农业物联网共性关键技术研究与应用示范86.doc

申报编号：申报编号：科技攻关类项目推荐书科技攻关类项目推荐书所属领域：农村信息化所属领域：农村信息化所属方向：农业物联网所属方向：农业物联网项目名称项目名称：农业物联网共性关键技术研究与应用示范：农业物联网共性关键技术研究与应用示范推荐单位或专家：合肥市科技局推荐单位或专家：合肥市科技局项目申报单位项目申报单位：安徽朗坤技术发展有限公司：安徽朗坤技术发展有限公司项目技术负责人项目技术负责人：吴仲城：吴仲城联系电话联系电话：1396666554913966665549传真传真：0551-55951400551-5595140电子邮箱电子邮箱：二二年年月月日日项目信息表项目信息表项目名称农业物联网共性关键技术研究与应用示范推荐主体单位：合肥市科技局专家 1单位联系方式类别 院士863 专家973 科学家支撑计划专家组专家“千人计划”长江学者国家杰出青年基金专家 2单位联系方式类别 院士863 专家973 科学家支撑计划专家组专家“千人计划”长江学者国家杰出青年基金专家 3单位联系方式类别 院士863 专家973 科学家支撑计划专家组专家“千人计划”长江学者国家杰出青年基金项 目 申报单位名称安徽朗坤技术发展有限公司主管部门单位所在地安徽省（市、区）组织机构代码 73732478-X通讯地址邮编单位类别事业型研究单位 大专院校 转制为企业的科研院所 国有企业 集体所有制企业其他项目技术负责人姓 名吴仲城性别男 女出生年月1968 年 4 月证件类型身份证证件号码340104196804281511所在单位中国科学院合肥物质科学研学 位博士硕士 学士 其他职 称高级中级 初级 其他联系电话(手机)13966665549E-主要参加单位（名称、单位性质、组织机构代码）中国科学院合肥物质科学研究院、安徽农业大学起始时间2010 年11月终止时间2012 年 12月主要研究内容(300 字以内)本项目以有机农产品的生产、加工、流通、销售为对象构建农业物联网应用示范，提出农业物联网基础体系结构，制定农业物联网传感器接口规范，建立具有广泛互操作能力的农业物联网传感器数据模型、描述协议和交互机制；针对农产品在生产、加工、流通、销售等各个环节中的信息获取，开发符合标准的智能模块化传感节点及其应用开发平台；研究农业物联网应用层标准与规范，为农业物联网的跨平台服务提供支撑；建立智能农业物联网示范工程。预期成果（150 字以内）提出农业物联网体系结构；制定农业物联网感知层传感器接口规范；设计农业物联网传感数据模型、描述协议和交互机制；研制标准化智能传感器节点，并配备应用开发平台；制定农业物联网应用层标准与规范；建设智能农业物联网关键技术应用示范工程。预期知识产权获得国外发明专利项，国内发明专利 3-5项，其他 8-10 项。预期技术标准制定国际标准国家标准行业标准企业标准原创性技术取得原创性成果 2项（成果鉴定）产品装备新产品 2项；新品种个；新装备 1套；经费预算1000 万元，其中省财政拨150万元。一、项目目标与任务一、项目目标与任务1项目目标与任务需求分析（1 1）项目目标）项目目标建立农业物联网标准体系及研制关键技术标准建立农业物联网标准体系及研制关键技术标准：在传感器网络国家标准工作基础上，建立农业物联网标准体系；制定农业物联网关键技术的标准草案，包括农业物联网感知层传感器接口规范、传感数据描述规范、节点中间件规范，以及应用层相关标准和规范。研制标准化智能传感器节点研制标准化智能传感器节点：依据国家传感器接口标准草案，研制符合标准的智能传感器节点，解决农业物联网感知层信息接入的首要问题，为实现农业物联网所需要的广泛互操作打好基础。实现农业物联网共性关键技术示范应用实现农业物联网共性关键技术示范应用：围绕智能农业，基于农业物联网关键技术的标准化工作，为政府决策部门、农业企业、农业种养殖户等提供农产品质量安全监测及追溯系统等典型示范应用，从而推动农业物联网大规模应用。重点解决物联网在农产品质量安全应用中涉及的监测信息体系、典型农用重点解决物联网在农产品质量安全应用中涉及的监测信息体系、典型农用传感器标准化接口、农产品质量安全监测传感系统等传感网络共性关键技术，传感器标准化接口、农产品质量安全监测传感系统等传感网络共性关键技术，通过构建有机农产品质量安全监测信息数据采集系统，集成计算机和网络成熟通过构建有机农产品质量安全监测信息数据采集系统，集成计算机和网络成熟技术，建设面向社会综合服务的农产品质量安全监测与可信追溯系统平台，实技术，建设面向社会综合服务的农产品质量安全监测与可信追溯系统平台，实现农业物联网技术在农产品质量安全中的应用示范。