智慧农业大数据一体化平台建设和运营综合解决方案

智慧农业大数据一体化平台建设和运营综合解决方案睿利而行2020年3月31

智慧农业大数据一体化管

理平台

建设和运营整体

解

决

方

案

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目录

一、概述 (8)

1.1、建设背景 (8)

1.1.1、国家政策 (8)

1.1.2、农业部政策 (8)

1.1.3、省内政策 (9)

1.2、农业信息化推进策略 (9)

1.2.1、四大目标 (9)

1.2.2、三大工程 (9)

1.2.3、十大任务 (9)

1.3、建设目标 (10)

1.4、建设意义 (11)

1.4.1、智慧农业推动农业信息化 (11)

1.4.2、智慧农业提高农业管理水平 (11)

1.4.3、智慧农业保障农产品和食品安全 (12)

1.5、建设内容 (12)

1.5.1、建设农业物联网 (13)

1.5.2、建设农产品生产全过程大数据管理平台 (13)

1.5.3、建设全过程可视化平台 (13)

1.5.4、建设农情预警中心 (13)

1.5.5、建设全流程农业数据库 (13)

1.5.6、建设全周期溯源信息平台 (14)

1.5.7、建设智慧农业生产公共接入平台 (14)

二、现状分析 (15)

2.1、农业管理现状 (15)

2.1.1、数据采集困难 (15)

2.1.2、信息普及困难 (15)

2.1.3、会商培训困难 (15)

2.1.4、监管追溯困难 (15)

2.2、农业生产现状 (16)

2.2.1、传统农业特征明显 (16)

2.2.2、盲目使用化肥农药 (16)

2.2.3、灾害抵御能力不强 (16)

2.2.4、生产积极性不高 (16)

2.3、农业物流现状 (17)

2.3.1、渠道不通 (17)

2.3.2、技术落后 (17)

2.3.3、信息滞后 (17)

2.3.4、多元无序 (17)

2.4、农业市场现状 (17)

2.4.1、市场分析缺乏 (17)

2.4.2、竞争能力弱小 (18)

2.4.3、销售渠道单一 (18)

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三、需求分析 (19)

3.1、管理需求 (19)

3.1.1、农产品追溯管理 (19)

3.1.2、农业基础数据 (19)

3.1.3、视频调度专家会商 (19)

3.2、生产需求 (19)

3.2.1、科学种植 (20)

3.2.2、解放生产 (20)

3.2.3、提高效率 (20)

3.3、运输需求 (20)

3.3.1、流通渠道 (20)

3.3.2、保鲜技术 (21)

3.3.3、信息网络 (21)

3.4、市场需求 (21)

四、智慧农业大数据平台顶层设计 (22)

4.1、智慧农业大数据平台总体架构图 (23)

4.2、构建农业管理生产全覆盖的一体化管理系统 (24)

4.3、智慧农业各级门户展现形式 (24)

4.4、搭建平台数据采集通道 (25)

4.5、系统组成 (25)

五、智慧农业生产全过程大数据管理平台建设 (26)

5.1、智慧农业生产全过程精准化种植（水肥药）管理系统 (26)

5.1.1、建立作物的生长发育模型 (27)

5.1.2、建立水肥药管理优化模型 (27)

5.1.3、建立作物病虫害预警和诊断模型 (28)

5.1.4、智慧农业生产全过程多环节智能化（栽培管理）决策系统 (28)

5.1.5、智慧农业生产全过程生产设备智能控制系统 (29)

5.1.6、智慧农业生产全过程大数据分析系统 (30)

5.1.7、智慧农业生产全过程大数据管理系统 (31)

5.2、数据可视化平台建设 (31)

5.2.1、应用软件 (31)

5.2.2、专题服务 (32)

5.2.2.1、温室模块化集成方案的推荐服务 (32)

5.2.2.2、施肥、灌溉服务 (32)

5.2.2.3、信息获取服务 (32)

5.2.2.4、市场信息服务 (32)

5.3、数据库建设 (32)

5.3.1、农情预警中心 (33)

5.3.2、农产品质量溯源信息系统 (33)

5.3.3、农业生产公共接入平台 (33)

六、农业植保大数据运营平台 (34)

6.1、行业应用平台 (34)

6.1.1、电商推广平台 (35)

6.1.2、植保作业平台 (42)

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6.1.3、飞手平台 (55)

6.1.4、药剂平台 (59)

