中国畜牧业物联网技术应用研究进展

以"感知"为基础的物联网技术迅速发展及产业化逐步渗透到各行各业,包括畜牧业在内的农业物联网的发展也十分迅猛。该文重点从家畜编码规范及标识技术,家畜养殖环境及体征行为远程监测,母猪精细饲喂智能装备及种畜（种猪、奶牛）养殖过程数字化监管与云计算平台构建等多个方面,综述物联网技术在畜牧业领域的应用环节、效果及存在的局限性。综述表明,在感知标识层,关于家畜标识的国际标准主要包括动物管理系列标准ISO/TC 23/SC 19,它负责制订动物管理RFID（radio frequency identification）方面标准,包括ISO 11784/11785和ISO 14223标准,但3个标准内涵的分工不同,而中国的标准包括国家规范、地方标准及企业内部规范,具体包括农业部第67号令,上海地方标准（DB31/T341-2005）和新疆地方标准（DB 65/ T3209-2011）2个动物电子标识规范,以及北大荒及亿利源企业的肉牛内部编码规范。在感知传输层,主要基于不同类型的传感器感知家畜舍环境参数（温湿度、光照强度、氨气及CO2浓度等）及体征行为（视频、质量,体表温度等）。在数据传输层,采用无线公网（2G/3G/4G）网络对家畜舍环境数据及个体的行为状态数据实施远程传输,而视频数据及大量的生产过程数据采用有线网络传输到Internet网路数据库;在数据应用层,典型的应用包括通过移动智能手机终端,依据对采集数据的分析及预警,对远程的环境控制设备（风机、灯电暖、水泵等）进行智能开启与关闭;其次是奶牛繁殖场及种猪养殖场云计算平台的开发与数据挖掘分析应用,以及基于传感器技术及机电控制技术的母猪电子自动与精确饲喂设备的开发与应用。最后,该文从微观到宏观剖析了中国畜牧业物联网当前在技术、产品、应用、政策及认识层面存在的不足,并给出相应的技术与政策建议。综合认为,中国畜牧业发展的现代化需要物联网技术的支撑,物联网技术也必须在领域的应用中寻找正能量,促进畜牧业物联网产业的发展。     

生猪养殖业污水排放智慧监管系统的设计与实现

为了对生猪养殖业污水的治理过程进行监控和违规排污预警,该文提出了养殖污水实时监管策略,设计并实现了生猪养殖污水治理智慧监管系统。该系统通过信息采集模块收集养殖污水排放的实时数据,实现养殖污水实时数据监测、预警分析等功能。其中集中治理的监管是根据安装在槽罐车上的GPS数据和污水集中处理厂的信息,判断污水是否被运送到指定地点排放;工业治理的监管是采用模糊推理理论,以监管因子的浓度偏差及偏差变化率为输入量,相应的污水预警等级作为输出量,对监管因子进行模糊化及逻辑推理,建立相应的模糊监管子系统,生成工业治理监管规则及策略;针对生态治理的监管,构建了相应的监管策略和Ecological数学模型,该模型以监管策略为依据,对实时数据进行定性与定量分析预测,实现对偷排漏排、满溢等违规排污现象的判断。试验结果表明,系统预警准确度为96.17%,平均误差时间为33.22 s,违规排污量平均值为15.77 L,能够满足养殖污水排放监管要求,对提高监管效率具有重要意义。     

基于工作流引擎的崇信县水土保持综合治理系统建设

崇信县水土保持综合治理工作面临着缺乏本地化的信息化管理手段、各部门责任边界不清、项目档案尚未统一集中管理等问题,与新时期生态保护高质量发展的要求存在差距。以工作流引擎为技术核心,建立了崇信县水土保持综合治理系统,将水土保持综合治理项目全生命周期涉及的规划设计、前期管理、施工管理、验收管理、项目检查等工作环节,与规划设计、工程治理、工程建设、办公室(财务)等部门的工作职责有机串联,极大地提升了工作的质量和效率。     

福建省漳州市水土保持信息化项目监管实践与思考

为全面推进人为水土流失遥感监管，提高信息化监管水平，福建省漳州市采用卫星遥感、无人机、移动终端等信息化监管手段，对漳州内87个重点项目开展了项目监管工作；通过遥感普查、遥感详查、现场无人机调查，逐步掌握重点建设项目48个水土流失问题，按照水土保持问题分类和责任追究标准，明确问题类型和责任对象，以水土保持信息化系统为平台，支撑水行政主管部门现场监督检查工作。通过省、市、县各级联动，动态会商和技术培训，实现了省级在建生产建设项目项目监管全覆盖，市县重点项目监管初次试点，为福建省漳州市项目监管全覆盖积累了丰富经验。     