现农业物联网技术在农产品质量安全中的应用示范。（2 2）任务需求分析）任务需求分析应用方面：应用方面：农业物联网标准化需求农业物联网标准化需求：农业物联网是一个结合传感器、协同感知、协同信息处理、无线通信与网络、综合信息服务等多种技术的综合信息系统，涉及作物生境信息（土壤、水质、大气等）、生长信息、流通以及品质等监测，尚缺乏完善的农业物联网标准体系。目前国家传感网络标准正在制定中，但由于农业信息获取特殊性，涉及传感器种类繁多、机理复杂，是典型多源、异构数据，缺乏技术标准的指导，在产品设计、系统集成时无统一标准可循，严重制约了技术应用和产业的迅速发展。农业物联网共性关键技术应用示范需求农业物联网共性关键技术应用示范需求：国家在农业信息化相关计划的支持下，前期在数字农业领域有一定的积累，农业传感网络在部分领域有示范应用，但现有已经实现的传感器网络中往往多采用私有协议。对于农业来说，为了实现农业物联网大规模应用，标准化将对于实现网络所需要的互连互通起到至关重要的作用，对于巩固现有技术、产业成果，规范、推动产业有序健康发展有重要意义。需要通过统筹安排，产学研联合攻关，在国家传感器网络标准化工作基础上，针对农业物联网感知层相关技术进行全面梳理，形成可行的技术标准体系，切入关键技术问题，实现“关键技术标准化应用示范产业化商用化”的渐进发展道路。我国是农业生产大国，农业是国民经济的根本。随着我国经济和社会的持续高速发展，在基本解决食物供应安全（food security）问题的同时，食物的卫生安全（food safety）问题越来越引起全社会的关注，尤其是我国作为 WTO 的成员，与世界各国间的贸易往来日益增加，食品安全已没有国界，世界任一地区的食品问题会波及全球，从而对我国食品安全带来巨大影响。农产品质量安全涉及生产、加工、流通等多个环节，加上工业排放污染及化肥、农药等过量使用，农业面源污染问题突出，农业生态环境恶化严重影响我国农产品的质量安全，并且农业生产过程还受到自然、地理等灾害的影响。因此，针对农产品生产、加工、流通各环节，建立有效的农作物生长环境、气象灾害和农产品质量安全的集成监测网络，实现农产品质量安全状况分析和预警，对制定及时、有效的农产品安全监控手段，防范农产品质量安全风险具有重要的意义。关键技术方面：关键技术方面：农业物联网的产业化和规模应用关键是解决感知层信息获取的无缝接入、网络内部和网络之间的广泛互操作问题。具体来说，农业物联网感知层涉及智能农业信息获取无线传感网络接入和信息传输、无线传感网络与移动网络无缝接入、无线传感器网络与互联网络无缝接入、标准化协同感知传感节点和信息汇聚节点研制等问题。具体涉及以下几方面：传感技术传感技术：目前的农业生产、加工、流通信息采集技术尚不成熟，山区、大田生产以及各种自然灾害预警的关键传感器缺乏，成为数字农业信息快速获取的技术瓶颈。现有的很多传感器，如在果蔬和粮食的储藏中使用的温度传感器，用于环境监测的土壤水分传感器、湿度传感器、PH 值传感器、光传感器、生物传感器、CO2传感器等，在温室环境下可以获得较好的使用效果，但将其用于区域性生产和流通环节时，则面临不少的问题。例如，传感器接口标准、组网方式、数据传输及数据处理等环节目前尚缺乏统一的标准和规范，这给实现全方位实时监测功能带来了很多困难。数据数据采集与采集与传输传输：在农作物生长环境监测方面，传统的方法是由工作人员定期到田间采集大田作物生长环境的土壤墒情、生长环境等信息，通过人工录入并带回实验室化验分析后对农作物生长环境进行评估。该方式完成全域性农作物生长环境的监测与评估周期长，缺乏实时性，无法对农作物生产环境状况及潜在灾害做出及时预警。数据管理与应用系统集成数据管理与应用系统集成：农业物联网技术是实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。感知是关键，而感知的前提是利用各式各样的智能传感器获取物理世界的各种信息，再通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网路交互传递，从而实现对世界的感知。基于传感器网络特有的低成本、高覆盖和可扩展性强的技术特征，农业物联网技术可以协助实现环境监测和气象灾害预警，进一步促进农业产量的提高和管理成本的降低，可以带来巨大的社会效益与经济效益。