第1章  農業物聯網繫統模型 1

1.1物聯網的小繫統1

1.1.1物聯網的定義1

1.1.2物聯網的相關概念1

1.1.3物聯網的小繫統2

1.2農業物聯網繫統綜述2

1.2.1農業物聯網的定義和內涵2

1.2.2農業物聯網的網絡框架4

1.3農業信息化模型（服務對像）5

1.3.1農業信息化的定義和特征5

1.3.2農業生產過程信息化6

1.3.3農產品流通過程信息化7

1.3.4農業經營管理過程信息化7

1.3.5農村社區服務信息化8

1.3.6農業信息化的內涵和核心8

1.4農業物聯網的建模10

1.5農業物聯網與大數據的標準化12

1.5.1大數據標準體繫框架12

1.5.2我國的大數據標準建設現狀14

1.5.3大數據重點標準描述15

1.5.4物聯網的安全體繫16



第2章  農業物聯網與大數據標準體繫設計 18

2.1農業物聯網繫統架構和總體技術路線18

2.2數據中心模型結構與設計19

2.3山東農業雲數據中心應用21

2.4終端綜合管理繫統模型結構與設計22

2.4.1綜合管理繫統架構22

2.4.2CMS繫統架構22

2.4.3綜合管理繫統研發22

2.5農業物聯網繫統部署模型結構與設計26

2.6農業物聯網智能終端模型結構與設計28



第3章  農業物聯繫統工程與應用 30

3.1農業物聯信息繫統需求分析30

3.2農業物聯信息繫統網絡部署設計31

3.3公共支撐子繫統設計32

3.4農業物聯信息繫統平臺數據字典與數據庫設計（典型）32

3.4.1數據庫數字化處理及整合32

3.4.2空間數據庫33

3.4.3耕地資源管理數據庫34

3.4.4測土配方施肥管理數據庫34

3.4.5農產品價格行情數據庫34

3.4.6農業災害控制數據庫34

3.4.7農情及生產管理數據庫34

3.4.8農作物數據庫34

3.4.9農業病蟲害數據庫35

3.4.10農業區域布局管理數據庫35

3.4.11農業建設成果展示數據庫35

3.4.12信息社數據庫35

3.4.13氣像監測數據庫35

3.4.14日常運行數據庫35

3.4.15公益服務數據庫35

3.4.16就業信息數據庫36

3.4.17政策法規數據庫36

3.4.18村務信息數據庫36

3.4.19文化娛樂數據庫36

3.5研發與運行部署平臺的選擇36

3.6農業物聯網與大數據應用子繫統設計36

3.7農業物聯網與大數據子繫統應用實例37

3.7.1測土配方施肥服務繫統37

3.7.2基於大數據技術的大棚智能控制繫統37

3.7.3作物成熟度與上市期預測38

3.7.4農業災害預測38

3.7.5農村土地承包經營權信息管理方面的應用38

3.7.6農產品質量安全管理38

3.7.7農資服務39

3.7.8農技服務39

3.7.9農業信息服務39

3.7.10大數據在農業應急管理方面的應用39



第4章  公共支撐子繫統技術與實現 40

4.1網關40

4.2通信41

4.3安全41

4.4雲平臺43

4.4.1建設原則43

4.4.2雲服務43

4.4.3架構44

4.4.4雲資源管理45

4.5統一CA46

4.5.1CA認證體繫設計和網絡架構46

4.5.2CA繫統功能47

4.6業務支撐軟件49

4.6.1物聯網采集監測49

4.6.2數據服務49



第5章  應用子繫統技術與實現 53

5.1農業物聯網終端應用開發平臺53

5.2農業物聯網應用子繫統示例54

5.3農業物聯網智能終端產品60



第6章  農產品安全質量追溯應用子繫統 63

6.1業務需求64

6.2技術路線65

6.3農產品追溯平臺67



第7章  農業物聯網應用子繫統 73

7.1農業生產現存問題以及需求73

7.2農業物聯網拓撲結構和數據傳輸73

7.3農業物聯網應用子繫統——農情生產管理繫統74

7.4農業物聯網應用子繫統——測土配方施肥繫統79



第8章  智慧果園應用子繫統 83

8.1繫統總體構架83

8.2雲平臺設計86

8.2.1數據雲服務86

8.2.2數據服務主要內容87

8.3環境監測繫統88

8.3.1信息采集88

8.3.2作物生長（成熟度）89

8.3.3病蟲害預警90

8.3.4數據查詢統計90

