《智慧農業(yè)關鍵技術與裝備》課件-第10章 農業(yè)信息處理技術

第十章農業(yè)信息處理技術機電工程學院務本崇實修德精業(yè)目錄Content農業(yè)信息技術基本概念農業(yè)信息處理關鍵技術農業(yè)信息處理技術體系框架農業(yè)信息處理技術發(fā)展趨勢01020304農業(yè)信息技術基本概念Basicprincipleandclassificationoftransformer10.1農業(yè)信息處理基本概念標題

農業(yè)信息技術是指利用信息技術對農業(yè)生產、經營管理、生產決策過程中的自然、經濟和社會信息進行采集、存儲、傳遞、處理和分析，為農業(yè)研究者、生產者、經營者和管理者提供資料查詢、技術咨詢、輔助決策和自動調控等多項服務的技術總稱。農業(yè)信息處理技術按其智能化程度的高低，可分為基礎農業(yè)信息技術和智能化農業(yè)信息技術兩大類。①基礎農業(yè)信息處理技術

主要指涉農數據庫的建立及與計算機網絡、遙感、GIS、GPS、多媒體技術等的結合，其主要功能是提供動態(tài)信息以幫助決策，智能化程度低，主要包括數據存儲、數據搜索、數據加密等技術。②智能農業(yè)信息處理技術主要是運用信息技術，人工智能技術、匯集農業(yè)領域專家的知識、經驗和技術，以農業(yè)系統(tǒng)模擬模型、農業(yè)經濟模型、農業(yè)專家系統(tǒng)及農業(yè)綜合模型為基礎和核心所形成的農業(yè)生產管理決策支持系統(tǒng)，其主要功能是進行農業(yè)生產過程的預測預警、智能控制、診斷推理等，智能化程度高.農業(yè)信息處理關鍵技術Basicprincipleandclassificationoftransformer10.2農業(yè)信息處理關鍵技術標題

農業(yè)信息處理技術主要涉及基礎農業(yè)信息處理技術，如數據存儲技術、數據搜索技術、云計算技術等，以及智能農業(yè)信息處理技術，如預測預警、診斷推理、智能控制等。農業(yè)信息處理技術是現(xiàn)代信息技術與農業(yè)科技的結合，是實現(xiàn)信息有效傳遞、分析轉換、智能應用的重要手段。農業(yè)信息處理技術在農業(yè)物聯(lián)網中占有非常重要的地位，是實現(xiàn)農業(yè)生產智能化的關鍵。10.2.1數據存儲技術農業(yè)物聯(lián)網實現(xiàn)農業(yè)生產過程的自動監(jiān)控和管理，會產生海量的監(jiān)測數據。如果不能及時地對數據進行存儲和組織，提供便捷的查詢、統(tǒng)計和分析利用，就會造成極大的浪費。數據庫技術解決了計算機信息處理過程中大量數據有效地組織和存儲的問題，是實現(xiàn)數據共享、保障數據安全以及高效地檢索數據的重要工具。1.數據庫存儲技術數據庫是按照數據結構來組織、存儲和管理數據的倉庫，是計算機數據處理與信息管理系統(tǒng)的一個核心技術。它研究如何組織和存儲數據，如何高效地獲取和處理數據。通過研究數據庫的結構、存儲、設計、管理，對數據庫中的數據進行處理、分析和理解。10.2農業(yè)信息處理關鍵技術標題

數據庫技術研究和管理的對象是數據，所以數據庫技術所涉及的具體內容主要包括：通過對數據的統(tǒng)一組織和管理，按照指定的結構建立相應的數據庫和數據倉庫；利用數據庫管理系統(tǒng)和數據挖掘系統(tǒng)設計出能夠實現(xiàn)對數據庫中的數據進行添加、修改、刪除、處理、分析、理解、報表和打印等多種功能的數據管理和數據挖掘應用系統(tǒng)。