生产建设项目“天地一体化”监管示范总体实施方案

根据《全国水土保持信息化规划(2013—2020年)》和《全国水土保持信息化实施方案(2014—2016年)》,水利部印发了《全国水土保持信息化工作2015—2016年实施计划》。为做好生产建设项目监管示范工作,水利部水土保持监测中心组织编制了《生产建设项目监管示范实施方案》。该方案基于国产高分辨率遥感影像、通用GIS工具和全国水土保持监督管理系统等现代信息技术手段,全面阐述了开展项目建设扰动遥感识别、建设扰动合规性分析、数据入库管理、信息即时交换与共享的工作流程与技术方法。该实施方案的主要内容包括监管示范工作的目标与任务、监管对象及其主要指标、工作流程与技术方法、组织实施与进度安排等。     

BIM技术在Venlo温室设计中的应用分析

针对现行大型温室设计过程中普遍存在的设计工作流中信息不连贯、多平台重复建模、修改图纸工作量大且易出错以及预算工程量主要依靠人工提取等问题,提出一种基于BIM（Building Information Modeling）技术的大型温室设计方法和工作流。依托BIM技术在建筑领域的应用,有机结合高科技温室的设计工作需求,以Venlo温室为例,研究了设计阶段应用BIM技术的系统方法,明确了不同功能软件之间的信息交互模式,构建了基于BIM技术,以Revit为核心的Venlo温室设计、分析、出图和造价分析全体系工作流程,创建了基于中国温室技术特点的Venlo温室BIM族库。实现了从场地形体方案筛选、主体模型搭建、流场分析、结构分析、节点深化、各系统安装及综合检查、图纸明细表生成和效果图制作等全流程的BIM工作流体系搭建。研究结果表明,尽管BIM设计方法需在模型创建阶段投入相对较多时间,但分析工作可以基于BIM模型快速流畅进行,图纸可以借助软件在碰撞检查后快速创建,特别是在设计优化时可以快速地完成图纸的系统修改和完善,显著减少了重复绘图时间工作量,整体上可以较现行设计方法设计效率提升30%。将BIM技术应用在Venlo温室设计中,可以优化设计流程,加强对项目信息的管理和应用,提高项目设计效率和效益,对设施园艺产业的高质量发展有积极意义。     

基于K-means聚类和图像分割的紫色土发生层边界识别

土壤学始于对土壤剖面及其形态特征的观察,剖面发生层的划分与发生层边界特征的描述是土壤调查的基础。实地划分发生层需要丰富的土壤学实践经验,存在主观和缺乏统一划分标准的问题。以紫色土剖面图像为研究对象,采用K-means聚类和图像分割技术,结合图像的颜色特征（CIE Lab色彩空间）和纹理特征（Entropy）识别紫色土剖面发生层边界,并与实地划分的结果进行比较。结果表明：（1）CIE Lab色彩空间的a、b通道和Entropy纹理特征,可以划分出供试剖面的主要发生层（A、B、C）和基岩（R）;（2）聚类识别的发生层数量和发生层深度与实地识别的结果基本一致;除Z2剖面的C层和Z6剖面的Ap层聚类识别与实地识别的发生层下边界深度相差较大（分别为13 cm和8 cm）外,其余发生层下边界深度相差均在3 cm以内;（3）聚类识别的发生层边界形状更为不规则,明显度更为模糊。K-means聚类和图像分割技术实现了紫色土剖面发生层边界的客观识别,可为土壤剖面智能辨识系统的开发提供科学参考。     

贵州省黔南州城镇土地等别问题探究

为探究工业用地出让最低价标准中城镇土地等别的现势性,通过对贵州省黔南州十二县市工业用地出让最低价中的城镇土地等别实施情况进行调查,结合实际发展中对等级有重大影响、尤其对工业地价有影响的核心指标,参照《城镇土地分等定级规程》,采用因素成对比较法进行了分析,对城镇土地等别中合理调整工业用地出让最低价标准的必要性提供理论支撑。     

种猪数字化养殖平台的构建

目前,虽然中国规模化养猪业快速发展,但是饲养设施和技术手段与发达国家相比仍然相对落后。该文提出数字化种猪养殖平台,利用先进技术和管理方法提高养猪业效益。整个平台从种猪生产过程和个体信息的管理到数字化监管等方面作了详尽的阐述,并逐一给出平台中各组成子系统的构建方法,利用无线射频识别（RFID）、智能控制、网络传输等多项数字化技术和手段,完成平台的建设,包括饲料的自动输送和精细饲喂系统、猪舍环境智能化调控及数字化表达、猪只个体信息的数字化表达和猪舍实况的可视化监视、种猪养殖全过程的网络化监管。该平台作为内蒙古科技园区数字化养殖的具体示范实例,将数字化技术应用到种猪生产,体现了农牧业生产过程科技化的基本理念。     