农业物联网技术将是实现农业集约、高产、优质、高效、生态、安全的重要支撑，同时也为农业生产方式转型、实现高端、高效的精准农业提供“智慧”支撑，既能改变粗放的农业经营管理方式，也能提高植物疫情疫病的防控能力，确保农产品的质量和安全。为了实现农业物联网的产业化、规模化，针对上述提出的若干问题，需要为了实现农业物联网的产业化、规模化，针对上述提出的若干问题，需要解决以下关键技术解决以下关键技术：农业物联网传感器接口规范及相关互操作协议农业物联网传感器接口规范及相关互操作协议：需要通过建立智能农业物联网传感器接口规范，实现智能农业物联网传感器物理接口、数据接口、节点应用中间件、传感数据描述以及传感器节点互操作协议等方面的标准化，为农业物联网标准化设备的研制提供设计依据。标准化农业物联网传感器节点及其应用开发平台标准化农业物联网传感器节点及其应用开发平台：农业信息获取领域涉及的传感器种类较多，接口形式多样，需要标准化的传感器节点将其接入到网络，以满足传感器网络在异构网络环境下的应用，形成混合拓扑结构下的传感器网络系统架构；针对标准化的农业物联网传感器节点的快速规模应用，需要快速的应用开发平台来支撑农业物联网应用系统的有效集成。农业物联网关键技术应用示范农业物联网关键技术应用示范：需要通过典型示范工程进行对农业物联网感知层标准化技术进行验证和推广，为低成本的智能农业物联网建设提供技术基础，最终实现“无处不在”（任何时间、任何地点）的智能农业物联网的信息获取和信息控制。2项目主要创新点及预期获得的发明专利等知识产权情况本项目主要创新点是围绕智能农业物联网典型应用，设计统一的传感数据模型、访问接口，以及传感数据描述协议，并提出农业物联网应用系统可重用设计方法；开发具有标准化接口的农业物联网传感器节点，提供面向标准化传感器节点的应用集成开发平台，方便各种农业物联网典型传感器自动配置和有效集成；在上述农业物联网标准关键技术基础上建立典型农业物联网应用示范，走出“关键技术标准化应用示范产业化商用化”的渐进发展道路。预期获得的主要创新点：预期获得的主要创新点：（1）建立统一的农业物联网传感器数据描述协议，标准化接口的农业物联网传感器节点，统一的农业物联网感知层数据访问接口和节点应用中间件；（2）开发标准化传感器接口规范制订，解决农用传感器互换、即插即用以及传感器节点互操作问题，为物联网技术在农业领域大规模应用奠定基础；（3）研制固定式、移动式多目标参数智能传感器节点，开发传感器节点接应用开发平台，解决传感器节点和智能终端在异构网络接入问题；（4）面向消费者开发设计集成物理供应链与信息供应链的可信追溯系统，建立典型农业物联网应用示范工程。预期获得的发明专利和知识产权情况：预期获得的发明专利和知识产权情况：通过委托专业机构查新和专利分析，预期可以提交标准、获得的发明专利和其他知识产权情况如下：（1）在农产品质量安全传感器接口和中间件标准化方面提出 2-3 项行业标准和国家标准；（2）在新型传感器网络、智能终端方面获得发明专利 5 项以上；（3）在嵌入式智能终端、接口中间件、应用程序接口及应用系统方面获得软件著作权 8 项以上；（4）发表高水平物联网技术研究与应用相关论文 15 篇以上；二、现有工作基础与优势二、现有工作基础与优势1.项目主要研究技术内容的国内外发展现状与趋势，国内现有技术基础（1 1）主要研究技术内容的国内外发展现状）主要研究技术内容的国内外发展现状物联网正越来越多地应用到农业领域，如智能化培育控制、农业生产环境信息监控、以及农副产品质量安全等，从上世纪 90 年代国内外相继建立起不同用途的农业物联网。欧洲、美国、以色列等国家都已建立了一定规模的农业物联网。在以色列、荷兰等国，设施农业(又称工厂化农业)已成为一种新兴的农业产业。设施农业是借助温室及其配套装置来调节和控制作物生产环境条件的新农业生产方式，是农业摆脱自然制约的有效手段，是对常规农业的革命性发展，是高产、高效、优质和技术密集型的农业。英特尔公司率先在俄勒冈建立了世界上第一个无线葡萄园，物联网传感器节点被分布在葡萄园的每个角落，每隔一分钟检测一次土壤温度、湿度或该区域有害物的数量，以确保葡萄可以健康生长。德国的畜牧业采用了物联网技术，从牧草播种，饲料、添加剂、兽药、家禽猪牛饲养、活畜、机械设备、粪便清理、环境保护、肉蛋奶的加工包装冷藏保鲜整个过程都采用了全程监控，自动化设备生产和加工。