6.1.5、无人机平台 (61)

6.2、大数据分析平台 (66)

6.2.1、数据来源 (66)

6.2.2、数据采集 (67)

6.2.3、数据预处理 (68)

●缺失值处理 (69)

●数据选择 (69)

●数据变换 (69)

●数据的集成 (69)

●数据消减 (69)

●数据预处理评估 (69)

2）数据选择 (70)

3）数据变换 (70)

4）数据的集成 (71)

5）数据消减 (72)

（1）数据聚合； (72)

（3）数据压缩； (72)

6）数据预处理评估 (72)

6.2.4、数据存储 (73)

6.2.5、大数据应用 (75)

2）减施增效 (76)

3）药剂改良 (76)

4）飞机改良 (77)

5）商机挖掘 (77)

6.2.6、数据规模 (78)

6.3、网络拓扑图 (78)

6.3.1、核心层网络设计 (80)

6.3.2、接入层网络设计 (81)

6.3.3、服务器区网络设计 (81)

6.3.4、Internet接入设计 (82)

6.3.5、系统安全监控 (82)

6.4、研发技术路径 (83)

6.4.1、平台技术特点 (83)

6.4.2、大数据底层分析技术特点 (91)

HDFS (91)

HDFS 架构原理 (91)

K-Means算法 (92)

3）植保需求建模技术 (93)

6.5、解决关键问题 (95)

6.5.1、解决农业植保经验不足问题 (95)

6.5.2、植保供需信息相互独立的瓶颈问题 (95)

6.5.3、植保飞手就业问题 (96)

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6.5.4、农业植保过程跟踪监督问题 (97)

七、智慧加工建设 (98)

7.1、智慧加工基本流程 (98)

7.2、智慧加工中追溯系统与农产品分级检测系统的对接 (100)

7.3、智慧加工包装系统 (100)

7.4、智慧加工监测系统 (102)

7.5、智慧加工建设方案 (103)

八、智慧仓储建设 (105)

8.1、智慧仓储优势 (105)

8.1.1、优化仓储内部传统的作业流程，提高仓储服务效率，实现智能仓储

105

8.1.2、提高仓储企业内部的智能化和信息化程度，仓储物资数据信息的可视

化智能建设106

8.1.3、实现供应链中上下游企业之间的信息同步与共享 (107)

8.2、智慧仓储基本流程 (108)

8.2.1、智慧仓储物联网监测信息的识别与表达 (109)

8.2.2、智慧仓储物联网监测信息的采集 (110)

8.2.3、智慧仓储物联网信息存储与实时监测 (111)

8.2.4、智慧仓储物联网设备智能控制 (111)

8.3、智慧仓储建设方案 (111)

8.3.1、仓储物联网检测信息的识别与表达 (112)

8.3.2、仓储物联网监测信息采集 (114)

8.3.3、仓储物联网信息存储与实时监测 (119)

8.3.4、仓储物联网设备智能控制 (119)

（2）控制方案 (122)

（3）仓库控制中心软件设计 (123)

九、智慧运输建设 (126)

9.1、智慧运输基本流程 (128)

9.1.1、智慧运输物联网追溯信息的辨识 (129)

9.1.2、智慧运输物联网追溯信息的采集 (129)

9.1.3、智慧运输物联网信息的追溯编码 (130)

9.1.4、智慧运输物联网设备的智能预警 (130)

9.2、智慧运输建设方案 (131)

9.2.1、具体建设方法 (131)

9.2.1.1、物流物联网追溯信息的辨识 (131)

9.2.1.2、物流物联网追溯信息采集 (134)

采集设备的选取 (134)

采集设备的布设方案 (134)

9.2.2、物流物联网信息追溯编码 (136)

9.2.2.1、追溯条码所承载的质量信息能够清晰的被扫描出 (137)

9.2.2.2、物流物联网设备智能预警 (138)

十、智慧配送建设 (140)

10.1、智慧配送基本流程 (140)

10.2、智慧配送建设思路 (143)

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10.3、智慧配送过程中各环节的识别 (143)

10.3.1、订单处理 (144)

10.3.2、筹集存储 (144)

10.3.3、分拣配货 (145)

10.3.4、流通加工 (145)

10.3.5、配送运输 (145)

10.4、智慧配送系统的需求分析 (146)

10.4.1、运营模式 (146)

10.4.2、架构和功能 (147)

