物联网的智能化水产养殖服务平台创业计划书Word下载.docx
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创业机会概述（300字之内）：
要从项目产品的先进性及应用发展前景、进入市场机会（如：
市场现实需求处于萌芽、起步、成长、成熟、饱和、衰退阶段）及市场发展空间、团队实施项目的现有能力和发展潜力等方面描述创业机会。
1.国际先进的的核心技术：
本项目设计和开发出水产品从养殖到餐桌的综合服务平台，达到国际先进水平（见附件5、6）。
2.进入市场机会：
①国际上正值成长期，国内尚在起步阶段；
②由于病害频繁、缺乏科学养殖知识、技术服务不及时等原因致使水产养殖行业每年损失巨大，本项目可减少损失，增加收益，具有很好的市场前景；
③水产养殖户有强烈的养殖知识学习愿望；
④食品安全日益受重视，食品溯源技术和项目受政府支持和鼓励。
※无论国内外,项目产品（服务）正逢绝佳的市场机遇,并具有广阔的市场空间！
3.现有条件与发展潜力：
项目具有①专业研发团队②先进核心技术③开发资金④已验证的科学养殖服务平台⑤合理可行的执行计划。
※可确保企业的稳步开拓及持续发展！
三、拟办（已创办）企业情况
拟注册企业名称
南京金海信息科技有限公司
意向落户园区
江苏南京白马现代农业高新技术产业园有限公司
企业注册地址
江苏南京白马现代农业高新技术产业园
所在区县（开发区）
溧水区
申报人担任的职务
是其他：
教授
企业人数
20
博士
2
硕士
4
本科
14
企业性质
民营
拟注册资本
330万元
产业领域
高端软件与新型信息服务
拟定股本构成（万元）
内容
货币出资
无形资产作价
有形资产作价
技术作价
其他无形资产作价
申报人
60
120
团队其他成员
50
风险投资
其他资金
100
合计
210
申报人个人投入占股百分比：
54.5%
第三部分项目技术与产品（服务）实现
第一章项目技术方案
一、项目总体技术概述
（一）总体技术方案
项目所依据的技术原理（1000字之内）：
基于物联网的智能化水产养殖服务平台的主要技术原理如下：
（1）基于物联网的水产品养殖、物流及销售环节的环境数据采集
采用基于Arduino的水产养殖水质、物流、销售环境参数自动监测及预警系统，包括数据采集终端节点、汇聚节点、监测浮标、远程数据库服务器、监测中心。
数据采集终端节点和汇聚节点的主控板以开源的电子原型平台Arduino为基础，采用ATmega2560为核心的微处理器，通过一定的定制完成对水产养殖水质、物流、销售环境数据和监测点位置信息的采集、存储、处理和转发。
（2）基于专家系统技术的水产品质量安全预警
专家系统就是一个具有智能特点的计算机程序，它的智能化主要表现为能够在特定的领域内模仿人类专家思维来求解复杂问题。
它由知识库、推理机、解释接口等组成。
水产领域的知识极为复杂，涉及种质、品种、水质、饵料等多种复杂条件，知识类型包括了启发性知识、过程性知识、描述性知识、运算性知识等，描述对象涉及了规则、过程、概念、对象、事实、关系以及元知识等。
本项目拟采用具有自主知识产权的实用性较强的有效知识表示策略组合---面向对象的可视化“知识体·
对象块·
构件”知识表示和基于三重蕴涵特征展开的FUZZY规则组知识表示。
此外，根据渔业领域问题求解的特点，针对不同的问题，拟采用基于三重蕴涵机制的特征展开模糊推理、基于案例推理（CBR）和基于规则推理（RBR）相结合的推理、基于神经网络和灰色CBR相结合的推理、基于多粒度和模糊CBR相结合的推理等机制。
可以针对水产养殖过程中的疾病预防、诊断、处理进行智能推理给出决策结果，并可结合物联网技术，实时监测养殖环境，并给出安全预警。
主要技术与性能指标（500字之内）：
本项目综合采用人工智能与专家系统、物联网技术构建一体化的基于物联网的智能化水产养殖服务平台。
该系统能实时、连续获取水产养殖、流通及销售环节中与溯源目标相对应的数据信息，实现水产品供应链数据信息的融合、存储和共享，提供基于二维码的水产品质量安全追溯。
能自动提供100余种常规淡水鱼疾病、30种蟹病和38种虾病的远程诊断服务。
能提供60万字的各种水产药品的查询服务。
1.专家系统性能指标
预见准确性>
