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内容简介

　　《智慧土肥建设方法研究与实践探索》从智慧农业的内涵与特征出发，系统性地分析了智慧土肥的地位与作用、发展基础及发展愿景；进而基于土肥业务发展的智慧化需求出发，提出了智慧土肥的总体框架、技术体系，并对智慧土肥建设中的核心业务系统进行了需求分析和设计。然后，《智慧土肥建设方法研究与实践探索》结合各地区、各领域的智慧土肥实践经验，对智慧土肥的建设方法进行了研究，分析了智慧土肥建设的组织架构、推动策略、投入模式、标准规范建设策略、系统建设与整合策略以及应用实施策略，以期为智慧土肥的推动与建设提供参考。

作者简介

　　赵永志，中共党员，推广研究员，北京市土肥工作站党支部书记、站长。曾任北京市农业局办公室副主任等职务。现兼任现代农业产业技术体系北京创新团队土肥水功能研究室主任、岗位专家，北京“12316农业服务热线”首席专家，中国（北京）土壤学会、农学会、植物营养学会、农业经济法研究会、农技推广协会等9个专业学会的理事或副理事长，《中国农技推广》、《中国当代创新人才》、《科技创新引领跨越发展》、《北京农业》等农业科技期刊编委，农业部耕地质量建设与管理专家指导组成员、《中国品牌农业产业联盟》专家顾问委员会副主任及《京郊日报》专家顾问等。2000年以来，主持部、市级重点科技项目30多项，获部、市级科技成果奖14项，其中一等奖5项，二等奖7项，实用发明专利4项，主持多项农业标准制定，在国家级重点刊物上发表论文40多篇、出版技术专著和培训教材9部，科技培训声像教材15部，多次被局级以上单位或部门授予先进工作者称号。2010年被评为北京市先进工作者、中国时代改革创新百佳先锋人物、科技成果管理与研究科技影响力人物、科学中国人年度人物。2011年被评为中国文化传播发展时代影响力人物、科技成果管理与研究科技影响力人物、中国金桥奖先进工作者。
　　1983年毕业于北京农业大学农学系，一直从事农业科技研究推广与农业科技管理工作。2000年以来，主持部市级重点科技项目30多项，获部市级科技成果奖23项，其中一等奖6项、二等奖10项、实用发明专利4项，主持或参与多项农业标准制定，在国家级重点刊物发表论文70多篇、出版技术专著12部。多次被局级以上单位或部门授予先进工作者称号，2009年被评为中国土壤肥料60年具有影响人物；2010年被评为北京市先进工作者、中国时代改革创新百佳先锋人物、科技成果管理与研究科技影响力人物、科学中国人（2010）年度人物；2011年被评为时代先锋——中国优秀共产党人、中国文化传播发展时代影响力人物、中国金桥奖先进个人、北京市科普先进工作者；2012年被评为北京市农委系统优秀共产党员、全国十大优秀推广专家、中国农业技术推广协会先进个人、2012自主创新杰出人物；2013年被评为全国十大优秀土肥专家，中国科技创新人物，中国科技创新卓越成果奖，中国“三农”新闻人物，全国粮食生产突出贡献农业科技人员，北京市有突出贡献的科学、技术、管理人才。

目录

第一章 绪言
第一节 信息技术与农业智慧化
一、智慧农业提出的背景
二、智慧农业的内涵
三、智慧农业的特征
四、智慧农业发展的基础与挑战
第二节 智慧农业建设与土肥智慧发展
一、土肥工作是现代农业发展的基础工作
二、智慧农业是土肥智慧发展的基础
三、智慧土肥是智慧农业的有机组成部分
四、智慧土肥是土肥信息化的高级阶段
第三节 土肥智慧化发展的基础
一、网络基础
二、数据基础
三、业务系统基础
四、新技术应用示范基础
第四节 土肥智慧化发展的愿景

第二章 土肥业务智慧化需求分析
第一节 土肥业务概述
一、土肥工作对象与内容
二、土肥基本业务框架
第二节 土肥智慧业务需求分析
一、作物生长及需肥水规律智慧管理
二、耕地质量及肥力智慧管理
三、作物、肥、水关系动态控制与管理
四、土肥投人品智能监管
五、智慧土肥决策
六、土肥信息智慧服务
第三节 土肥智慧技术需求分析
一、土肥业务的技术过程分析
二、土肥智慧支撑技术需求分析