国内农业物联网应用正处在发展阶段。例如，将大量的传感器节点构成监控网络，通过各种传感器采集信息，以帮助农民及时发现问题，并且准确地确定发生问题的位置，再配合一些自动化设备，实行定量精确的农业生产耕作。由于受地理环境差异、地区发展不平衡和政策导向性作用等的影响，我国农业物联网的应用还处在相对的小规模低水平应用阶段，目前也只有少数地方建立了一些应用示范园，农业的整体信息化和物联网技术的普及性应用还在不断地开发和发展中。总的来说，国内外农业物联网应用普遍存在的问题是，由于缺乏统一的农业物联网应用标准体系指导，使得农业物联网在实施过程中信息获取网络接入成本高、软件互操作困难、系统集成复杂等。缺乏关键技术的标准化，使得农业物联网的大规模应用受限，急需推进一批农业物联网关键技术的标准化工作，包括农业物联网传感器接口规范、统一的传感器数据模型和描述协议、标准化的传感器节点及其应用开发平台、关键技术标准化测试验证平台、以及关键技术标准化应用示范等，这些关键技术的研究现状和趋势如下：1 1）传感器接口标准方面）传感器接口标准方面国内外相关机构正展开针对传感器网络标准的制定工作，但对于农业物联网传感器接口目前还没有相应的规范，更没有建立智能农业应用标准子集。通常包括农业应用领域在内的传感器网络中存在两大类接口。第一类接口的发展是从模拟接口，数字接口，到智能接口的出现；第二类接口正在激烈讨论和研究中，主要面向传感器网络数据服务和数据规范化描述。早在 90 年代，美国国家标准技术研究院(NIST)开始领导制定 IEEE 1451 协议族，旨在将现有的变送器方便地连接到网络和系统。开放地理空间联盟（OGC）于 2002 年就开始关注 SWE(Sensor Web Enablement)工作，并最终制定了 SWE 相关标准，描绘了传感器的万维网（world wide web）。ISO，ITU 和 IETF 等也陆续成立了相关的工作组（WG）和研究组（SG），提出传感器网络方面的草案和标准。我国于 2009 年 9 月成立了传感器网络标准化工作组，旨在建立我国的传感器网络标准体系，并主动参与国际标准的制定。传感器网络标准化工作组中设置传感器接口项目组，旨在跟踪国际对口标准和推动我国传感器接口标准的制定。为推进物联网技术的研究和标准的制定，2010 年 6 月又成立了物联网标准联合工作组。2 2）传感数据建模与描述协议方面）传感数据建模与描述协议方面国外相关机构，特别是一些标准组织，针对传感数据描述协议正逐步展开研究。IEEE 1451 定义的变送器电子数据表单 TEDS（Transducer Electronic DataSheet）对传感器关键参数进行了较为详细的描述。开放地理空间联盟（OGC）制定了 SWE 定义了 SensorML(Sensor Model Language)、TransducerML(TransducerMarkup Language)，以及 O&M(Observation&Measurements)，它们是传感数据的静态信息模型。在信息模型基础了，SWE 定义了包括 SPS，SOS 和 SAS 在内的Web 服务。部分研究人员关注传感器建模，以增强网络中心环境中传感器互操作性和融合的能力。他们从传感器的分类、数据描述等多个方面对传感器数据进行建模。另外，ISO，ITU 和 IETF 等也陆续成立了相关的工作组（WG）和研究组（SG），提出传感器网络方面的草案和标准，其中也涉及部分传感数据的定义。然而上述这些模型、标准和工程案例存在着两个方面的问题：一个是不完整，另一个是封闭性。不完整性体现在模型只是对传感器节点局部特征的描述，因而难以被广泛的接受。造成不完整性的结果和建模所采用的方法也有很大关系，因为模型建好后没有合适的理论方法来验证也是一个大的问题。IEEE1451 TEDS 虽然一定程度上得到了厂家的支持，但是在交互协议方面制定的 NCAP 却很难推广，最主要的原因还是没有处理好自身和已有协议标准的关系。由于众多系统数据集成程序是由用户来编写的，这些软件组成的可重用性较差。总的来说，传感器数据模型及描述协议目前没有形成被广泛认可的统一国际标准，更还没有涉及农业物联网领域。3 3）传感器节点研制与应用开发平台方面）传感器节点研制与应用开发平台方面主要是越来越多的国内外相关科研机构研制的智能传感器节点，但还没有出现满足某种接口标准的传感器节点被规模应用，特别是农业物联网标准化传感器节点。