人工智能水产养殖软件创业计划书.docx
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人工智能水产养殖软件创业计划书
、创业工程概述
创业工程概述〔500字之内〕：
对工程总体情况的描述，包括采用的关键技术、技术的创新点、权威部门的技术鉴定情况、环保评价等内容。
1.工程概况：
本工程运用互联网、人工智能及专家系统、无线传感器及物联网技术，构建一个综合性的智能化水产效劳平台，以解决长期以来困扰水产养殖行业的养殖方法不科学、病害频发、技术推广问题多、技术效劳不及时、产品质量低及产品来源追溯难的问题。
2.工程关键技术：
①面向渔业的知识表示策略；②面向渔业的智能推理
机制；③智能知识获取及数据处理模型；④基于物联网的水产品溯源
与平安预警方法及系统。
3.技术创新：
①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；
②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；③提出
一种基于WebService的水产品供给链各个环节数据信息的传递、集成与共享技术；④提出和实现了面向渔业领域的知识表示策略；⑤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；⑥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。
4.环保评价：
①该工程实施过程中，使用数据自动采集装置，可以做到信息采集零污染；②该平台通过水产品平安预警系统，实时监测影响水产品质量的
水质参数，当养殖过程中人工喂食饲料和药品使用超标时，系统会自动预警，保持水体环境的无污染；③该平台建立的供给链系统以及溯源查询系统，可实现全程无纸化，低碳环保。
二、创业时机概述
创业时机概述〔300字之内〕：
要从工程产品的先进性及应用开展前景、进入市场时机〔如：
市场现实需求处于萌芽、起步、成长、成熟、饱和、衰退阶段〕及市场开展空间、团队实施工程的现有能力和开展潜力等方面描述创业时机。
1.国际先进的的核心技术：
本工程设计和开发出水产品从养殖到餐桌的综合效劳平台，到达国际先进水平〔见附件5、6〕。
2.进入市场时机：
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、技术效劳不及时等原因致使水产养殖行
业每年损失巨大，本工程可减少损失，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食品平安日益受重
视，食品溯源技术和工程受政府支持和鼓励。
※无论国内外，工程产品〔效劳〕正逢绝佳的市场机遇，并具有广阔的市场空间！
3.现有条件与开展潜力：
工程具有①专业研发团队②先进核心技术③开发资金④已验证的科学养殖效劳平台⑤合理可行的执行方案。
※可确保企业的稳步开拓及持续开展！
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
江办南京白马现代农业咼新技术产业园有限公司
企业注册地址
江办南京白马现代农业咼新技术产业园
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效劳
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
120
申报人个人投入占股百分比：
54.5%
第三局部工程技术与产品〔效劳〕实现
第一章工程技术方案
一、工程总体技术概述
〔一〕总体技术方案
工程所依据的技术原理〔1000字之内〕：
基于物联网的智能化水产养殖效劳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
米用基于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、会聚节点、监测浮标、远程数据库效劳器、监测中心。
数据采集终端节点和会聚节点的主控板以开源的电子原型平台Arduino为根底，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平安预警
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，描述对象涉及了规那么、过程、概念、对象、事实、关系以及元知识等。
本工程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规那么组知识表示。
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〕和基于规那么推理〔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，并给出平安预警。
主要技术与性能指标〔500字之内〕：
本工程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效劳平台。
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，实现水产品供给链数据信息的融合、存储和共享，提供基于二维码的水产品质量平安追溯。
能自动提供100余种常规淡水鱼疾病、30种蟹病和38种虾病的远程诊断效劳。
能提供60万字的各种水产药品的查询效劳。
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。
其中软件局部经过测试，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〕工程创新内容
创新类别
□理论创新□应用创新□技术创新□工艺创新□结构
创新
工程创新内容〔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、比照。
如果是技术创新，请说明目前一般采用什么技术，申报工程对什么技术进行了创新；如果是结构创新、工乙创新，需进行新旧结构或工艺比照，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平安预警技术
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。
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。
本工程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、防治和养殖全程官理等领域的数据、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〕和基于规那么推理〔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。
本工程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，本工程提出一种基于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；会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XbeePro
S2,它与电路板相连，用于无线传感器网络中的无线通信。
采集终端节点与聚集节点结构如图1所示。
图1数据采集终端节点和会聚节点的结构图
〔3〕本工程按照HACCP原那么，围绕影响水产品质量平安的关键点与关键因子，对水产品供给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〕与工程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。
知识产权类
别
知识产权名称
创造
〔创
作〕人
被许可
使用权
人
权利人
软件著作权
水产品药典查询系统
袁红春
