近场通信物联网技术在农产品供应链信息系统中应用

为了应对农产品安全问题,农产品供应链信息系统的构建和完善刻不容缓。该文在总结国内外农产品供应链信息系统研究进展的基础上,借鉴了关键信息技术在农产品供应链及信息系统平台中的作用,分析了近场通信(near field communication,NFC)技术在农产品供应链信息系统构建可能性及技术的可行性。以吉林省肉鸡为研究对象,设计并实现了NFC与物联网融合应用的肉鸡供应链信息系统,并就信息系统层次结构及数据结构等进行了系统设计与实现。研究表明,以物联网构架为基础,应用NFC技术实现了肉鸡供应链信息全记录,能够保证肉鸡供应链中每个节点信息的安全,可提高肉鸡供应链效率,保障肉鸡产品的安全,提升中国肉鸡产品在国际市场核心竞争能力,同时能为肉鸡及其他农产品的溯源及召回提供借鉴。     

基于ZigBee技术的温室无线智能控制终端开发

针对温室农业控制的需要,开发了温室无线智能控制终端。该系统基于ZigBee无线网络,以Jennic公司生产的ZigBee无线微型控制器JN5139-M01模块为核心,整个无线传感器网络由无线生理生态监测节点、ZigBee温室无线智能控制终端和智能语音模块组成。无线传感器节点分布于温室的各个测量点执行各数据的采集、预处理和无线发送等工作,温室无线智能控制终端负责处理所有无线传感器节点采集的数据信息。智能语音模块能够根据采集到的信息及时提供生产指导建议。温室无线智能控制终端实现了对温室环境因子（土壤温度、叶片温度,光照、茎秆生长、土壤水分等）的数据采集和有效控制。通过试验验证,该系统运行稳定,并且操作简单,使用方便。     

农产品区块链信息可信评估差异化共享模型设计与实现

针对现有的农产品区块链溯源系统中，数据差异化共享与追溯效率不高，难以保障上链数据可信性的问题。该研究通过分析农产品供应链各环节业务逻辑与数据组成，设计了农产品区块链信息可信评估差异化共享模型。提出了农产品区块链信息可信评估差异化共享架构，构建了农产品信息存储优化模块，基于区块链技术建立企业链、溯源链，将数据按隐私性分账本存储于企业链，全供应链公开数据存入星际文件系统（InterPlanetary File System，IPFS）后，返回的数据哈希值存储于溯源链，通过企业链账本维护策略实现了供应链数据的高效性共享与追溯；设计了基于层次分析法的企业信誉度评估机制，根据企业和消费者对链上数据可信度的评估结果对数据发布节点进行信誉积分奖惩，提升链上数据可信性；并通过智能合约实现了数据格式和内容的链前监管。基于Hyperledger Fabric平台研发农产品区块链信息可信评估差异化共享系统，在某茶叶供应链上进行应用与测试。测试结果表明，此模型与现有数据差异化共享模型相比，数据存储时间缩短16.7%，隐私数据查询时间缩短10.01%，公开数据查询时间缩短38.3%。该研究提出的方法能够实现农产品供应链数据差异化共享，提供高效可信溯源服务，为农产品可信溯源系统的设计提供参考。     

农田水分监测与决策支持系统的实现

农田水分的实时采集、传输与处理是精细农业中实现节水灌溉的重要环节，而长期困扰该环节的一个技术瓶颈是实时数据的分布式采集与联动式决策的一体化处理。该文提出了一种基于GSM和FSK技术的农田水分监测与决策支持系统解决方案。该系统采用AT89C51单片机、嵌入式MCU结合TC35T模块、FSK模块和传感器组成数据采集终端，通过FSK调制技术实现不同采集单元间的分布式数据通讯。采集到的数据通过GSM网络传至PC监控机，经水分决策支持系统将决策结果以SMS短信形式发送到用户手机上。该系统在新疆兵团111农场70 hm²滴灌棉田得到应用，实现了农田水分实时监测、数据无线远程传输与灌溉科学决策的智能化管理。该系统的实现为大范围、多测点无人值守农田进行数据采集、传输和处理提供了一套可行的技术框架。     

