人工智能水产养殖软件创业计划书

一、创业项目概述创业项目概述（500 字之内）：对项目总体情况的描述，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.项目概况：本项目运用互联网、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服务平台，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、技术服务不及时、产品质量低及产品来源追溯难的问题。2.项目关键技术：面向渔业的知识表示策略；面向渔业的智能推理机制；智能知识获取及数据处理模型；基于物联网的水产品溯源与安全预警方法及系统。3.技术创新：提出基于无线传感器网、RFID、Web Service、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；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；提出一种基于 Web Service 的水产品供应链各个环节数据信息的传递、集成与共享技术；提出和实现了面向渔业领域的知识表示策略；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；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：该项目实施过程中，使用数据自动采集装置，可以做到信息采集零污染；该平台通过水产品安全预警系统，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；该平台建立的供应链系统以及溯源查询系统，可实现全程无纸化，低碳环保。二、创业机会概述创业机会概述（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：国际上正值成长期，国内尚在起步阶段；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；水产养殖户有强烈的养殖知识学习愿望；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：项目具有专业研发团队先进核心技术开发资金已验证的科学养殖服务平台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）无形资产作价内容 货币出资技术作价 其他无形资产作价有形资产作价申报人 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、MAC OS、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 Web Service 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、Web Service、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 Xbee Pro S2，它与电路板相连，用于无线传感器网络中的无线通信。采集终端节点与汇集节点结构如图 1 所示。传感器A / DC P U电源数据采集单元数据处理单元供电单元存储器Z i g b e e数据传输单元接口模块R S 2 3 2电源供电单元汇聚节点天线天线Z i g b e e采集终端节点数据传输单元数据处理单元A T m e g a2 5 6 0微处理器S D 卡G P S数据G P R S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 Web Service 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。知识产权类别 知识产权名称 发明（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 V1.0 袁红春 袁红春 上海水产大学软件著作权 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家系统 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家系统 V1.0 袁红春 袁红春 上海海洋大学软件著作权 南美白对虾育苗专家系统 V1.0 袁红春 袁红春 上海海洋大学软件著作权 南美白对虾集约化生态养殖生产过程精细管理决策专家系统 V1.0袁红春 袁红春 上海海洋大学软件著作权 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、生态化养殖全程管理系统 V1.0袁红春 袁红春 上海海洋大学软件著作权 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 V1.0 袁红春 袁红春 上海海洋大学软件著作权 基于神经网络的鱼类资源中长期预报系统 V1.0袁红春 袁红春 上海海洋大学发明专利 基于物联网的水产品溯源与安全预警方法及系统袁红春 袁红春 上海海洋大学二、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。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。Parreo-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 Web Service 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 Web Service 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：（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