目前知名的传感器节点如加州大学伯克利分校研制的 Smart Dust 和 Mica系列节点等，而且美国 Crossbow 公司就利用 Smart Dust 项目的成果开发了出名的 Mote 智能传感器节点。在此基础上，相应的节点开发平台也逐步推出，如用于研究机构二次开发的 MoteWorkTM 开发平台。这些产品在受欢迎的同时也带来一个主要问题，就是互操作问题。由于没有统一的标准指导，不同的传感器节点构成的系统在集成上存在不同程度的困难。4 4）农业物联网感知层技术及应用方面）农业物联网感知层技术及应用方面国外农业信息化开始广泛应用，但同样存在缺乏标准指导而导致系统集成成本高和互操作困难的问题。发达国家的信息技术在农业中的广泛应用开始于上世纪 90 年代，目前已进入网络化时代，以信息技术为依托的精准农业呈现出快速发展的趋势。欧美等发达国家通过精准农业技术实施，彻底改变了传统农业生产粗放的作业方式，并实现了相关软硬件产品的产业化拓展。精准农业技术涉及的农田信息采集技术、生产管理智能决策技术、农业自动化控制技术、农业智能装备技术等都取得了巨大的进步和显著的成效。例如，德国 Lemnatec 公司开发的测定系统实现了植株表型多参数在线自动测量，能够测量活体玉米的株高和绿叶面积。欧美生产的变量施肥机，通过在线波谱测量可准确实现按需变量施肥。利用机器视觉技术初步实现了基于形态和色泽完成品质和成熟度等方面的产品分级。应用可见/近红外光谱分析技方法，已实现仪器的便携式精准测试。通过纳米技术、微流控技术和生物传感技术的集成利用，可以实现重金属、农药残留、抗生素等的快速检测，而且开发了多种配套生物传感器与检测仪器。多平台、多传感器遥感技术的快速发展，实现了不同遥感平台准确预测农田信息的技术突破。但这些农业物联网感知系统存在一个共性的问题就是接口技术与标准的多样性，给系统集成和大规模互联带来困难。5 5）在农产品质量安全监测技术方面）在农产品质量安全监测技术方面近年来，WHO、FAO、OECD、IEO 和 WTO 等国际组织十分重视并强调各国建立国家食品安全体系，包括立法（法规体系和食品卫生标准）、管理（包括危险性评价与监督管理）、监测（包括食品污染与食源性疾病），其目的是要更为有效地提高全球范围内的食品安全水平。食源性食源性（化学性与生物性）（化学性与生物性）危害关键检测技术危害关键检测技术发达国家在食品安全卫生标准限量值逐步降低，检测技术日益趋向于高技术化、系列化（多残留）、速测化、便携化。国际上特别是美国、欧盟等发达国家可以实现化学性危害的快速检测；运用免疫学、生物工程技术对食品安全的快速检测方法灵敏度高、选择性好、适用范围较宽。目前国际上最具代表性的多残留分析方法主要有美国 FDA 的多残留方法（可检测 360 多种农药）、德国 DFG 的方法（可检测 325 种农药）。在一些需要高、精、尖技术和设备的检测技术方面，我国目前的总体技术水平较国际先进水平尚有很大差距，主要表现为检测项目少、不能满足食品检测工作要求，并且质量保证体系比较薄弱。在生物性危害方面，一些发达国家通过 DNA 指纹图谱确定食源性疾病患者排泄物中所分离的细菌与可疑中毒食品中分离的细菌的同源性进行比较。美国已在全国范围内建立了细菌分子分型国家电子网络,并已成功地应用于沙门氏菌食物中毒爆发原因食品的溯源及控制。而我国食源性疾病的病原检测、鉴定手段仍停留在传统的病原菌培养、血清抗体检测和生化特征比较水平。食源性疾病与危害的监测、溯源和预警技术食源性疾病与危害的监测、溯源和预警技术发达国家利用设置哨点(sentinel point)对食源性疾病开展主动监测，并在发生食源性疾病后，对病原菌的摄入量与健康效应进行剂量-反应关系的分析与危险性评估。美国疾病预防控制中心（CDC）建立主动监测网络用于改善食源性疾病漏报率问题，已取得显著成绩。我国尚缺乏定点主动监测网络实现对食品安全中致病菌的定量危险性评价。新技术、新工艺食品加工的新技术、新工艺食品加工的安全性评价安全性评价发达国家对农产品生产、加工过程中采用的新技术、新工艺的安全评估极为细致，如美国投入巨资开展环境内分泌干扰物的筛选计划，已经开始对所批准登记的农药进行内分泌干扰活性的筛选，并于 2008 年公布根据内分泌干扰活性重新确定的农药的最高残留限量（MRL）；植物成分、植物雌激素（如大豆异黄酮等）、蔬菜、水果等“膨大”、“催熟”用化合物是否具有性激素活性和对儿童的性激素作用在国际学术界引起广泛的研究；转基因技术、辐照食品也是人们一直关心的问题。