=85%
有效性>
=90%
逻辑一致性>
=99%
系统平均响应时间<
=5秒
2.基于物联网的溯源系统性能指标
（1）物联网节点采用低功耗设计方案，可连续或休眠工作。
自制主控板平均能耗小于0.2w。
采集节点间距离大于1km，传输错误率小于10-3；
（2）水质采集节点能采集5个以上参数（温度、盐度、PH、氨氮、溶解氧等），采集间隔可动态调整，最小可达分钟级；
（3）搭建能支持至少50TB数据量的存储空间；
溯源系统能支持10000个并发用户，在网络通畅的情况下平均响应时间不高于5s。
3.平台整体性能指标
人机交互性能：
采用可视化设计，界面友好，可以实现智能化人机交互。
可靠性：
采用虚拟化技术及冗余设计，系统设计过程中使用容错设计，保证系统具有较高的可靠性。
其中软件部分经过测试，平均每千行代码缺陷少于10个。
跨平台性能：
支持Windows、Linux、MACOS、Android、IOS等操作系统，具有良好的跨平台性能。
可扩展性：
系统采用模块化设计，易于扩展；
通过使用开放API和WebService技术，系统可以与第三方应用程序集成。
（二）项目创新内容
创新类别
□理论创新□√应用创新□√技术创新□工艺创新□结构创新
项目创新内容（1200字之内）：
创新内容要根据选择的创新类别，用技术语言按创新点分条目描述，尽可能多用实验数据，要有数据分析、对比。
如果是技术创新，请说明目前一般采用什么技术，申报项目对什么技术进行了创新；
如果是结构创新、工艺创新，需进行新旧结构或工艺对比，并画出新旧结构图和工艺流程图。
1.基于专家系统的疾病诊断与安全预警技术
现有技术：
中国农业大学（2000）的“网络化鱼病诊断专家系统”和中国农业大学（2001）研制的“网络化淡水虾养殖系统”使用基于产生式的正向推理方式，实现鱼病诊断辅助决策功能，但该系统在判别时没有充分考虑疾病诊断中的不确定性问题，此外人机界面也较单一。
福建水产所也建立了以对虾为主的水产养殖病害在线诊断与咨询系统，对疾病有图片显示，但只是数据库查询，缺乏对疾病进行较完整的判断和推理机制，不能分析并生成相应的病历与预案。
本项目基于智能系统理论和技术，开展多种推理机制和知识表示策略研究，集成水产动物养殖过程中的疾病诊断、防治和养殖全程管理等领域的数据、信息和知识，设计和开发水产动物专家系统。
相比现有技术有如下创新：
（1）提出和实现了面向渔业领域的知识表示策略，具有拓展和兼容性，较成功地解决了渔业领域知识的有效表达和有机融合；
（2）提出多知识融合、多技术协同、主从推理相结合的多种推理机制（模糊推理、基于案例推理（简称：
CBR）和基于规则推理（简称：
RBR）相结合的推理，基于神经网络和灰色CBR相结合的推理，基于多粒度和模糊CBR相结合的推理），解决了鱼病诊断过程中的不确定性问题，显著提高了智能系统的问题求解能力；
（3）提出综合智能引导人工知识获取环境，和基于数据挖掘的自动半自动知识获取，以及基于数据库和知识库的综合知识发现机制等，有效解决渔业信息处理系统获取知识的瓶颈问题。
2.基于物联网技术的水产品溯源技术
（1）目前国内学者都是针对追溯体系中物流或某一个过程进行了追溯研究，缺乏对水产养殖的过程进行全程监控，且缺乏可以对水产养殖提供指导性意见的水产品疾病预防和诊断模型。
本项目提出基于无线传感器网、RFID、WebService、二维码、信息管理、辅助决策等技术相结合的水产品全程质量跟踪和溯源方法。
水产品信息采集业务流程模型见附件1；
（2）传统数据采集板采用ARM处理器，本项目提出一种基于Arduino软硬件平台，实时监测水产养殖、物流及销售过程中的环境参数，且功耗低、稳定性强的主控制板研制方法。
主控板采用的是基于Arduino开源的电子平台。
采集终端的主控板主要包括四个功能模块：
Zigbee模块、SD卡存储模块、GPS模块和水质仪模块；
汇聚节点的主控板主要包括：
Zigbee模块、SD卡存储模块、GPRS模块和GPS模块。
其中，所述Zigbee模块用的是增强通信距离的XbeeProS2，它与电路板相连，用于无线传感器网络中的无线通信。
采集终端节点与汇集节点结构如图1所示。
图1数据采集终端节点和汇聚节点的结构图
