养殖业物联网互动社区研发与应用

　　0引言
　　
　　在十一届全国人大三次会议的政府工作报告中，国务院总理温家宝指出要大力培育战略性新兴产业，积极推进“三网”融合取得实质性进展，加快物联网的研发应用。至此，物联网建设正式上升到国家战略层面，我国将进入到物联网应用以及与之相关的产业高速发展时期。
　　
　　作为一个普遍被认可的概念，物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
　　
　　与互联网不同，首先，物联网的数据来源于各类实体感知设备，一个物联网系统中会部署各类传感设备用于采集各种数据，每个传感器都是一个信息源，定期捕获数据，并以一定的格式和协议传输给系统接受端来对数据进行分析、处理；其次，物联网是在互联网的基础上建立起来的一种泛在网络，物联网技术中除了核心的互联网基础，还通过各种有线和无线网络与互联网融合，组成一个庞大的泛在网络体系用于传输数据；最后，物联网除了采集传感器数据，还具备智能处理的能力，即向设备发送指令使设备完成某种操作，物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等智能技术，能够极大的扩充其应用领域。
　　
　　1物联网的当前进展
　　
　　物联网具有广阔的发展前景并在逐步影响着人们的生活方式。目前，在全球范围内物联网应用已经覆盖到食品、能源、环境、医药、汽车、航空航天等诸多领域并不断涌现出一些成功案例。
　　
　　例如，美国德克萨斯州的一家电网公司实现了智能化的数字电网，该电网具有自动感知故障和汇报故障位置的功能，并能在发生故障后10秒钟之内恢复供电，同时该电网还可以接入太阳能、风能、潮汐能等新能源来促进新能源产业的发展。与之配套的智能电表方便用户通过手机控制家电，为居民提供便捷的服务。日本松下公司推出的家电网络系统可供主人通过手机下载菜谱，通过冰箱内置摄像头查看储藏的食品，甚至可以通过网络让电饭煲自动煮饭等；日本还提倡数字化住宅，通过有线通信网、卫星电视台的数字电视网和移动通信网，人们无论在屋里、屋外或是在车里，都可以自由自在地享受信息服务。
　　
　　我国早在1999年就启动了物联网核心传感网技术研究，研发水平处于世界前列，同时在世界传感网领域我国也是标准主导国之一，加之无线通信网络和宽带覆盖率高的优势，都为我国在物联网领域的崛起和发展奠定了坚实的基础。
　　
　　但在另一方面，中国的物联网产业正处于起步阶段，在产业链的完善度上与欧美等一些发达国家还存在较大差距；在商业模式和业务运营方面还不明晰；缺乏RFID关键技术的独立自主产权等都是中国物联网发展面临的困难和挑战。
　　
　　2面向全媒体环境养殖业物联网互动社区