8.3.5環境監測模型庫90

8.4智能遠程控制繫統91

8.5專家繫統91

8.6智能灌溉繫統92



第9章  智慧大棚應用子繫統 95

9.1繫統總體設計95

9.1.1需求分析95

9.1.2溫室大棚環境參數分析95

9.1.3繫統架構和工作流程96

9.2數據資源中心98

9.3支撐軟件資源配置98

9.4通信網絡99

9.5信息化軟件101

9.6大數據模型分析102



第10章  智慧大田應用子繫統 107

10.1繫統特點107

10.2技術路線108

10.3繫統結構和服務112

10.4繫統建設114



第11章  智慧灌溉應用子繫統 117

11.1繫統架構117

11.2數據資源平臺設計118

11.3應用支撐平臺設計120

11.4軟件繫統功能121

11.4.1大數據決策模型服務繫統121

11.4.2綜合業務展示繫統124

11.4.3物聯網采集監測子繫統125

11.4.4智能灌溉物聯雲繫統126

11.5繫統設施部署128

11.6智慧灌溉物聯雲繫統執行設施129

11.6.1機井“互聯網 ”水肥一體化集成設備129

11.6.2田間“互聯網 ”水肥一體化集成設備130

11.6.3小型氣像站131

11.6.4墑情監測儀131



第12章  農業地理信息平臺應用子繫統 134

12.1總體設計134

12.2標準規範建設135

12.2.1農業基礎空間數據收集、整理與建庫135

12.2.2建立農業基礎空間數據庫137

12.3數據結構設計138

12.3.1業務數據庫設計138

12.3.2地理信息數據庫設計139

12.4應用繫統設計140

12.5基於地理平臺的應用開發方案141

12.6部署與安裝設計142

12.7平臺服務應用模式143



第13章  農業大數據集成與融合 145

13.1大數據采集和應用145

13.2大數據集成與融合平臺設計146

13.3面臨問題與未來展望148



第14章  項目應用示範案例 150

14.1項目應用示範案例150

14.2農業物聯網發展面臨的機遇與挑戰152

14.3農業物聯網發展需求與趨勢154

14.4農業物聯網發展對策與建議155



參考文獻 158

農業物聯網是物聯網技術在農業生產、經營、管理和服務中的具體應用，是通過應用各類傳感器、RFID、視覺采集終端等感知設備，廣泛采集農業相關信息，通過建立數據傳輸和格式轉換方法，利用無線傳感器網絡、移動通信無線網和互聯網進行信息傳輸、處理，後通過智能化操作終端，實現農業產前、產中、產後的過程監控、科學決策和實時服務，進而實現農業集約、高效、優質、高產、生態、安全的目標。

本書共分為14章，分別為第1章農業物聯網繫統模型；第2章農業物聯網與大數據標準體繫設計；第3章農業物聯繫統工程與應用；第4章公共支撐子繫統技術與實現；第5章應用子繫統技術與實現；第6章農產品安全質量追溯應用子繫統；第7章農業物聯網應用子繫統；第8章智慧果園應用子繫統；第9章智慧大棚應用子繫統；第10章智慧大田應用子繫統；第11章智慧灌溉應用子繫統；第12章農業地理信息平臺應用子繫統；第13章農業大數據集成與融合；第14章農業物聯網示範項目和前景展望。

本書依托2017年山東省重大科技創新工程項目“蔬菜日光溫室環境精準監測與調控技術研究”（項目編號2017CXGC0202），以農業物聯網繫統建設為主線，基於當前研發水平，結合編者多年來的工程實踐經驗和研發成果，繫統地介紹了農業物聯網的設計、開發及應用。本書旨在為農業物聯網提供行業指導和實際案例，可供從事農業物聯網相關工作的研發人員、工程人員參考學習，也可供高等院校信息類、自動化類、農業類等相關專業教學使用。

本書第1～5章由鄭勇和山東鋒士信息技術有限公司褚德峰、陳棟、郭明、賈士朋編寫，第6～9章由山東鋒士信息技術有限公司孫啟玉、楊駿、陳希虎、冀堯、宋成秀、李偉、李合營、陳秀芹、趙大龍編寫，第10～14章由山東大學邢建平和山東鋒士信息技術有限公司劉玉峰、張志強、董緒、張磊磊、劉海法、謝麗娟、田小亮編寫。在此由衷感謝山東大學微電子學院邢建平教授團隊成員、山東農業工程學院趙志桓工程創新團隊成員的幫助和支持。

由於編者水平有限，編寫時間倉促，本書不足之處在所難免，請讀者不吝批評指正。



著者

2020年5月