基于RFID及二维条码技术的物资实时监控系统

为了提高物流环节的信息化水平,引入无线网络、移动终端、RFID、汉信码技术,解决了条码编码、移动终端的远程数据访问、预警保护、RFID标签定义和天线架设等关键技术,实现了一套基于RFID及二维条码技术的物资实时监控系统。     

河北省邢台市工业用地整治潜力评价方法

科学合理地评价工业用地整治潜力,是工业用地规划编制和整治项目选择的重要依据,同时对于促进土地集约利用,减少对耕地的占用,推动工业用地的可持续发展,也具有重要的现实意义。工业用地整治潜力是各种工业用地利用状态要素改善能力的集合。该文基于可持续发展的思想,从提高工业用地的生产性、保证生产稳定性、保证经济可行性、提高资源环境保护性和保证社会可接受性5个方面建立了工业用地整治潜力评价指标体系,在界定指标内涵的基础上进行了指标的量化,并构建了工业用地整治潜力的模糊评价模型。同时,根据统计资料与实地调查资料,运用GIS分析方法,对河北省邢台市工业用地整治潜力进行了评价,将潜力分为3个级别,较为客观地反映了城市工业用地不同地块整治潜力之间的差异。     

基于RFID/GIS物联网的肉品跟踪及追溯系统设计与实现

为了提高肉品跟踪与追溯系统信息的实时性、准确性和可靠性,该文介绍了无线射频识别技术（RFID）、物联网及电子产品代码（EPC）系统相关技术,提出了基于无线射频识别技术的肉品企业资源平台架构,详细研究和分析了肉品销售阶段的信息流程,设计了基于无线射频识别技术的肉品销售跟踪及追溯体系,包括跟踪系统和追溯系统。跟踪系统通过在销售节点上的产品电子代码系统,对附有无线射频识别芯片标签的肉品信息进行跟踪。追溯系统通过对象名解析服务（ONS）服务器,查出肉品销售相关节点实体标记语言（PML）服务器的地址,进而获得肉品的     

基于高分影像和云数据管理的生产建设项目水土保持监管系统设计与应用

为从数据采集的硬件设备和信息处理分析的软件上支撑“生产建设项目水土保持监管示范”工作,根据现代空间技术、测绘技术和信息技术的新发展,结合水土保持监督检查工作的新需求,在全面分析生产建设项目水土保持监管工作的数据及其管理需求的基础上,通过监管业务定制创新、软件硬件集成创新及其应用创新,研制开发了“基于高分影像和云数据管理的生产建设项目水土保持监管系统”,实现了水土保持监督检查基础数据管理、监管信息采集与分析、生产建设活动合规性判别与预警、空间数据GP服务、数据一键导入与导出以及信息发布与共享服务.2年多的测试和推广应用表明,系统为强化生产建设项目水土保持监管内业与外业工作的流程化和规范化,开展生产建设活动的时空合规性和量质合规性即时分析和监督检查的动态管理与历史分析,为实现生产建设活动水土保持情况的网络联动与交互性可视化提供了坚实的技术基础,对进一步提高水土保持监督检查效能、推进生产建设单位积极主动落实水土保持方案等发挥了良好作用.     

可溯源畜肉销售信息管理系统设计与实现

结合国内食品安全现状和品牌企业迫切需要解决的销售门店信息管理薄弱问题,提出一种基于网络电子秤的可溯源畜肉销售信息管理系统。通过该系统企业管理层可以及时（实时）了解各销售门店的运营状况,掌握各专卖门店（销售终端）的库存状况,同时,充分利用畜肉追溯码技术,实现产品流通环节的质量监管。系统在某省会城市知名畜肉销售企业得到了很好的应用。     

基于PSO-BP的甘蔗施肥监控系统设计与试验

针对甘蔗横向种植机的施肥机构由于肥料潮湿结块易堵塞等问题,该研究对施肥机构进行电液传动与控制改造,构建了一套基于粒子群（Particle swarm optimization,PSO）-前反馈（Back propagation,BP）神经网络预测的施肥监控系统。以施肥马达的压力、转速及肥料箱中肥料量为输入参数,将施肥机构的工作状态（空载状态、正常状态、重载状态、堵塞状态）作为输出,通过BP算法建立输入与输出之间的映射关系,并用PSO算法优化BP算法的权值与阈值,相比未优化BP算法,优化后的工作状态预测准确率由97%提高到99%。以识别施肥机构工作状态响应准确率以及重载状态下堵塞预防概率为试验指标进行车间试验,结果表明：工作状态响应识别准确率为89%;重载状态下,控制系统控制施肥马达正反转并消除堵塞的概率为87.5%。在田间试验中,监控系统能准确预测施肥机构的重载状态并自动执行防堵控制指令,没有出现堵塞故障。该施肥防堵塞监控系统无需上位机,能够满足复杂多变工况下施肥机构的工况预测及防堵控制要求,可为其他施肥机构的自动化改造提供参考。     