10.4.3、配送过程的控制和数据反馈 (147)

10.5、物联网技术在智慧配送各环节的应用 (149)

10.5.1、物联网在内部中心作业中的运用 (149)

10.5.2、物联网技术在配送中心到配送点之间转运中的应用 (151)

10.6、基于物联网的物流配送系统的构建 (152)

10.6.1、基于物联网的智慧配送系统框架设计 (152)

10.6.2、基于物联网的智慧配送系统功能设计 (155)

（2）配送中心管理信息系统功能设计 (156)

（3）运输调度系统设计 (158)

（4）实时监控功能设计 (160)

（5）配送数据管理功能设计 (160)

十一、智慧商务建设 (162)

11.1、智慧商务基本流程 (163)

11.2、农产品信息发布平台 (165)

11.3、农产品监测信息接入 (165)

11.4、农产品交易平台 (165)

11.5、农产品采购及销售 (167)

11.6、农产品支付平台 (169)

11.7、客户行为分析及智慧商务决策系统 (170)

十二、项目建设进度 (172)

十三、投资估算 (173)

13.1、资金使用预算 (173)

13.2、项目资金筹措方案 (173)

13.3、项目资金使用计划 (174)

十四、第五部分、效益分析 (175)

14.1、经济效益分析 (175)

14.2、社会效益分析 (176)

14.2.1、降低植保成本，提高农民收入 (176)

14.2.2、科学合理喷洒，减施增效 (177)

14.2.3、提供植保从业岗位，提升就业率 (178)

14.2.4、提高农业植保智能化水平，增强国际市场竞争力 (179)

十五、项目风险分析及控制 (180)

15.1、项目发展市场机遇 (180)

15.2、项目的风险性及不确定性分析 (181)

15.2.1、市场化风险分析 (181)

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15.2.2、技术方案实现风险 (183)

15.2.3、政策和法律风险 (184)

15.2.4、资金风险 (184)

15.2.5、风险评估结论 (184)

15.3、项目风险防范对策 (184)

15.4、项目综合风险评价 (187)

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一、概述

智慧农业不同于普通农业，智慧农业是农业生产中一个比较高级的阶段，它集互联网、GPS、云计算以及物联网技术而一体，可以实现对农业生产的全方位管理与控制，对建设高水平现代农业有着重大意义。

1.1、建设背景

1.1.1、国家政策

—2014年中央一号文件《关于全面深化农村改革加快推进农业现代化的若干意见》

……强化农产品质量和食品安全监管。建立最严格的覆盖全过程的食品安全监管制度，完善法律法规和标准体系，落实地方政府属地管理和生产经营主体责任。加大农业科技创新平台基地建设和技术集成推广力度，推动发展国家农业科技园区协同创新战略联盟，支持现代农业产业技术体系建设……

1.1.2、农业部政策

——农业部关于加快推进农业信息化的意见

……以提高农业生产智能化水平为目标，推动信息技术在农业生产各领域的广泛应用，引领农业产业升级；以促进农业经营网络化为目标，大力发展电子商务……

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1.1.3、省内政策

——xxx在2014年1月省十二届人大二次会议的讲话

……要大力扶持发展多种农业经营主体，落实好中央“一号文件”关于扶持发展新型农业经营主体的相关政策。要突出基地建设，选建一批农业产业化示范基地；要大力开拓市场，打造xx农产品地理标识，叫响绿色、生态、有机、安全“名片”。

1.2、农业信息化推进策略

1.2.1、四大目标

?经营-网络化

?生产-智能化

?管理高效透明

?服务便捷灵活

1.2.2、三大工程

?金农工程——农业管理信息化

?农业信息化建设工程——农业生产经营信息化

?e农工程——农业服务信息化

1.2.3、十大任务

1.建设国家农业资源基础数据系统

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2.建设国家农业生产管理指挥系统

3.建设全国农业科技创新与推广系统

4.建设全国农产品质量安全监管系统

5.建设全国农业市场信息服务系统

6.建设全国重大动植物疫病防控系统

7.建立全国农村经营管理系统

8.探索推进现代农业示范区信息化建设

9.探索推进农业电子商务建设

10.实施农业物联网区域试验工程

1.3、建设目标

1）通过设计和实施分布在生产源头的计算机视觉感知设备与传感器网络，对生产环境与生产流程进行智能感知与实时传输和存储。建立生产全过程实时数据库和可视化信息平台，通过物联网控制设备和终端人机对话界面，实现生产全过程智能化决策、精准化种植和标准化管理，从而实现农业自动化、精智慧农业大数据一体化平台建设和运营综合解决方案