第三章 智慧土肥关键技术
第一节 关键技术体系框架
第二节 物联网
一、物联网的提出
二、物联网的内涵
三、物联网的技术架构
四、物联网的关键技术
五、物联网在土肥中的应用
第三节 土肥信息采集技术
一、土肥信息传感器技术
二、土肥图像信息采集技术
三、遥感技术
四、土肥个体信息识别技术
五、卫星导航信息采集技术
六、地理信息系统技术
第四节 土肥信息传输技术
一、无线传感网络技术
二、移动通信技术
三、信息传输技术在土肥领域的应用
第五节 土肥信息处理技术
一、大数据技术
二、云计算技术
三、计算机视觉信息处理技术
第六节 自动控制技术
第七节 智慧支撑技术
一、预测预警技术
二、模型技术
三、专家系统技术
四、知识推理技术
五、本体及其应用

第四章 智慧土肥总体框架
第一节 建设原则
第二节 智慧土肥应用总体框架
一、智慧土肥层次框架
二、智慧土肥多级应用框架
第三节 感知终端架构设计
一、传感设备布点基本方法
二、信息采集节点设计
第四节 传输网络架构设计
一、智慧土肥传输网络基本框架
二、无线传感网络架构设计
第五节 智慧土肥应用支撑平台设计
一、智慧土肥应用支撑平台定位与框架
二、传感设备接入管理系统
三、传感设备编码赋码系统
四、传感设备基础信息管理系统
五、智慧土肥信息交换管理系统
六、智慧土肥信息整合系统
七、智慧土肥信息位置服务系统
八、认证授权管理系统
九、云存储系统基本功能

第五章 智慧土肥核心应用系统需求与设计
第一节 作物生长及需肥水规律智慧管理系统
一、概述
二、业务需求
三、系统结构及功能
第二节 耕地质量及肥力智慧管理系统
一、概述
二、业务需求
三、系统构成及功能
第三节 作物、肥、水关系动态控制与管理系统
一、概述
二、智能灌溉子系统
三、智慧施肥子系统
第四节 农业投入品（肥料）智能监管系统
一、概述
二、总体框架
三、系统与功能设计
第五节 智慧设施农业系统
一、概述
二、业务需求
三、系统架构
四、功能设计
第六节 智能决策系统
一、概述
二、业务需求
三、主要模型
四、处理过程与系统结构

第六章 智慧土肥建设方法¨
第一节 智慧土肥建设的总体思路
第二节 智慧土肥建设的组织架构
第三节 智慧土肥推动策略
第四节 智慧土肥投人模式
第五节 智慧土肥标准规范建设
一、智慧土肥标准规范体系框架
二、智慧土肥标准建设策略
第六节 智慧土肥系统建设与整合策略
一、当前智慧土肥系统建设模式
二、智慧土肥系统整合策略
第七节 智慧土肥应用实施策略
一、区域试验策略
二、因地制宜策略
三、地域推进策略
四、阶段性推进策略

第七章 智慧土肥的萌芽
第一节 土肥智慧技术研究情况
一、土肥信息采集技术研究情况
二、作物监测技术研究情况
三、传感网络技术研究及应用
四、预测模型与预测方法研究情况
五、精准与变量技术研究情况
第二节 智慧土肥系统研究与建设情况
一、土肥信息自动监测系统建设情况
二、作物生长及需肥智能监测系统建设情况
三、自动控制系统建设情况
四、智能施肥系统建设情况
五、设施农业智慧化应用系统建设情况
六、决策与智慧支持系统建设情况
第三节 区域智慧土肥实践进展情况
一、省级实践案例
二、市级实践案例
三、区县级实践案例
第四节 基于云服务的智慧土肥系统构建与应用探索
一、概述
二、土壤养分采集布点策略分析
三、智慧施肥推荐系统