国外已经在相关方面建立一套成熟的安全性评价程序和方法。而我国在蔬菜、水果的生产过程中，植物生长调节剂(如赤霉素、细胞分裂素、2,4-D、乙烯释放剂等）的使用已经日趋增加，但相关方面的技术支撑（包括检验方法，标准制定）十分薄弱，安全问题突出。农产品安全控制技术和数据库农产品安全控制技术和数据库农产品安全控制需要建立在标准基础上，多年来，以英、法、德为主的西欧国家和美国，一直致力于国际和区域标准化活动上，企图长期控制国际标准化的技术大权，并且不遗余力地把本国标准变成国际标准。但由于我国的食品卫生标准化工作始于六十年代，其制标原则、方法及其所形成的标准体系与技术内容都与 WTO 有关协定和 CAC 标准存在较大差别。标准中关于卫生质量要素的技术要求与指标规定都不同程度地与国际标准存在一定差距，标准的科学性和可操作性也亟待提高。一些发达国家都有比较固定的监测网络和比较齐全的污染物与食品监测数据，如美国有近 20 多年的动物性食品中农药（如 DDT 等）的残留量资料，建立了致病菌遗传物质的分子结构为基础的 DNA 指纹图谱。我国在相关方面缺乏系统积累，与发达国家相比有较大差距。6 6）农产品生产、流通安全监控传感网技术方面）农产品生产、流通安全监控传感网技术方面在美国提出“智慧地球”和中国提出“感知中国”之后，产生于1999年的“物联网”又一次成为信息界的热点。当前，发达国家以无线传感器网络为核心的技术已经应用到农业精准作业管理中，随着农产品和食品质量安全问题日趋受到关注，物联网技术在农产品和食品安全领域的应用也将得到进一步重视。物联网在物联网在农产品和食品安全领域的应用将从农业生产环节进一步拓展到加工和流通领农产品和食品安全领域的应用将从农业生产环节进一步拓展到加工和流通领域，并最终贯穿于整个农产品和食品供应链。域，并最终贯穿于整个农产品和食品供应链。在农业生产环节在农业生产环节物联网应用主要侧重于利用农业智能传感器实现农业生产环境信息的实时采集和利用自组织智能物联网对采集数据进行远程实时报送；在农产品和食品加工在农产品和食品加工环节环节物联网应用主要侧重于应用传感器网络实现加工设备、检测和监测仪器、加工流程和加工环境信息的进一步融合和智能化调控；在在农产品和食品流通农产品和食品流通环节环节物联网应用侧重于基于电子标签和条码技术实现农产品和食品质量安全信息在不同供应链主体之间的无缝衔接，基于传感器网络和全球定位系统实现农产品和食品的数字化物流，集成应用电子标签、条码、传感器网络、移动通信网络和计算机网络等实现农产品和食品质量跟踪和溯源。7 7）在农产质量安全与溯源技术方面：）在农产质量安全与溯源技术方面：自 2007 年开始，德国著名高端连锁超市麦德龙在中国成立独资公司麦咨达农业信息咨询公司（以下简称麦咨达），为进入麦德龙超市中农产品建立“从农场到餐桌”全产业链可追溯信息体系，并为麦德龙超市建立追溯系统平台；国际连锁超市巨头家乐福和沃尔玛也开始采纳麦咨达提供解决方案，在对农产品全产业链进行 HACCP 培训基础上，为其超市农产品建立追溯档案。近年来，我们国家部分地区也开始农产品追溯系统建立，华南农业大学等单位进行了猪肉、蔬菜、水稻等农产品质量安全监测系统的研究开发。其中华南农业大学开发了农产品安全监控平台，以无线传感器构成的网络和遥感为主要的信息采集手段，以 RFID为产品识别技术，对农产品进行全程的跟踪。结合 GIS 技术使农产品物流全程可视化，提供农产品整个供应链各环节有关农产品产地、运输、仓储、加工、装卸、配送、销售等方面的全面、详实的电子化信息；同济大学、上海农业信息有限公司开发了基于供应链管理的农产品安全监控信息平台，平台包括：面向农产品供应链的公共信息服务；面向该供应链各类型节点（企业、政府监管部门等）的终端应用服务。供应链中各个环节的有关信息通过采用 GPS、GIS、条形码技术（RFID射频识别技术）相结合的自动识别解决方案支撑，从而实现追溯的目的；江苏大学综合应用 RFID 射频电子标识、二维条形码标签技术，将网络技术和数据库技术相结合，构建了适合中国国情的肉用猪和猪肉安全质量监控的可追溯系统。系统可对猪肉工厂化安全生产进行全程信息的跟踪，特别是提供了从生猪养殖到猪肉流通的可溯源软硬件平台；中国科学院生态环境研究中心设计了蔬菜安全生产管理及质量追溯系统，实现了生产企业端的产前管理、产中管理、产后管理、生产预警、统计分析、条码打印、短信发送和消费者端的质量追溯、质量反馈、健康指导等功能。