图1 面向全媒体环境养殖业物联网互动社区系统架构图

　　2.1服务于养殖业物联网系统
　　
　　我国是一个农业大国，农牧业生产是国民生产的重要组成部分，其中养殖业在农牧业生产中有着较大比重，同时所涉及到的食品安全问题也是消费者关注的焦点。
　　
　　一方面养殖业物联网在基础层面上监控畜禽所处环境状况和位置信息，收集温度、风力、湿度、二氧化碳浓度等影响畜禽生长的关键环境指标，根据监测数据进行科学分析和处理，实现养殖业生产在一定程度上的自动化控制和管理，帮助生产者减灾、抗灾和科学饲养，同时能进行灾害预警，进而提高养殖业生产效率和综合效益。
　　
　　在食品监管方面，系统搜集、记录畜禽产品生长、加工、运输过程中的相关数据，消费者可以方便的查看到购买食品的详细信息，主要包括消费者最为关心的畜禽生长情况、是否患病、使用的饲料等信息，实现从“养殖场到餐桌”的全过程管理，建立从源头治理监控到最终消费的追踪溯源的系统。
　　
　　2.2养殖业物联网中的互动社区
　　
　　在实现养殖业生产中数据采集、生产管理和食品监管基本功能的基础上，为了吸引更多受众群体，以娱乐方式投入到协作生产中，同时优化商业模式，拓展畜禽产品的销售渠道，系统引入了互动社区。
　　
　　互动社区旨在为用户建立一个针对养殖业产品的讨论、分享、认购、交易和以娱乐方式协作生产的社区平台，同时利用一些当今成熟的网络平台（如微博、SNS等）使信息得到最大程度的传播。
　　
　　在社区中用户可以认购畜禽，用户虚拟农场中会出现对应的畜禽（会有相应的实体畜禽与之对应）。用户通过虚拟农场可以实时查看真实畜禽生长情况和实际环境条件等信息。用户在虚拟农场中的一些操作也会在真实生产中由设备自动控制实现，这样，用户在娱乐的同时便协作了养殖业生产。另外，用户也可以在社区中讨论农场管理中一些问题，和社区中好友分享自己的农场情况，以及向社区中用户出售自己的畜禽产品，这样可实现养殖业经营模式的拓展。
　　
　　2.3全媒体终端的支持
　　
　　为了服务于更多终端受众，挖掘潜在用户，扩大系统传播力和影响力，系统不仅支持传统的个人电脑呈现终端，同时还需适配当下十分热门和占有巨大市场的智能移动终端（智能手机、平板电脑等）；针对三网融合和数字电视的发展，重点支持双向互动数字电视、IPTV、无线数字电视、智能电视、互联网电视等家庭媒体终端以及在环境媒体层面下的触屏设备、LED屏和户外大屏设备。
　　
　　在全媒体终端的支持下，用户可以方便的使用不同终端通过各种网络形式（互联网、数字电视双向网、3G、Wi-Fi等）获取服务、实时交互，以搭建起养殖业物联网泛在网络。
　　
　　3关键技术问题
　　
　　3.1传感器设备的稳定性和准确性
　　
　　在养殖业物联网方面，数据的准确性十分重要，对传感器的稳定性和准确性方面提出了更高的要求。
　　
　　一方面，在环境恶劣或者出现自然灾害的情况下，传感器如果未能及时采集到数据或者数据出错，系统在自动化管理时便不能做出正确的处理，可能导致重大的经济损失；或者相反会出现错误的预警，从而扰乱正常的生产活动。
　　
　　另一方面，如果采集到的数据误差过大，在互动社区中用户在虚拟农场中获得的数据将与实际情况有较大出入，从而照成用户错误操作，而影响到实际的养殖业生产，使认购用户和经营者都蒙受经济损失。
　　
　　3.2系统的容错性和检错、纠错能力
　　
　　在保证传感设备的稳定性和准确性的前提下，系统同时需具有较强的容错性和检错、纠错能力。
　　
　　由于传感设备异常导致采集数据出错或者传输网络问题，数据处理中心获得的数据难免会出现差错，这就要求系统有较强的鲁棒性，能够在数据出错的情况下能够继续正常运作；同时传感器传递数据的格式需要有良好的设计，加入校验位，使接收端能够检测错误并能够加以纠正。我们知道，校验位越长，检错、纠错的能力则越强，但是随着校验位的增加，数据的传输效率则越低，因此如何设计传输数据格式以及针对实际系统确定检错、纠错能力和数据传输效率的平衡点是系统的一个难点。
　　
　　3.3海量数据的处理、挖掘和分析
　　
　　在养殖业物联网中，相对于社交平台中用户产生的庞大数据，还有海量的畜牧产品数据。传感器会以一定的周期不断的发送数据，这些数据堆积起来会形成海量的数据。一方面需要解决数据的存储问题，另一方面如何有效的组织这些海量数据，采用何种数据结构来高效的分析、处理数据也是面临的挑战。
　　
　　3.4数据安全问题
　　
　　物联网使得所有的物体都连接到全球网络中，并且它们可以相互进行通信，使得物联网除了面对移动通信网络的传统网络安全问题之外，还存在着一些与已有移动网络安全不同的特殊安全问题。一方面由于物联网部署有大量的感知节点设备，而这些大都处于露天环境并且缺少人的有效监控；另一方面在物联网的感知末端和接入网中，绝大部分采用了无线传输技术，很容易被窃听。
　　
　　这些特殊的安全问题归纳起来主要有以下几个方面：
　　
　　（1）物联网感知节点、传感设备本地安全问题；
　　
　　（2）传输网络中的信息安全问题；
　　
　　（3）物联网业务的安全问题。
　　
　　而由于物联网末梢设备在配置和处理能力的限制，不能采用复杂的安全机制。如何解决上述安全问题也是养殖业物联网系统的难点所在。
　　
　　4总结
　　
　　当前，中国物联网进入了高速发展时期。依托于物联网的养殖业生产是当下一种新的发展趋势。利用物联网实现养殖业生产的自动化控制、预警、减灾、抗灾，可以极大的提高生产效率；同时互动社区的加入可以让更多人群参与到协作养殖业生产中来，并为养殖业的经营模式注入新的生机；全媒体下的多终端支持，搭建起庞大的泛在网络体系，可以使更多用户在各类场合下方便的获取服务，扩大养殖业物联网系统的传播力和影响力。