生产建设项目扰动范围合规性判别与预警技术

扰动地块合规性判别与预警是生产建设项目"天地一体化"监管中的一项重要工作。讨论了生产建设项目扰动图斑与防治责任范围之间的空间拓扑关系及其与实际情况的对应关系,提出了Arc GIS支持下生产建设项目扰动状况合规性判别与预警的技术方法。以生产建设项目监管示范项目区为例,对该技术方法进行了实际应用,结果表明应用该方法可以实现对项目区生产建设项目扰动范围合规性的判别。     

户户通平台构建及农业科技信息传播问题思考

科技信息户户通综合服务平台（以下简称户户通平台）是以电话网、互联网、广电网、专家网和组织网五网融合为基础,以电话机（固定电话、移动电话）、计算机、电视机、收音机、农信机为载体,以农村科技服务组织、农业科学数据库和专家团队为支撑的农业科技信息传播系统。它以需求为目标、市场为导向,运用计算机技术、通信网络技术、现代管理技术对涉农政务、实用技术、社科知识、市场信息等科技资源进行系统整合,主要通过电话等应用终端曲线上网,为农业、农村和农民提供高质量的科技传播与咨询服务。     

设施农业能源互联网智能预警理论：评述与展望

农业信息化与电气化是现代农业发展的必由之路,建设能源驱动的现代设施农业成为防范农业气象灾害的一种有效途径。然而,农业环境监控系统与供能系统的运行和管理相互割裂,无法应对温室停电、农电负荷过载等连锁风险。因此,该文将农业科学、信息科学与电力科学相关理论融合,考虑设施农业环境、农作物和能源系统状态,从系统科学的角度出发研究人工智能在农业工程和电力工程交叉学科的应用,对基于多源数据融合的设施农业能源互联网智能预警理论进行评述与展望。该研究可为保障设施农业的安全生产,推动智慧农业技术与农业智能装备的升级和发展,实现农业园区的信息化和电气化提供参考。     

基于物联网的肉鸡可追溯与监管平台设计与应用

为了能实现农产品及食品生产过程数据自动采集、传输、存储并体现在可追溯环节之中,该文以肉鸡为例自主研发了基于物联网包含环境采集终端、中继器、监控服务器与环境控制器的肉鸡养殖环境监控预警系统。环境采集终端集成了温度、湿度、光照、氨气传感器;中继器可根据需求灵活使用串口、有线或无线等多种通信方式;环境控制器能够对风机转速、通风方向、灯光、加湿器、加热器进行控制;实现了生产环境的全自动现场或远程监控与预警,并将其集成于包含企业管理、政府管理、追溯管理3个子平台的肉鸡可追溯与监管平台。该平台采用B/S与C/S架构相结合方式开发,B/S架构采用Microsoft C#语言在ASP.NET框架上开发,数据库采用SQL Server 2014,Web服务器为IIS7。以物联网RFID(radio frequency identification)标签作为载体实现肉鸡产业链上信息传递及人员的快速登录。不同类型的企业及政府用户,具有不同权限,实现了肉鸡饲料、用药、疫苗、死淘数、屠宰、加工、储运、销售等信息全程可追溯与监管;政府管理部门全程参与肉鸡生产到销售的全过程,能进行出栏检疫、产品检疫、各项抽检与统计查询,并能实现肉鸡疫情预警与质量安全预警。C/S架构主要解决养殖基地Internet接入困难问题。在同一数据库结构下用Java Web技术开发了基于微信的追溯。该平台已应用于天津市189家肉鸡企业与各级政府管理部门。该平台兼顾了企业、政府、消费者三方的利益,可扩展至其他农产品与食品的可追溯与监管。     

一种无精蛋自动挑选系统设计

设计了孵化早期无精蛋自动挑选系统,结合各执行机构,对系统的电路及软件作了详细的研究。选取种蛋立位透光图像中的各部分的面积值作为无精蛋的识别特征。系统以TMS320DM642型DSP与EPM7128AETC型CPLD为控制核心,蛋盘设计为可自动切换的两种状态（孵化状态与检测状态）。种蛋的图像由CCD采集,由DSP经图像处理,神经网络识别后并由喷墨装置标记出无精蛋。