目前国内已经开发的农产品质量安全监测系统，采用了无线传感器、GPS、GIS、RFID 等技术，主要实现了农产品物理供应链的追溯，追溯信息内容以静态为主。（2 2）国内现有技术基础）国内现有技术基础近年来随着我国农村经济的快速发展、农业生产劳动力的大量转移和农业信息知识在农村的大量应用普及，传统的单纯以提高劳动生产率和依靠经验管理的农业生产模式，开始逐渐向知识化、信息化和智能化定量管理为特征的生产模式转变，已经取得了重大的研究进展和显著的社会经济效益，农业物联网开始逐渐展开应用。虽说与欧美等发达国家相比总体上仍有明显的差距，但在农业物联网标准化方面，我国与国外是处在统一起跑线的。目前，国内信息技术，包括农业感知技术，信息传输和控制技术都快速发展，为农业物联网应用奠定基础。当前形式下，尽快推动我国农业物联网关键技术标准的制定和关键技术的创新，能有效提高异构传感器网络的信息共享程度，实现农业物联网的广泛互联。更重要的是能够增强我国在世界范围内农业物联网产业方面的主导地位。我国农产品安全方面在过去取得了长足的进步，围绕农产品生产安全和农产品质量安全，从基础研究、应用研究、集成示范到应用系统开展了大量的相关工作，主要集中在农业农村信息化、食品安全标准体系和专用仪器研制方面。食品安全前期工作主要集中在食品生产、加工和流通过程中影响食品安全的关键控制技术，食品安全检测技术与相关设备，多部门的有机配合和共享的监测网络体系。在食品安全检测技术与相关设备、食品安全监测与评价体系（溯源）、食品安全标准的技术基础数据和生产与流通过程中的控制技术，特别是针对一些迫切需要控制的食源性危害（化学性、生物性）及其检测技术进行了系统攻关，建立了生产、加工过程技术规程、关键检测技术和食品安全标准。在国家相关计划的支持下，前期在农业农村信息化方面特别是数字农业领域有一定的积累，农业传感网络在部分领域有示范应用。在专业人才队伍方面，我国在卫生、农业、质检和环保系统内均有专业科研单位、监督检验单位，其中卫生系统在各级卫生防疫站均设立了食品卫生科或食品卫生监督检验所，质检总局在进出口食品和内销食品（各地技监局对食品加工企业实施的监督）的把关、服务中积累了丰富的食品加工安全控制、食品风险分析、食品安全预警机制、食品安全卫生检测技术及其相关研究经验，农业系统也已经从以对数量的追求向数量与质量并重的方向发展，建立了从无到有的农产品安全监督检验队伍。国家质量监督检验检疫总局在各口岸都设立了专业机构（原国家出入境检验检疫局），负责出入境食品安全的检验监督和检测方法研究工作。农业部建立了农药和兽药监察体系，负责种植和养殖阶段的食品安全工作，并承担动物性食品中人畜共患疾病的兽医检验。目前，农业部已经从对农产品产量的关注转移到以质量（特别是安全性）为中心，将建立覆盖全国的农产品安全监督检验体系。（3 3）本项目的出发点和创新点：）本项目的出发点和创新点：通过以上分析可以看出通过以上分析可以看出：通过多年的建设和科研投入，农产品质量安全的离线、实验室检验监测手段基本具备，能够实现主要功能性监测和监督的需要。但从国际上农产品质量安全监督管理体系来看，已经逐渐向生产过程关键控制点在线监测方向发展，针对不同农作物通过智能传感器实现农业生产环境信息的实时采集和利用传感网络对采集数据进行远程实时报送，结合专门检测仪器实现对农产品质量影响危险关键点控制，并通过物联网技术实现农产品和食品质量安全信息在不同供应链主体之间的无缝衔接，最终实现农产品和食品质量跟踪和溯源。但是到目前为止，我国现有农产品追溯系统主要是针产地、生产、加工、运输、流通全产业物理供应链的静态信息实现追溯，对我们国家农产品质量安全还没有在上建立完整的信息供应链。本项目针对农业领域多源、异构信息获取，开发支持广泛互操作和即插即用的标准化传感器节点；开发支持异构网络和跨平台下应用传感网络接口中间件；构建面向农产品质量安全的农业物联网数据中心和应用程序接口；开发有机农产品全产业链质量安全可信追溯平台。与国内同类项目相比与国内同类项目相比：本项目从农业物联网系统集成和应用高度，涵盖本项目从农业物联网系统集成和应用高度，涵盖农产品质量农产品质量监控、监控、可信追溯可信追溯领域，针对农产品质量监控与信息溯源等综合服务领域，针对农产品质量监控与信息溯源等综合服务应用，通过标准化传感器接口模块和智能终端，实现农业生产、流通过程安全应用，通过标准化传感器接口模块和智能终端，实现农业生产、流通过程安全监控信息获取，开发集成物理供应链和信息供应链的可信追溯系统平台，并为监控信息获取，开发集成物理供应链和信息供应链的可信追溯系统平台，并为全社会提供综合信息服务全社会提供综合信息服务，是物联网技术在农产品质量安全中的典型应用模型是物联网技术在农产品质量安全中的典型应用模型。