目前，有許多數據庫產品，如Oracle、Sybase、Infomix、SQLServer、MySQL和FoxPro等，它們以各自特有的功能，在數據庫市場上占有一席之地。物聯(lián)網系統(tǒng)選擇數據庫管理系統(tǒng)時應考慮以下幾個方面∶數據庫管理系統(tǒng)的性能分析、對分布式應用的支持、并行處理能力、并發(fā)控制功能、數據安全性等。2.農業(yè)數據庫建設目前，全世界建立了4個大型的農業(yè)信息數據庫，即聯(lián)合國糧農組織的農業(yè)數據庫（AGRIS）、國際食物信息數據庫（IFIS）、美國農業(yè)部農業(yè)聯(lián)機存取數據庫（AGRICO2LA）、國際農業(yè)與生物科學中心數據庫（ABID）。我國除引進了以上世界大型數據庫外，自己建立了100多個數據庫。10.2農業(yè)信息處理關鍵技術標題10.2.2數據搜索技術1.搜索引擎分類搜索引擎按照原理和工作方式可分為3種∶全文搜索引擎、目錄搜索引擎和元搜索引擎B目錄搜索引擎按目錄分類的網站鏈接列表。該類搜索引擎通常由人工參與，所以信息質量高，但是人工維護量大，能提供的信息量少，更新不及時。用戶可以通過關鍵詞檢索，也可以直接依靠分類目錄找到需要的信息。C元搜索引擎元搜索引擎不具有自己的網頁數據庫，接受用戶查詢請求后，由元搜索引擎負責轉換處理后提交給多個預先選定的獨立搜索引擎，并將從各獨立搜索引擎返回的所有查詢結果，集中起來處理后再返回給用戶。A全文搜索引擎全文搜索引擎是名副其實的搜索引擎，也是搜索引擎的主流。Google、百度10.2農業(yè)信息處理關鍵技術標題10.2.3云計算技術云計算（CloudComputing）是借助于網絡實現(xiàn)的一種計算模式。隨著物聯(lián)網應用的發(fā)展、終端數量的增長，會產生非常龐大的數據流，這時就需要一個非常強大的信息處理中心。傳統(tǒng)的信息處理中心是難以滿足這種計算需求的，在應用層就需要引入云計算中心處理海量信息，進行輔助決策。01把軟件作為一種服務來提供。應用軟件統(tǒng)一部署在自己的服務器上，通過瀏覽器向客戶提供軟件的模式。SaaS吸收了網格與并行計算的優(yōu)點，打破了傳統(tǒng)軟件本地安裝模式，由服務提供商維護和管理軟件。目前GogleApps和ZohoOffice等都屬于這類服務。軟件即服務（SaaSSoftwareasaService)02把開發(fā)環(huán)境作為一種服務來提供。這是一種分布式平臺服務，廠商提供開發(fā)環(huán)境、服務器平臺、硬件資源等服務給客戶，用戶在其平臺基礎上定制開發(fā)自己的應用程序并通過其服務器和互聯(lián)網傳遞給其他客戶。PaaS能夠給企業(yè)或個人提供研發(fā)的中間件平臺，提供應用程序開發(fā)、數據庫、應用服務器、試驗、托管及應用服務。平臺即服務（PaaSPlatformasaService）03企業(yè)將由多臺服務器組成的"云端"基礎設施，作為計量服務提供給客戶。內存、I/O設備、存儲和計算能力被整合成一個虛擬的資源池，為整個業(yè)界提供所需要的存儲資源和虛擬化服務器等服務。laaS的優(yōu)點是大大降低了用戶在硬件上的開銷。AmazonEC2、BlueCloud等均是該類的代表產品?；A設施即服務（laaSInfrastructureasaService）10.2農業(yè)信息處理關鍵技術標題10.2.4農業(yè)預測預警依據農業(yè)物聯(lián)網采集的海量數據和作物資料，根據農業(yè)預測預警技術，對農業(yè)研究對象未來發(fā)展的可能性進行推測和估計，對生態(tài)環(huán)境可能出現(xiàn)不利于農作物或養(yǎng)殖對象正常生長的極端情景時進行提前警示，實現(xiàn)農業(yè)預測預警，是農業(yè)信息處理、智能處理的重要應用，農業(yè)預測預警是調節(jié)控制生態(tài)環(huán)境的前提和基礎。10.2.5農業(yè)智能控制農業(yè)智能控制是在農業(yè)領域中給定的約束條件下，將人工智能、控制論、系統(tǒng)論、運籌學和信息論等多種學科綜合與集成的新興的交叉前沿學科，在農業(yè)領域中給定的約束條件下，使給定的被控系統(tǒng)性能指標取得最大化或最小化的控制，從而使自動控制達到更高級的階段。10.2.6農業(yè)智能決策農業(yè)智能決策是智能決策支持系統(tǒng)在農業(yè)領域的具體應用，技術思想的核心是按需實施、定位調控，即"處方農作"，其目標是建立精確農業(yè)智能決策技術體系，為農業(yè)生產者、管理人員、科技人員提供智能化、精確化和形象直觀化的農業(yè)信息服務。它綜合了人工智能（A1）、商務智能（B1）、決策支持系統(tǒng)（DSS）、農業(yè)知識管理系統(tǒng)（AKMS）、農業(yè)專家系統(tǒng)（AES）以及農業(yè)管理信息系統(tǒng)（AMIS）中的知識、數據、業(yè)務流程等內容。通過模型庫、方法庫、專家?guī)斓冗M行分析、推理，幫助解決復雜決策問題的農業(yè)輔助決策支持系統(tǒng)。10.2農業(yè)信息處理關鍵技術標題10.2.7農業(yè)診斷推理農業(yè)診斷是指農業(yè)專家根據診斷對象所表現(xiàn)出的特征信息，采用一定的診斷方法對其進行識別，以判定客體是否處于健康狀態(tài)，找出相應原因并提出改變狀態(tài)或預防發(fā)生的辦法，從而對客體狀態(tài)做出合乎客觀實際結論的過程。農業(yè)診斷對象是由生活在大自然環(huán)境中的植物（或者動物）構成的生態(tài)系統(tǒng)，主要包括畜禽、水產品、農作物、果樹等農業(yè)生產物。植物（動物）直接或間接受到周圍環(huán)境的影響，另外還受自然環(huán)境、人為因素的影響。因此，在診斷中要重視環(huán)境對植物體（動物體）本身的影響，避免割斷聯(lián)系的、靜態(tài)的認識和分析方法上的缺陷。10.2.8農業(yè)視覺信息處理農業(yè)視覺信息是農業(yè)物聯(lián)網中眾多信息的一種，是利用相機等圖像采集設備獲取的農業(yè)場景圖像，如水果品質檢測圖像、棉花異性纖維檢測圖像、魚病診斷圖像等。農業(yè)視覺處理是指利用圖像處理技術對采集的農業(yè)場景圖像進行處理，從而實現(xiàn)對農業(yè)場景中的目標進行識別和理解的過程。通過對采集的農業(yè)視覺信息進行增強，得到易于后續(xù)圖像處理的圖像;通過對增強后的圖像進行分割，實現(xiàn)目標與背景的分離，得到目標圖像;通過對目標圖像進行特征提取，得到關于目標的顏色、形狀、紋理等特征;通過構造恰當的分類器，利用得到的特征向量，實現(xiàn)目標的分類。農業(yè)視覺信息處理系統(tǒng)則通過構建相應的圖像采集子系統(tǒng)、圖像處理子系統(tǒng)、圖像分析子系統(tǒng)、反饋子系統(tǒng)等實現(xiàn)農業(yè)視覺信息的綜合利用。Basicprincipleandclassificationoftransformer農業(yè)信息處理技術體系框架10.3農業(yè)信息處理技術體系框架1.數據管理數據層實現(xiàn)數據的管理。數據包括基礎信息、種養(yǎng)殖信息、種養(yǎng)殖環(huán)境信息、模型庫、知識庫等。由于數據庫儲存著農業(yè)生產要素的大量信息，這為農業(yè)物聯(lián)網系統(tǒng)的查詢、檢索、分析和決策咨詢等奠定了基礎。為了實施農業(yè)生產的監(jiān)測、診斷、評估、預測和規(guī)劃等功能，必須根據信息農業(yè)的需要研制與開發(fā)農業(yè)專業(yè)模型，并建立模型庫，而且還要實現(xiàn)圖形數據庫、屬性數據庫和專業(yè)模型庫的鏈接，并對所需確定和解決的農業(yè)生產與管理問題做出科學合理的決策與實施。農業(yè)信息處理技術在農業(yè)物聯(lián)網中的應用主要分為三個層次，即數據層、支撐層和應用服務層。10.3農業(yè)信息處理技術體系框架2.農業(yè)應用支撐