袁红春
袁红春
软件著作权
Web数据提取工具软件
袁红春
袁红春
袁红春
软件著作权
历年统计年报数字化管理系统V1.0
袁红春
袁红春
上海水产
大学
软件著作权
水产健康养殖标准化全程管理系统
袁红春
袁红春
上海水产
V1.0
大学
软件著作权
海洋与渔业信息系统
袁红春
袁红春
上海海洋
大学
软件著作权
南美白对虾疾病诊断专豕系统
袁红春
袁红春
上海海洋
大学
软件著作权
南美白对虾成虾养殖专豕系统V1.0
袁红春
袁红春
上海海洋
大学
软件著作权
袁红春
袁红春
上海海洋
南美白对虾育苗专豕系统V1.0
大学
软件著作权
南美白对虾集约化生态养殖生产过程精
袁红春
袁红春
上海海洋
细管理决策专家系统V1.0
大学
软件著作权
海洋与渔业统计年报数字化系统V1.0
袁红春
袁红春
上海海洋
大学
软件著作权
南美白对虾标准化、生态化养殖全程管
袁红春
袁红春
上海海洋
理系统V1.0
大学
软件著作权
海洋环境数据下载软件V1.0
袁红春
袁红春
上海海洋
大学
软件著作权
基于神经网络的渔情预报系统
袁红春
袁红春
上海海洋
大学
软件著作权
河蟹生态养殖全程标准化管理系统
袁红春
袁红春
上海海洋
V1.0
大学
软件著作权
基于神经网络的鱼类资源中长期预报系
袁红春
袁红春
上海海洋
统V1.0
大学
创造专利
基于物联网的水产品溯源与平安预警方
袁红春
袁红春
上海海洋
法及系统
大学
二、工程技术开发可行性
〔一〕工程技术开展现状
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
术相结合应用效劳于渔业的研究。
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根本知识，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〞P137138〕。
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，采用产生式规那么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。
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。
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平安日趋紧迫。
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给链的可追溯性法律法规，推行了“TraceFish〞方案，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
Parre?
o
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。
-
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平安流通。
从兴旺国家情况来看，国外对水产品的追溯体系的研究较多，其现有的水产品平安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根底上，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平安控制点，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平安信息化的过程控制系统，为实现可追溯的水产品质量平安控制体系提供了理论根底和技术手段。
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〕工程主要研究内容
工程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〕：
逐条阐述工程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效劳平台，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效劳，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〕，为水产品供给链上的各级用户提供增值效劳。
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平安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，进而创立水产品质量平安整体追溯模型。
〔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
出低本钱、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会聚节点，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，将与水产品的食用平安密切相关的因素存入该系统，包括水产品根本信息〔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平安性，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，研究信息的传输平安性问题；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
水产品供给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平安信息，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平安采集及传输技术；
〔3〕水产品溯源系统的海量、异构数据的组织、存储技术；
〔4〕水产品质量平安建模技术；
〔5〕基于专家系统的疾病诊断与平安预警技术。
技术指标：
〔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。
〔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效劳。
〔三〕工程技术路线描述
工程技术路线描述〔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
图2基于物联网的水产养殖信息管理与预警系统技术框架
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〞四个局部，其中第四个局部是前三个局部的具体应用，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，其中的数据采集局部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
本工程采用链式追溯模式，如图4对水产品进行跟踪和追溯
水产品的跟踪
水产品的追溯
图4.水产品的链式追溯模式
本工程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、质量平安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，实现对所购置水产品的追溯。
水产品溯源系统体系结构
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本钱。
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，效劳器端采用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平安性问题由于无线传感器网络经常工作在恶劣、容易受到人
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