2课题申请单位及主要参与单位研究基础（已有的研究开发经历，科技成果、科研条件与研究开发队伍现状等）本项目申请单位安徽朗坤技术发展有限公司，合作单位包括中国科学院合肥物质科学研究院、安徽农业大学。在本项目中上述相关单位通过产学研用合作，充分发挥各自优势，通力合作。（1 1）安徽朗坤技术发展有限公司安徽朗坤技术发展有限公司安徽省朗坤科技发展公司位于合肥国家高新技术科技园，是安徽省新农村物联网工程技术研究中心依托单位，近年来一直致力于农产品的深加工以及农村物联网相关技术的开发和系统集成，承担安徽省、合肥市“放心菜、放心肉”工程规划、设计和实施工作，有包括国际项目经理、高级项目经理、微软认证高级工程师、系统架构师在内的系统软件开发和系统集成人员 50 多人。2009 年实现产值超过 2 亿元，本项目中将自筹配套资金 500 万，投资建设安徽省农业物联网数据中心和农产品质量安全追溯系统平台，公司在农产品深加工、系统集成和开发方面的技术积累和市场拓展能力为本项目顺利完成提供了技术保障和资金保障。（2 2）中国科学院合肥物质科学研究院中国科学院合肥物质科学研究院项目申请单位中国科学院合肥物质研究院是在中国科学院知识创新工程下由四个科研单元合并成立的科研单元，其中合肥智能所和安徽光机所两个专业研究单位在与农业物联网技术密切相关的传感技术、智能信息处理和农业信息化方面有比较深厚的积累，承担了多项 973、863、国家自然科学基金、中科院创新项目等重要研究项目，围绕农业生产环境与过程监测、农业生产信息智能分析与处理等方面开展了长期、深入地研究，在相关方面有着深厚地理论技术与实验产品积累，在安徽省以及全国有着较为广泛地应用与科学实践。本项目涉及传感器技术、智能信息处理和农业信息化工作，项目申请单位是传感器国家联合重点实验室组成单位和国家 863 机器人传感器网点实验室依托单位，在多维力传感器、厚膜传感器方面在国内有重要地位，在传感器敏感材料、敏感器件、信号处理和嵌入式软硬件方面有长期积累；在智能信息处理方面，自80 年代开始，利用人工智能技术开展农业专家系统研究，在农业信息知识表达、专家系统和农业示范应用方面开展了一系列卓有成效的工作，在国内十几个省、自治区将有示范基地和农业专家系统的应用推广，将我国农业信息技术的研究工作从实验室，推向了基层农村、田间地头。自上世纪 80 年代以来，在国家基金委、科技部以及中国科学院的支持下，项目申请单位在检测技术与自动化、模式识别与人工智能、传感网络等方面承担完成了一大批国家科技攻关计划、“863”高技术发展计划、国家自然科学基金、中国科学院和安徽省的重大科技项目，围绕农产品检测敏感材料技术、传感器网络传输技术、国际标准化技术、农业信息分析与处理技术、智能计算与图象处理技术开展了深入地研究，取得近 40 项科研成果，获得国家、中科院、省级等奖励 10 余项，积累了大量农业生产管理、土壤类型、有机肥料、气象分析、市场价格、品种特性等一批农业基础资源数据以及科学施肥、病虫预测、品种选择、专家决策、植物分类等农业生产过程控制系统，在推动我国农业信息技术体系的建设和发展中居国际领先地位。1978 年以来，安徽光机所坚持光学辐射定标、遥感大气辐射校正、地物波谱特性、综合遥感实验、遥感辐射校正场等应用基础研究，综合水平居国内领先地位，积累了一批科研成果和技术装备，形成了一支以硕士、博士为骨干的科研队伍。在全国遥感基础试验场建设、地物波谱测量及波谱数据库的建立、遥感信息定量化技术、遥感图像处理及信息反演、红外高光谱遥感信息表征、污染源排放在线监测技术、水质污染在线监测技术、痕量有机污染物在线监测技术、环境污染光纤传感器在线监测技术、痕量气体卫星数据反演方法等方面开展了多年的研究。七五期间，安徽光机所承担国家攻关项目（75-73-01-06），在全国 13 个遥感基础实验场开展了典型地物光谱的测量，测量并分析了水稻、小麦、玉米等主要农作物在不同生长期的可见-短波红外光谱数据。75-73-01 项目于 1993 年获得了国家科技进步特等奖。1992 年中科院安徽光机所与中科院南京土壤所共同承担了国家自然科学基金项目“激光遥感土壤、植被的光谱特征研究”，完成了不同施肥条件下玉米