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准化，减少人力，有效利用资源，降低农业生产成本。

2）通过建立农作物生产的土壤气候环境、病虫害防治和肥料施用模型，使得农业生产流程符合生态标准，对生产环境保护及控制、产量以及避免浪费资源起到积极作用。

3）建立农情预警中心，对生产过程中发生的超生态标准状态进行预警和动态处置，准确把握生产形势，对决策提供有效参考依据，为实现增产增收发挥重要作用。

4）通过数据分析建立的智能管理决策模型，并建设农产品溯源系统，实现“环境可测、生产可控和质量可溯”，从源头上确保食品安全。

1.4、建设意义

1.4.1、智慧农业推动农业信息化

通过各种传感器和无线传输设备的使用，农田信息能够实时自动传输到农业管理人员的眼前，实现了农民和农田的有机互联，进一步通过标签技术的应用，还可以建立现代农业物流仓储和运输，实现食品安全的有效监控，实现食品安全，同时农田信息的获取和联网还能够实现自然灾害监测预警，方便区域管理，实现高度的信息共享和农业自动化。

1.4.2、智慧农业提高农业管理水平

物联网技术在农业中的应用显着提高了传统农业的管理水智慧农业大数据一体化平台建设和运营综合解决方案

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平，在农业生产环节，利用农业智能传感器实现农业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，为农作物大田生产和温室精准调控提供科学依据，优化农作物生长环境，不仅可获得作物生长的最佳条件，提高产量和品质，同时可提高水资源、化肥等农业投入品的利用率和产出率。

1.4.3、智慧农业保障农产品和食品安全

在农产品和食品流通领域，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农产品和食品追溯系统，可实现农产品和食品质量跟踪、溯源和可视数字化管理，对农产品从田头到餐桌、从生产到销售全过程实行智能监控，可实现农产品和食品的数字化物流，同时也可大大提高农产品和食品的质量。

1.5、建设内容

通过物联网技术，促进农业生产向信息化、智能化转变，有效利用资源，降低农业生产成本，实现农业种植产量提升，使传统农业转变为“智慧农业”。XX集团采用示范应用与公共接入平台相结合的原则，既XX为全面掌握智慧农业生产技术，企业选取相应的示范点，进行智慧农业生产；同时，搭建智慧农业生产公共平台，建立相应的准入制标准，由相关生产企业

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根据公共平台接入标准，提供相应的接口，纳入智慧农业生产平台。

1.5.1、建设农业物联网

对农产品生产环境和生产流程中的各类数据进行智能感知、实时传输；

1.5.2、建设农产品生产全过程大数据管理平台

包括农产品生产全过程大数据分析和融合模型、农产品生产全过程多环节精准化种植（水肥药）管理模型和农产品生产全过程多环节智能化（栽培管理）决策模型、农产品生产全过程控制模型；