集成3S，ZigBee和射频识别的土壤采样远程智能管理系统

为实现农田土壤样本采样及管理智能化,设计了基于3S(GIS:geographic information system;GPS:global positioning system;RS:remote sensing)、ZigBee无线通信、射频识别(radio frequency identification,RFID)、4G等技术的土壤采样智能管理系统,该系统由采集节点、协调器网关、移动终端和远程管理软件组成,其中采集节点用来获取土壤样本的地理位置信息、RFID电子标签数据以及土壤环境的温湿度。协调器网关由ZigBee协调器连接4G模块组成,实现ZigBee无线网络转换为4G网络。4G模块经配置软件配置好服务器IP和端口号等信息后,将采集节点获取的数据传输到远程服务器的管理软件中。通过系统稳定性试验测试,丢包率为0.2%,该系统具有较高的可靠性。移动终端采用掌上电脑PDA(personal digital assistant),实现土样采集的现场监测管理。远程管理软件应用Web、SQL Server(structured query language server)、Socket等技术开发了数据接收显示、百度地图、数据自动成图(2D、3D)等功能模块。利用GPS信息在百度地图中可以实现采样点的实时跟踪,调用数据库数据或者本地试验数据可以自动生成有关土壤信息的空间分布图。该系统采集土壤样本信息的同时也可获取相应的土壤样本养分信息,将土壤养分信息数据按照RFID标签导入土壤管理软件中对应的土样信息栏,生成了土壤养分空间分布图,为后续变量施肥提供决策支持。     

基于CC1110的田间无线数据采集系统

介绍一种采用无线通信方式的多节点数据采集系统。该系统由CC1110无线模块连接各种传感器作为数据采集节点;由CC1110无线模块、存储芯片、显示单元和串行通信电路构成数据接收中心,并与PC机连接,完成数据的采集、存储和分析。详细阐述了CC1110的功能、结构及特点,并分析了各个功能模块的电路构成和程序设计方法。     

基于区块链中继技术的集群式农产品供应链溯源模型

集群式农产品供应链具有链条长且多、生产分散、信息多源异构、网链结构复杂等特点。面向集群式农产品供应链区块链溯源的需求,多链式区块链比单链式区块链更具有优势。但多个区块链相互独立使得不同链上的数据相互隔离,导致不同联盟在多链式区块链网络中数据断裂,无法构成完整的溯源链条,该研究提出一种基于区块链中继技术的集群式农产品供应链溯源模型,打通联盟间的信息孤岛,实现整个供应链的信息贯通。分析集群式农产品供应链的业务构成,利用区块链中继技术打通供应链上下游区块链,构造集群式农产品供应链的中继多链拓扑结构和溯源模型;应用链借助中继链和跨链路由实现跨链交互,并通过Hyperledger Fabric背书策略检验跨链交易的有效性。最后,以集群式猕猴桃供应链为例,设计和实现了该模型的原型系统,并进行了功能、性能和扩展性的测试与分析。结果表明：在功能方面,该模型可以保证跨链溯源信息的完整性、可信性和有效性,能够有效解决多链式区块链溯源中的信息断链问题;在性能方面,系统数据写入的吞吐量最高为561.8（事务数/s,transactions/s）,高于单链式区块链的118.1 transactions/s;数据写入时延均值为1.49 s,优于单链式区块链的数据写入时延均值5.92 s;在扩展性方面,系统中链的数量能够按照业务需求动态增加,灵活应对集群式供应链变化。该模型能实现集群式农产品供应链溯源,研究结果对区块链溯源网络的扩大和实现行业性的统一布局、协同发展有一定意义。     

集群式农产品供应链区块链密文策略可验多部门监管方案

集群式农产品供应链区块链上的数据逐渐采用加密存储模式，给跨企业、跨生产环节的监管带来挑战。为了适应集群式环境下的监管、减小监管带来的隐私泄露风险，该研究基于CP-ABE提出了集群式农产品供应链区块链密文策略可验多部门监管方案。明确划分监管部门的监管权限，根据链上数据的监管策略，企业用户基于CP-ABE加密数据，在保证数据隐私的同时实现数据对相关监管者的公开；设计基于CP-ABE的密文访问树验证方案，结合智能合约与监管策略，在数据上链前验证CP-ABE的访问树，以确保数据对指定监管者的公开。基于Hyperledger Fabric构建了测试原型系统，测试结果表明，监管策略中监管者数量每增加10个，系统上链时间延长约500ms，吞吐量约为438事务数/s(transactions/s)；安全性分析表明，系统具有较高的安全性。该方案实现了区块链密文条件下多部门的细粒度监管，减小了发生在监管端的隐私泄露风险，能够应对集群式农产品供应链区块链加密存储带来的监管挑战。     