第八章 土肥智慧发展展望
第一节 智慧土肥技术发展的趋势
第二节 当前智慧土肥建设中急需解决的问题
第三节 智慧土肥发展近期面临的主要任务
参考文献

精彩书摘

　　（1）农业发展本身面临的挑战　　①农产品数量需求压力加大解决好13亿人的吃饭问题始终是我国的头等大事，我国人口不断增多，耕地面积不断减少，农业生态恶化的趋势还没有根本遏制，保障农产品供给安全的压力持续加大，改变这一状况的根本出路是转变农业发展方式，利用信息技术改造传统农业，提高农业资源利用率和劳动生产率，确保国家农产品供给安全。　　②农产品质量安全形势严峻农产品质量安全是保障人民群众身心健康和生活质量的前提，是提高政府公信力的重要方面，也是增强农业竞争力不可或缺的元素。近年来，农产品质量安全问题频发，已成为影响社会和谐稳定及公共安全的重要问题。监测手段不足，信息技术应用不够是原因之一，迫切需要利用现代信息技术对农产品从生产到餐桌进行全产业链质量监管。　　③农业生态环境亟待改善农业生态安全是国家生态安全的重要组成部分，是实现农业可持续发展的基本前提。近年来，我国耕地、草原的农药、化肥污染以及水域的富营养化问题十分突出，保护和修复生态环境，保障农业的可持续发展，迫切需要利用现代信息技术开展耕地质量、草原生态系统和渔业水域生态环境监测、分析、评价、预警及科学管理与调控。　　④农业规模化程度不高农业生产规模化是智慧农业得以推广的前提，也是现代农业技术和设备进一步应用与推广的重要条件。在市场经济条件下，小规模生产在农产品价格和成本方面，往往处于劣势，农户无力采用先进的技术和更新市场信息，无法参与激烈的市场竞争，使农业生产被压在商品价值链的低端。这种小规模的农业生产模式严重影响了智慧农业的发展。　　⑤农业发展的综合化机械水平有待提高农业发展的机械化是智慧农业发展的重要物质基础。2013年，我国农作物耕种收综合机械化水平达到59．5％，农业机械化水平有了大幅度的提高。但是农业发展综合机械化水平仍然面临困难。由于地区之间、民族之间经济和自然条件等方面的差异，农业综合机械化水平发展不平衡；农业机械化结构不合理；农业机械化面临的自然资源紧缺和生态环境的破坏等，这些问题严重影响了未来农业发展的方向。　　（2）农业信息化发展环境存在的问题　　①认识不到位由于我国农业农村信息化发展处于起步阶段，一些地方农业部门尚未认识到加快推进农业农村信息化的重要性和紧迫性，尚未认识到发展农业农村信息化是转变农业发展方式，实现城乡统筹，促进农民增收的重要手段，导致一些地方对发展农业农村信息化的积极性不高，投入力度不够，措施不力。智慧农业发展迫切需要一批高素质的农业科研人员和农业科技推广人　　②政策不明确农业农村信息化是一项惠及亿万农民的公益性事业，亟待各项政策扶持。我国目前尚没有专门针对农业农村信息化的政策法规，各地缺乏面向农业企业、农民专业合作社、农民的各种优惠政策，导致各地发展农业农村信息化的动力不足。　　③机制不灵活我国农业农村信息化发展尚没有形成长效的运营机制，政府、农业企业、电信运营商以及IT企业等主体在农业农村信息化推进过程中的角色定位不够明确，政府不够主动，企业不够积极。如何建立并完善农业农村信息化工作的长效运营机制是当前我国农业农村信息化推进工作面临的一大难题。　　④管理不规范我国农业农村信息化建设多头并进，为信息化的发展注入了生机与活力，但也不可避免地出现了条块分割、各行其道的局面，信息孤岛现象严重。同时，由于缺乏相应的农业农村信息化标准规范，导致农业农村信息化推进工作职责不明、管理不力，运行不畅，建设无序。　　（3）农业信息技术应用存在的问题　　①技术不成熟目前，我国农业信息技术产品主要产自高校和科研院所的实验室，科研成果转化率和产业化率不高，集成示范应用力度不够，农业生产经营信息化所需的低成本、高质量的信息技术产品严重滞后，阻碍了我国农业信息技术的应用与推广。取得广泛应用的技术条件还不成熟，目前物联网技术发展势头良好，但仍处于起步阶段，技术研发和标准均需突破。虽然随着宽带技术、3G技术、智能终端的普及，突破了物联网应用瓶颈，物联网技术已在食品溯源、环境监控、设施农业等方面得到应用。但真正实现物联网技术在智慧农业中的广泛应用还有差距。目前，物联网技术在农业领域应用涵盖了农业资源利用、农业生态环境监测、农业生产经营管理和农产品质量安全监管，并在政策扶持、技术研发、示范应用、人才培养等方面积累了一定的经验。但农业物联网技术应用总体还处于初步应用阶段，存在关键技术产品及集成体系成熟度较低、农业物联网应用标准规范缺失、有效的运营机制和模式尚未建立、专业人才缺乏等问题，迫切需要国家开展农业物联网技术应用示范项目，加快建设应用示范基地，深入开展相关技术研发和集成创新，探索产业化应用模式，制定农业物联网应用标准规范，推进物联网技术在农业领域的规模化、标准化、产业化应用。　　……

前言/序言

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