（3）本项目按照HACCP原则，围绕影响水产品质量安全的关键点与关键因子，对水产品供应链的各个业务环节的溯源信息进行建模，利用集合和递归的思想提出追溯算法，并从实用性、灵活性、可扩展性和易用性出发，依托WebService技术，从EPCIS的角度对溯源体系中的数据组织形式进行分析，提出一种分布式的数据组织体系，不仅满足了信息溯源的需要，而且保证了溯源体系的可扩展性、通用性和移植性。
（三）与项目相关的知识产权情况
权利人相关说明：
申报人或团队使用单位知识产权（申报人为非权利人）的，要逐一说明是否得到了权利人的许可使用（提供许可证明文件为有效）、是否存在股权关系、合作关系等。
二、项目技术开发可行性
（一）项目技术发展现状
国内外相关技术的研究、开发现状的介绍、分析（1200字之内）：
1.面向鱼病诊断的专家系统
本世纪初我国一些高校和科研院所，开始了将智能技术和网络技术相结合应用服务于渔业的研究。
本课题组合作单位中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所上世纪九十年代最早开始了鱼病防治专家系统的研发，收集了常见鱼病的防治基本知识，和诊断与防治方法，但只是一般性的知识普及（“农业专家系统及开发工具”P.137-138）。
中国农业大学（2000）研制开发了“网络化鱼病诊断专家系统”，根据鱼病诊断流程“现场调查+目检+镜检”，使用基于产生式的正向推理方式，实现鱼病诊断辅助决策功能，是鱼病诊断专家系统与网络技术结合的开创性研究，但该系统在判别时没有充分考虑疾病诊断中的不确定性问题。
中国农业大学（2001）研制的网络化淡水虾养殖系统，采用产生式规则知识表示方法和常规的正向推理机制，也没有考虑疾病诊断中的不确定性问题，此外人机界面也较单一。
2.水产品溯源系统
近年来，随着人们生活水平的提高，水产品在人们的饮食结构中占据着越来越重要的地位，建立水产品的可追溯体系以保证水产品质量安全日趋紧迫。
欧盟最先建立水产品追溯体系，在2000年12月到2002年11月期间，欧盟制定了关于水产品供应链的可追溯性法律法规，推行了“TraceFish”计划，主要目标是研究调查水产品的全链可追溯性，建立水产品可追溯体系的执行标准，即水产品从养殖到物流运输直至最终消费者整个链条上所需要记录的信息以及信息记录和传递的方法等标准。
近年来，一些国外专家和学者致力于水产品追溯体系和追溯技术方面的研究，并取得了重要的成果。
Parreñ
o-Marchante将RFID技术和无线传感器网络应用到水产品追溯体系中去，结合EPC标准和LLRP协议建立了一套从养殖到餐桌的水产品可追溯系统。
Thompson等通过对水产品追溯系统进行优化设计，实现并保证了水产品的安全流通。
从发达国家情况来看，国外对水产品的追溯体系的研究较多，其现有的水产品安全追溯体系无论是法律法规还是技术实现都已经比较成熟，信息系统的建设也比较完善。
目前国内也有众多学者致力于水产品追溯体系的研究。
孙传恒等在比较国内外农产品追溯系统建设模式的基础上，提出了一种基于行政监管的适合中国国情的水产品追溯系统架构模式，设计了一种基于行政区域代码的水产品追溯编码方法。
刘杰等针对水产品的质量问题，提出了水产品的生产过程质量安全控制点，并探讨运用射频识别技术、网络通信技术、传感器技术及无线传感网络等物联网技术来构建水产品质量安全信息化的过程控制系统，为实现可追溯的水产品质量安全控制体系提供了理论基础和技术手段。
从以上研究来看，目前国内学者都是针对追溯体系中物流或某一个过程进行了追溯研究，缺乏对水产养殖的过程进行全程监控，且缺乏可以对水产养殖提供指导性意见的水产品疾病预防和诊断模型。
（二）项目主要研究内容
项目研究开发内容及涉及的关键技术及技术指标描述（1500字之内）：
逐条阐述项目研究开发的主要内容及涉及的关键技术及技术指标。
本课题利用物联网技术，结合本校水产领域专家提供的鱼病预防与诊断知识，建立从水产养殖到批发、零售等各个环节一体化的全程服务平台，为水产养殖企业、物流企业、冷库企业、销售企业提供信息接入服务，可实现养殖生产企业从“池塘到餐桌”全过程的质量安全监控（包括疾病预防与智能化在线诊断），为水产品供应链上的各级用户提供增值服务。