基于XScale和Linux的精准农业农田信息采集系统设计

针对精准农业对农田信息的采集要求,将农田数据采集与嵌入式技术、GPS和GSM通信技术相结合,以XScalePXA270处理器为核心,并辅以CPLD高精度数据采集电路,设计了一种基于XScale处理器和Linux操作系统的嵌入式农田信息采集系统。系统能将采集的农田信息以GSM短消息的形式发送到数据采集中心,解决了野外信息存储的有限性和移动测量的不便性等问题,为农田信息的远程采集提供一种有效的解决方案。     

以PDA为终端的便携式农产品智能配送系统

农产品配送是整个农产品供应链的重要环节,快速获取和精准管理农产品装货、运输、卸货过程中的信息及实现配送过程的有效监控是保证农产品物流配送过程中质量安全的重要措施。该文设计了便携式农产品配送系统的框架、功能及数据库,并根据系统数据的更新频率设计了不同的数据更新机制;在此基础上,着重探讨了基于RDA的数据同步开发和条码扫描装卸货实现流程;系统采用VS.NET开发平台在模拟器上实现了功能。由于便携式农产品配送系统运行需要GPS、GPRS/GSM、条码扫描等模块的支持,因此根据各模块的不同组合,制定3种系统运行测试载体方案,通过综合比较,PDA内置GPS和条码扫描模块、通过蓝牙接口连接GPS模块的方案在目前情况下比较适合农产品配送企业使用。     

农田信息传输方式现状及研究进展

综述了国内外农田信息传输方式的现状和发展趋势.根据信号传输介质农田信息传输方式可分类为有线通信方式和无线通信方式.在有线通信方式之中,CAN总线通信方式和基于掌上电脑的通信方式是其主要形式,已被应用于农业机械多传感器集成和农田信息采集;无线通信方式可分类为长距离通信(GSM,GPRS等)和短距离通信(蓝牙、ZIGBEE、RFID等).GSM,GPRS借助于移动通讯网络,实现了农业信息远程采集与设备远程监控.蓝牙、ZIGBEE和RFID则在温室环境监控、农业物流识别以及农产品溯源等方面显示出巨大潜力.未来农田信息系统的发展趋势将是嵌入式系统管理与控制网络化.     

基于物联网的温室大棚环境监控系统设计方法

目前农业物联网通信协议尚不统一。为了更好地封装和传输农业信息,提出一种适用于农业物联网的通信协议AGCP(agricultural greenhouses communication protocol)。利用AGCP协议结合物联网架构完成了基于物联网架构的农业大棚监控系统的设计,重点完成了感知层中协调器和节点终端的信息采集以及设备控制的软硬件设计,并详细设计了光照控制模块、温度控制模块和灌溉控制模块,最后进行了系统测试和分析。试验表明,该系统能有效监测温室大棚的空气温度、湿度、二氧化碳以及土壤湿度等农业环境信息,并能进行相应设备的自动控制,验证了AGCP协议在农业物联网的有效性以及构建系统的可行性。     

基于组件库的生鲜农产品冷链物流云服务系统设计与实现

为解决中国农产品冷链物流行业中信息化应用系统由于研发成本、个性化需求响应速度以及与第三方系统集成度低等因素造成的推广应用难等问题,该文对12家从事生鲜农产品冷链物流相关业务的企业信息化需求进行深入调研分析,基于云服务及组件集成技术设计了生鲜农产品冷链物流云服务系统。通过设计标准的数据通讯协议实现异构物联网监测设备的统一接入;采用组件库为系统提供独立的功能单元,复用软件资源;通过云服务的方式对组件进行组装集成,快速响应用户需求。系统在北京、上海、新疆3个地区开展应用示范,涵盖生鲜果品、蔬菜、冷鲜肉等农产品生产加工、配送企业。应用结果表明,组件的按需定制与自由组合能够快速满足不同企业的个性化需求,云服务的应用模式能够有效减少研发投入,降低企业负担,系统的设计与服务模式为农业信息化应用系统的推广提供了很好的借鉴经验,具有良好的推广前景。     