農業(yè)應用支撐是組織實施信息農業(yè)的技術核心體系，一般包括∶①農業(yè)預測預警系統(tǒng)，實現(xiàn)對農作物生長面、長勢及災害發(fā)生的檢測，農業(yè)災害監(jiān)測、預報、分析與評估;②農作物長勢監(jiān)測與估產信息系統(tǒng)，包括小麥、水稻等主要糧食作物和果樹、棉花等主要經濟作物的長勢監(jiān)測和農業(yè)作物產量預測等;③動植物生長發(fā)育的模擬系統(tǒng)，動植物生長環(huán)境的模擬等;④農產品營銷網絡系統(tǒng)，包括各類農產品的市場信息及其不同區(qū)域間的平衡預測;⑤農業(yè)智能決策等系統(tǒng)。3.農業(yè)信息應用農業(yè)信息處理技術廣泛地應用于大田種植、設施園藝、畜禽養(yǎng)殖和水產養(yǎng)殖等農業(yè)領域，涵蓋了農業(yè)產業(yè)鏈的產前、產中、產后的各個方面，為用戶提供農業(yè)作業(yè)的優(yōu)化精準、自動控制、預測預警、管理與決策、電子商務等服務。Basicprincipleandclassificationoftransformer農業(yè)信息處理技術發(fā)展趨勢10.4農業(yè)信息處理技術發(fā)展趨勢集成化。數據庫、人工智能、遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)等技術在農業(yè)領域的應用日趨成熟，現(xiàn)代農業(yè)對信息資源及信息技術的綜合開發(fā)利用需求卻日趨迫切，單項信息技術往往不能滿足需要。因此，多種信息技術的結合與集成越來越引起人們的普遍關注。目前較流行的是GIS與作物模型技術、遙感與GIS技術、決策支持系統(tǒng)與專家系統(tǒng)的集成以及作物模型、專家系統(tǒng)、信息系統(tǒng)三者的結合等。專業(yè)化。即針對農業(yè)生產中的某一種具體作物，或某一項具體農藝措施，建立計算機應用系統(tǒng)以進行生產管理。如美國研制成功的棉花集成管