主要内容：
（1）水产品溯源编码体系及追溯信息模型研究
研究分析水产品从种苗到消费者的各个环节，找出影响水产品质量安全的重要信息及关键控制点，建立种苗、养殖、物流、包装及销售等各个环节的溯源信息模型，进而创建水产品质量安全整体追溯模型。
（2）基于物联网的水产养殖水质实时智能监控系统研制
研究基于无线传感器网络的水质和环境信息智能监控系统，开发出低成本、低能耗、高可靠、适合水产养殖水质监控需要的无线采集节点和汇聚节点，实现水产养殖场的水质与环境信息实时采集与无线传输。
针对水产养殖场的规模及位置布局差异大、设备故障风险高等问题，研究无线传感器网络节点参数与数量配置、拓扑结构等组态技术，研究水质超标与监控网络系统故障等远程预警技术，开发无线传感器网络节点控制系统程序与监控软件，实现水质及环境信息全天候、数字化的在线监测、预警和控制。
（3）基于物联网的水产养殖信息管理与预警系统研制
研制水产养殖信息管理数据库系统；
使用RFID、手持式移动终端或条形码等物联网技术，将与水产品的食用安全密切相关的因素存入该系统，包括水产品基本信息（水产品种类、产地、名称等）、养殖关键信息（种苗、饲料、药物、水质、分池倒池等信息）、检验检疫信息（药残检测等）及日常管理信息（养殖池的密度、发病率等）。
针对水产养殖过程中可能出现的各种问题，分析水产养殖所涉及的知识类型，研究适合于水产养殖的知识表示方法和推理技术，构建基于专家系统技术的水产品质量影响因子超标预警系统。
（4）基于RFID的水产品物流、销售信息管理及预警系统研制
为保障水产品在物流过程中的食品安全性，根据HACCP标准，研究基于RFID技术的物流监控管理系统。
针对RFID信息存储有限以及传输距离有限的缺陷，研究如何将无线网络技术与RFID技术相结合进行信息传输；
针对信息传输过程中信息易被截取等缺陷，研究信息的传输安全性问题；
针对无线通信技术的能耗问题，研究降低无线通信技术能耗的方法。
（5）基于WebService和二维码的水产品溯源系统研制
水产品供应链的各个环节产生的数据格式不一，为实现数据的融合、传递、存储和共享，将从实用性、灵活性、可扩展性和易用性出发，结合用户需求，利用WebService技术对追溯系统中的数据组织进行分析和研究。
为方便最终用户追溯水产品质量安全信息，研究面向水产品的二维码编码加密技术以及研制相应的APP软件，实现二维码的自动生成与识别功能，在手机或多媒体终端上，以文字、图片、视频等形式展示水产养殖、物流、销售等环节信息。
关键技术：
（1）无线传感器网络节点的节能、节点部署与节点可视化展示技术；
（2）水产品溯源系统的信息可靠与安全采集及传输技术；
（3）水产品溯源系统的海量、异构数据的组织、存储技术；
（4）水产品质量安全建模技术；
（5）基于专家系统的疾病诊断与安全预警技术。
技术指标：
采集节点间距离大于1km，传输错误率小于10-3。
（2）水质采集节点能采集5个以上参数（温度、盐度、PH、氨氮、溶解氧等），采集间隔可动态调整，最小可达分钟级。
（4）开发出鱼、虾、蟹、贝、藻等系列专家系统，可以自动提供100余种常规淡水鱼疾病、30种蟹病和38种虾病的远程诊断服务；
（5）提供水产养殖生产、用药和销售的全过程标准化管理服务。
（三）项目技术路线描述
项目技术路线描述（1200字之内）：
包括技术原理图、工艺流程图、产品结构图、框架图等。
1.基于物联网的水产养殖信息管理与预警系统
本系统分为“知识获取”、“知识表示”、“知识推理”及“信息管理与预警”四个部分，其中第四个部分是前三个部分的具体应用，由此构建了“水产养殖信息管理数据库系统”、“水质和环境信息智能监控系统”、“标准化生态养殖全程管理系统”、“产品质量影响因子超标预警系统”等应用系统。
其技术原理见图3，其中的数据采集部分使用了大量物联网技术。
图3.基于物联网的水产养殖信息管理与预警系统技术原理
2.基于物联网的水产品溯源系统
本项目采用链式追溯模式，如图4对水产品进行跟踪和追溯。
图4.水产品的链式追溯模式
本项目的水产品溯源体系如图5。
系统通过对养殖企业水产品的放养、投喂、病害防治到收获、运输等流程进行剖析，设计水产养殖生产环境、生产活动、质量安全管理及销售状况等功能模块，以满足养殖企业日常管理的需要。
