)物標(biāo)識之一，用于證明牲畜身份，承載牲畜個(gè)體信息的標(biāo)識，加施于牲畜耳部。電子耳標(biāo)應(yīng)用 RFID技術(shù)，內(nèi)置芯片和天線，編碼信息存儲(chǔ)于芯片內(nèi)。由于 RFID具有非接觸、遠(yuǎn)距離、自動(dòng)識別移動(dòng)物體、可讀可寫等特性，一些自動(dòng)化計(jì)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(shù)有其獨(dú)有的特點(diǎn)：首先，隨著感知區(qū)域面積的增大，閥門節(jié)點(diǎn)的增多，監(jiān)測控制點(diǎn)的數(shù)量會(huì)迅速上升，因此要求感知控制節(jié)點(diǎn)必須具有較強(qiáng)的擴(kuò)展能力；其次，感知系統(tǒng)多部署在復(fù)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(shè)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(shí)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(shí)時(shí)通信能力，能夠快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)田間閥門的控制。 ? 智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸層通過泛在的互聯(lián)功能，實(shí)現(xiàn)感知信息高可靠、高安全傳輸?；ヂ?lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)（包括移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)）是智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)，該類網(wǎng)絡(luò)是所有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(luò)控制 (4)學(xué)習(xí)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(chǔ)，以先驗(yàn)知識和專家經(jīng)驗(yàn)作為控制規(guī)則。其基本思想是用機(jī)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(chǔ)上運(yùn)用模糊控制器近似推理等手段，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。在實(shí)現(xiàn)模糊控制時(shí)，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(luò)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(jìn)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(fēng)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(jìn)行控制，控制機(jī)構(gòu)有天窗、南北卷簾、東西卷簾、加熱器、鼓風(fēng)機(jī)、抽風(fēng)機(jī)、噴淋共 7種，主要控制開關(guān)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(luò)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(dāng)系統(tǒng)處于初始階段時(shí)，模糊控制的主要任務(wù)是消除誤差；而系統(tǒng)接近穩(wěn)態(tài)時(shí)，誤差較小，應(yīng)避免振蕩?？赏ㄟ^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(shù)與控制理論技術(shù)相結(jié)合，仿效專家的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)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(jī)構(gòu)組成，通過對知識的獲取與組織，按某種策略適時(shí)選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)則進(jìn)行推理，以實(shí)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(yīng)對象特性及環(huán)境的變化，適應(yīng)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(qiáng)。 ? 國內(nèi)外已經(jīng)成功開發(fā)和應(yīng)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(yù)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整培育模式，使作物處于目標(biāo)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(dòng)進(jìn)行診斷，從經(jīng)濟(jì)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(luò)控制 ? 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬人腦神經(jīng)元的活動(dòng)，利用神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)與權(quán)值的分布來表示特定的信息，通過不斷修正連接的權(quán)值進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，以逼近理論為依據(jù)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模，并以直接自校正控制、間接自校正控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制等方式實(shí)現(xiàn)智能控制。 ? 以基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的黃瓜等級判別為例，說明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在智能農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)處理層的應(yīng)用。該方法綜合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和圖像處理技術(shù)，對瓜果的形狀和質(zhì)量進(jìn)行判別，最后自動(dòng)給出質(zhì)量等級，通過實(shí)驗(yàn)對比，其判別的正確率優(yōu)于人工判別和機(jī)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(shè)定為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層的 6個(gè)輸入端。輸出層有 2個(gè)輸出端，可取 4種狀態(tài)，代表4個(gè)分級。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用前向多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，隱層單元數(shù)為 10個(gè)，學(xué)習(xí)誤差設(shè)定在 ，通過訓(xùn)練最后確定網(wǎng)絡(luò)各權(quán)值。學(xué)習(xí)時(shí)，把標(biāo)準(zhǔn)模型放在 CCD攝像機(jī)下，計(jì)算機(jī)采集該圖像信號，通過鍵盤輸入教師信號，完成后，進(jìn)行第二次學(xué)習(xí)，直至滿足誤差要求。實(shí)驗(yàn)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(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。 (4)學(xué)習(xí)控制 ? 學(xué)習(xí)控制是指靠自身的學(xué)習(xí)功能，認(rèn)識控制對象和外界環(huán)境的特性，并相應(yīng)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(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)功能可以有多種方式。根據(jù)是否需要從外界獲得訓(xùn)練信息，學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)經(jīng)常采用的方法包括遺傳算法學(xué)習(xí)控制和迭代學(xué)習(xí)控制。 精細(xì)農(nóng)業(yè)應(yīng)用與市場預(yù)期 ? 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依賴于一個(gè)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(shè)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(chǔ)。 ? 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(yù)警災(zāi)害，對降雨、大氣溫度濕度的監(jiān)測，可以指導(dǎo)農(nóng)戶進(jìn)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(yù)報(bào)和監(jiān)測森林火災(zāi)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(shù)進(jìn)行監(jiān)測有更實(shí)時(shí)、定量、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，越來越多的國家綜合運(yùn)用高科技手段，構(gòu)建先進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，通過利用先進(jìn)的傳感器感知技術(shù)、信息融合傳輸技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合其中，建立農(nóng)業(yè)信息化平臺(tái)