1.5.3、建设全过程可视化平台

建设农产品生产全过程智能化决策、精准化种植和标准化管理的数据可视化平台；

1.5.4、建设农情预警中心

建设农地土壤环境、生产气候环境、作物病虫害防治、肥料施用管理等农情预警中心；

1.5.5、建设全流程农业数据库

建设农产品生产过程、生产环境和长势数据库；

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1.5.6、建设全周期溯源信息平台

建设基于生产过程数据、环境数据和长势数据的农产品溯源信息平台。

1.5.7、建设智慧农业生产公共接入平台

建立XX智慧农业生产准入制，将其他生产企业农产品生产信息纳入到平台。

通过上述各项的实施，使得XX农产品物联商务体验中心信息平台能够满足生产管理者、生产操作者和农产品消费者的信息需求。

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二、现状分析

2.1、农业管理现状

2.1.1、数据采集困难

农业生产相关要素的基础数据（土壤、空气、温度、湿度、光照、产量等）无法及时采集，导致无法针对具体情况进行会商分析，对农业生产进行科学指导。

2.1.2、信息普及困难

目前通过农业局信息网站进行相关信息的发布，信息无法及时有效普及到相关农业参与人员，无法针对具体情况及时精准信息告知。

2.1.3、会商培训困难

针对农业生产出现的问题无法进行及时远程会商进行专家诊断，相关农业科普、农技培训等无法进行远程视频会议形式培训指导。

2.1.4、监管追溯困难

农资、农产品出现安全等问题，准确进行监管追溯相当困难，因监管追溯困难导致农业产品质量安全问题频频发生。

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2.2、农业生产现状

2.2.1、传统农业特征明显

目前国内大部分还处于农业处于传统农业种植模式，利用先进的科技手段进行农业生产占有率非常少，导致产品质量不高，经济效益低下等突出问题。

2.2.2、盲目使用化肥农药

农业生产过程中，针对农药、化肥等使用存在很大的盲目性，用高耗能来换取高产量的“石油农业”生产方式，造成大量的土壤破坏、水源污染、减少了生物遗传的多样性等严重问题。

2.2.3、灾害抵御能力不强

采用传统的种植、养殖方式，在面对自然灾害、突发瘟疫等问题上无法事先进行科学预防、对症下药的进行治理，导致农业生产“靠天吃饭”现象普遍存在。

2.2.4、生产积极性不高

以市场经济为导向的农业生产，农业作物忽冷忽热的投入导致价格是波澜起伏，加上种植周期、自然灾害、劳力缺乏等因素的制约下，农民对农业生产的积极性不高。

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2.3、农业物流现状

2.3.1、渠道不通

流通渠道不畅，物流发展缓慢，物流成本过高，效益低下。

2.3.2、技术落后

鲜活农产品保鲜技术落后，导致在采摘，运输，储存等物流环节上的损失严重。

2.3.3、信息滞后

缺乏一个把政府，市场，客户和生产者联系起来的网络，市场供求关系不能快速传递。

2.3.4、多元无序

农业物流中的集体，个体，私营，股份制以及外企业发展十分迅速。但农业物流主体规模小，网络不健全，市场覆盖面较窄。

2.4、农业市场现状

2.4.1、市场分析缺乏

缺乏对农业相关产品的相关市场供需数据分析，引导农民智慧农业大数据一体化平台建设和运营综合解决方案

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进行调整农业生产，导致农业产品的供需波澜起伏。

2.4.2、竞争能力弱小

大部分农业生产主体分散规模偏小，大宗农产品生产经营成本高，农业产品品牌意识模糊，导致在市场上竞争能力低下。

2.4.3、销售渠道单一

农产品的销售大部分是以农民-中间商-市场的销售模式，销售渠道单一导致农产品销售困难。

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三、需求分析

3.1、管理需求

以农业大数据采集、农业物联网、农业产品安全监管追溯、问题会商科普培训、应急指挥调度等角度出发。

3.1.1、农产品追溯管理

通过输入农产品的追溯条形码等物联网手段，可查看该农产品从生产到采收、加工、仓储、物流、销售的全面追溯信息，方便农产品安全监管。

3.1.2、农业基础数据

通过对农业生产、流通、销售等基础数据的采集，进行大数据的挖掘分析，进行对农业产业性调整、决策支持等。

3.1.3、视频调度专家会商

集展示农田地理信息、应急指挥、专家会商、网络决策、对话沟通、资源调度、视频会议、远程培训应用等。

3.2、生产需求

?从农业生产科技化、规模化

?集成化、提高农业生产经济效益等方面进行。

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3.2.1、科学种植

●专业科学的种植指导

●高效精准的种植交流

●互联互通的种植培训

3.2.2、解放生产

●动态的监测生产环境

●智能的控制生产要素

●高效的利用生产资源

3.2.3、提高效率

●提高灾害的抵御能力

●快速准确的了解市场

●绿色生态的发展理念

3.3、运输需求

基于农业物流现状存在的现状：流通渠道不畅、保鲜技术落后、市场信息落后、经营多元无序等方面着手。

3.3.1、流通渠道

大力发展渠道物流，确保流通渠道畅通，减少物流成本提高效益.

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3.3.2、保鲜技术

提高鲜活农产品保鲜技术，减少在采摘，运输，储存等环节损失。

3.3.3、信息网络

打造一个把政府，市场，客户和生产者联系网络，使市场供求关系快速传递。

3.4、市场需求

结合目前针对农民的市场分析缺乏，如何提农产品高竞争能力、增加农产品销售渠道等方面出发。

通过精准化的市场分析引导安排农业生产，多方面增加农业产品的销售渠道，提高农业产品的品牌意识和市场竞争力。

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