通过结合佩戴的RFID电子标签，在销售端生成水产品追溯标签，实现对所购买水产品的追溯。
图5.溯源系统结构
涉及到的关键技术问题，其实现方法如下：
（1）无线传感器网络节点的节能、节点部署与节点可视化展示问题
拟采用嵌入式技术、传感器信息融合技术、智能供电与节点能量管理技术、多模式数据传输技术（无线ZigBee、GPRS/CDMA、互联网）建立运行稳定、数据传输可靠的无线传感器网络，实现水产养殖水质信息、水产品流通销售环境信息的自动采集，并且通过节点主控板的选型与定制、节点系统的控制策略降低能耗和成本。
以水质环境区域传感器网络连通性和覆盖性为依据设计综合评价函数，建立节点部署的约束优化数学模型，合理地布设无线传感器网络节点。
硬件采用嵌入式编程，服务器端采用GIS技术、定位技术和数理统计概率方法实时地展示环境区域内的节点采集的水质信息和节点的工作状态和能量模块等一些信息，方便技术人员有效地监测实时水质信息和设备状况。
（2）水产品溯源系统的信息采集及传输的可靠性和安全性问题
由于无线传感器网络经常工作在恶劣、容易受到人为影响的环境条件下，从而在采集和传输数据时往往出现异常现象。
对此，拟采用一种无线传感器网络中数据采集传输的可靠性保障方法，包括传感器网络中各传感器节点采用基于动态工作周期调整的高可靠网络组织方法和传感器网络中各传感器节点之间及与汇聚节点之间采用基于２阶段重传的高可靠数据传输方法。
针对信息传输过程中信息易被截取等问题，拟采用双向认证技术和数据加密技术。
（3）水产品溯源系统的海量、异构数据的组织、存储问题
水产品追溯系统的各个环节产生的数据格式不一，临时存储介质各异（如SD卡、RFID芯片等），如何使数据信息保持一致性显得尤为重要。
此外，随着水产品溯源与预警平台推广应用，越来越多的企业加入溯源体系，产生的数据量也会越来越庞大，如何实现海量数据的低冗余度高可靠性存储、在海量数据中快速查询响应已经成为业界面临的一个巨大挑战。
本课题拟在当今数据可靠性增强理论和海量数据存储系统基本架构的基础上，对高性能数据容删数据布局算法以及高可靠性存储架构等方面进行了深入研究。
（4）水产品安全预警知识、模型的多样性和复杂性问题
水产品从生产源头到消费者餐桌的过程中，存在水体环境污染、鱼药残留、加工中掺杂使假、微生物的污染等可能，这些都会影响水产品质量的因素。
目前国内外专家学者从不同的角度，建立了腐败菌生长的数据库、病原菌模型库、微生物动态专家系统等，有效地将这些微生物数据库、模型库、知识库、以及HACCP标准和历史案例集成到基于物联网技术的水产品溯源与安全预警平台中，实现水产品从生产到消费者的全程监控，自动发现存在的对正常状态的偏离情况并生成预警信息，按照预先设置的规则与范围通知或发布，是一个亟待解决的问题。
（四）项目技术实现依据
设计思想依据（200字之内）：
包括文献，或专利，或发明等。
本项目设计依据是已获得的15项软件著作权和已申请的1项专利（见附件），以及发表相关论文64篇。
此外，经用户试用反馈，开发人员改进完善，其标准化程度和通用便捷程度得到进一步提升。
从实际运行状况看，系统稳定、性能良好，用户反应较好。
关键技术实现依据（500字之内）：
包括理论依据、实验依据等
（一）已研制了智能化水产养殖服务平台
项目团队经过近10年的研究，已运用计算机软件及网络主流技术，开发了面向渔业的智能化水产养殖服务平台。
它采用B/S多层结构：
客户层、WEB服务层、应用服务层、数据源层。
多层结构降低了Web服务器的负载，且有连接池，事务操作，安全管理等功能，从而提高了Web应用整体的可伸缩性，可靠性，可管理性和灵活性。
这种多层结构将以往的WebServer从物理上分为两层：
Web由JavaServlet、ASP或者JSP等组成，它履行等待用户的请求，对任务进行分析，对涉及属于逻辑层的任务，将其交给应用服务器处理并等待结果，然后形成相应的HTML文本返回给用户；
而应用服务器（逻辑层）要处理会话层的任务，在这里它要包括所有逻辑构件（如EJB）运行所需的环境，
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