基于RFID的热带特色农业田间信息采集系统

海南的农业生产相对比较落后,主要依靠人力,生产力比较低,科技含量不高,且生产和管理不规范,直接影响消费者的权益和热带特色农业的声誉。针对这些问题,本文提出将RFID技术应用到海南热带特色农业中,结合传感器技术、LabVIEW虚拟仪器技术和单片机技术等,实现对热带特色农业生产过程中的环境信息和农作物自身的特征信息进行实时数据采集,将采集到的数据以编码的形式存储到电子标签中,以达到实现农业生产的高效管理,保证农产品的品质,进行农产品的质量追溯的目的。该文通过对贴有电子标签的琼中绿橙的信息的成功识别试验,验证了     

中小型规模智慧农业物联网终端节点设计

为了能够向中小规模农业生产经营者提供深度定制的农业物联网技术,该研究研发了一种可用于农业设备信息化的智慧农业物联网终端节点。通过该终端节点将农业设备柔性接入物联网体系,并依托管理服务层App实现应用层App功能开发。系统硬件利用可编程片上系统的IP核重用技术实现对各种农业设备的接入,实现各农业场景中根据设备具体情况进行定制化应用。系统传输层采用LoRa广域网与蓝牙技术,支撑集中式与分布式农业管理服务体系。管理服务层App对底层节点设备操作与Android功能操作进行封装,实现应用层与底层功能结构的解耦,避免了应用层App开发时结构复杂、对底层功能结构变化适应性差、开发周期长等问题。实践应用结果表明,该农业物联网终端节点可有效实现对农业设备的接入,具有1500VDC的电磁隔离能力;节点的LoRa无线数据通道在无严重降雨的天气中数据包传输成功率接近100%,蓝牙可支持周围3m范围内的移动设备现场接入;管理服务层App可有效支撑应用层功能快速开发;在直连上位机模式下,应用层App到节点设备间的功能延时分别小于400与1 700 ms,系统运行稳定,功能支撑可靠。该方法可为国内中小规模农业经营者的物联网信息化建设提供支持与参考。     

基于农产品供应链的质量安全可追溯系统

为加强农产品质量安全管理,保证消费者身体健康,从农产品供应链的角度出发,提出基于农产品供应链的质量安全可追溯系统的设计方案。在危害分析和关键控制点(hazard analysis and critical control point,HACCP)管理体系的指导下,利用二维码技术、数据库技术、网络信息技术进行系统的构建和开发,实现了农产品在整个供应链上从种植、采收、加工到销售的全程跟踪和溯源,有效地加强了对农产品质量安全的监管,保证消费者最终知情权。目前,该系统在江苏江阴地区实际测试效果良好,验证了方案的可行性和有效性。     

基于ArcGIS Engine的区域农业资源管理信息系统设计

农业资源是农业生产的物质基础,农业资源的信息化管理及应用是区域农业可持续发展的重要保障。本研究利用ESRI公司的二次开发工具ArcGISEngine,在VisualBasic环境下运用空间数据引擎结合数据库技术,进行了区域农业资源信息系统的设计开发。该系统能够方便的组织管理农业资源信息,友好的人机交互界面方便用户查询,输出分析与制图信息,其功能模块可对农业资源信息数据进行专业化的分析和挖掘,实现耕地地力评价、测土配方施肥、农田监测、农田水利管理等专业应用,为区域农业资源的信息化、农业生产实践的科学决策提供信息和技术支撑。     

信息技术提升农业机械化水平

为适应中国现代农业建设的需要,保持中国农业机械化水平持续增长,实现中国农业可持续发展,该文提出,应将先进的信息技术融入中国农业机械的设计、制造、作业和管理等环节,使农业机械装备实现信息化和智能化,从而整体提升农业机械化水平。文中介绍了参数化设计、基于知识工程的农机产品设计、基于产品数据管理的并行协同设计等农机产品设计的关键技术;柔性制造、计算机集成制造、虚拟与网络制造等农机产品制造的关键技术;农情信息采集、农业机械导航、田间管理等农业机械作业的关键技术;农业机械管理、农业机械调度等关键技术。分析了这些关键技术信息化的不足,总结了世界各国的发展趋势,指出了用信息技术提升中国农业机械化水平应解决的核心问题。为加强农机装备的信息技术创新,该文建议,应突破一批智能农业装备数字化设计技术、自动导航协调控制技术及农业装备现场总线技术等关键技术;研发一批大田和设施农业生产作业系统、果园作业智能装备和畜禽水产精准生产装备等重大技术产品;构建一批水肥药田间精准作业系统、畜禽水产自动饲喂系统和自动化加工生产线等农业机械精准作业系统,从而进一步用信息技术提升农业机械化水平。