試分析物聯(lián)網(wǎng)下的茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

張燕寧，杜　輝（北京電子科技職業(yè)學(xué)院電信工程學(xué)院，北京 100176）

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試分析物聯(lián)網(wǎng)下的茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

張燕寧，杜輝
（北京電子科技職業(yè)學(xué)院電信工程學(xué)院，北京 100176）

物聯(lián)網(wǎng)在當(dāng)今社會(huì)中的運(yùn)用十分廣泛，有效促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)便是其應(yīng)用范圍之一。物聯(lián)網(wǎng)背景下，茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作效率大大提升。本文簡(jiǎn)要介紹了物聯(lián)網(wǎng)的基本含義，同時(shí)從系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的、實(shí)際架構(gòu)兩方面分析了如何建立茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并從茶場(chǎng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)控制、視頻監(jiān)控等三方面分析了物聯(lián)網(wǎng)下，茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用，以期保證茶場(chǎng)的環(huán)境更為適宜茶葉生長(zhǎng)，從而擴(kuò)大企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

物聯(lián)網(wǎng)；茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；實(shí)際運(yùn)用

信息技術(shù)發(fā)展加速，物聯(lián)網(wǎng)便是其衍生物之一。物聯(lián)網(wǎng)是構(gòu)成新信息技術(shù)的主要部分，其發(fā)展前景良好，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有積極意義。茶葉是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，有利于促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。茶葉對(duì)生產(chǎn)環(huán)境要求較高，部分較為名貴的品種對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境的要求更為苛刻。茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立可以將傳感器技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于茶場(chǎng)生產(chǎn)過程中，使得工作人員能夠按照茶場(chǎng)環(huán)境實(shí)際變化調(diào)整自身管理方式，不僅提高了茶場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益，也保證茶場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。

1　物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)要介紹

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of things），即是物品與物品之間相連的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。該含義有如下兩層含義：第一，物聯(lián)網(wǎng)依舊是以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)以及核心建立而成的網(wǎng)絡(luò)，是互聯(lián)網(wǎng)的衍生品。第二，相比互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)的適用范圍更為廣闊，用戶端已然延伸至所有物品，為物品與物品之間建立了信息交流以及通訊的渠道。物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì)是通過局部網(wǎng)絡(luò)或是互聯(lián)網(wǎng)等通訊技術(shù)將控制器、傳感器與設(shè)備等融合為一體，形成了物品與物品，人與物品之間的相連。其作為互聯(lián)網(wǎng)的延伸，自然也包含有互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中的全部資源，同互聯(lián)網(wǎng)中全部應(yīng)用兼容。然而，與互聯(lián)網(wǎng)不同的是，物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中所有的資源、設(shè)備以及通訊都為個(gè)人化以及私有化。物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中較為關(guān)鍵的技術(shù)有以下三種：

其一，傳感器技術(shù)。傳感器技術(shù)是計(jì)算機(jī)在應(yīng)用過程中極為重要的技術(shù)之一。物聯(lián)網(wǎng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)建立而成的網(wǎng)絡(luò)，目前，計(jì)算機(jī)所處理的資源與信號(hào)都為數(shù)字信號(hào)。所以必須依賴傳感器將接收的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳入計(jì)算機(jī)當(dāng)中，計(jì)算機(jī)方能進(jìn)行相應(yīng)的處理。

其二，RFID標(biāo)簽。該技術(shù)屬于傳感器技術(shù)中的一種，但不同于一般傳感器技術(shù)，其中還含有無(wú)線射頻技術(shù)以及嵌入式技術(shù)。是一項(xiàng)融合了多項(xiàng)技術(shù)的傳感器技術(shù)，該技術(shù)在自行識(shí)別以及物流管理方面有較為良好的應(yīng)用前景。

其三，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。該技術(shù)較為復(fù)雜，其中含有傳感器技術(shù)、電子應(yīng)用技術(shù)與計(jì)算機(jī)軟件等多項(xiàng)技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)說極為重要，是信息接收后處理信息的主要技術(shù)。

2　茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立整體方案

2.1設(shè)計(jì)目的

該系統(tǒng)將無(wú)線傳感器作為茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要設(shè)備，使得對(duì)茶場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境的監(jiān)控更為及時(shí)，種植人員也可提前做好災(zāi)害預(yù)防工作。即使發(fā)生了災(zāi)害，由于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為實(shí)時(shí)監(jiān)控，工作人員也能及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。由此可見，該系統(tǒng)的建立能有效實(shí)現(xiàn)茶葉產(chǎn)量與質(zhì)量的提高。不僅如此，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立，模式的生產(chǎn)控制更為信息化和精細(xì)化，工作人員在部分價(jià)格昂貴的茶葉種植區(qū)域中應(yīng)用無(wú)線傳感器，能夠?qū)Σ鑸?chǎng)環(huán)境各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行有效控制，使環(huán)境更適宜于植物生長(zhǎng)，從而保證茶葉的質(zhì)量。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有分布隨機(jī)、運(yùn)行穩(wěn)定以及構(gòu)建成本低的優(yōu)勢(shì)，能夠在茶葉生長(zhǎng)過程中對(duì)其生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行改變，同時(shí)進(jìn)行持續(xù)、及時(shí)地監(jiān)控與測(cè)量。

2.2環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體構(gòu)架

茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體構(gòu)建共分為三個(gè)部分：

其一，基礎(chǔ)層。也稱為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集層，利用各種無(wú)線感知節(jié)點(diǎn)從組織逐漸形成局域性網(wǎng)絡(luò)，從而得到需要的目標(biāo)數(shù)據(jù)。該層網(wǎng)絡(luò)的目的是為了向各數(shù)據(jù)采集點(diǎn)傳感器發(fā)布命令，指揮傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取、分析以及處理等工作。同時(shí)對(duì)各個(gè)無(wú)線感知節(jié)點(diǎn)實(shí)施自行管理。除上述功能外，該層網(wǎng)絡(luò)還可采集茶場(chǎng)環(huán)境參數(shù)，如空氣溫濕度、土壤酸堿度以及光照條件等。

其二，傳輸層，主要設(shè)備為通訊服務(wù)器。該層網(wǎng)絡(luò)是為了獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，也可稱之為數(shù)據(jù)采集傳輸層，之后對(duì)獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析、處理以及存儲(chǔ)，是連接應(yīng)用層以及下位機(jī)的通道。傳輸層主要負(fù)責(zé)將下位機(jī)所采集的數(shù)據(jù)以及視頻上傳至應(yīng)用平臺(tái)，對(duì)信息傳輸通道進(jìn)行控制。

其三，應(yīng)用平臺(tái)。該平臺(tái)主要負(fù)責(zé)整理、分析以及處理獲取的數(shù)據(jù)，并利用較為人性化的界面將數(shù)據(jù)反饋給管理人員，以便管理人員實(shí)施管理以及操作，同時(shí)也具備全部人機(jī)對(duì)話功能。其主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)管理、茶葉生長(zhǎng)管理、視頻監(jiān)控等方面的管理工作。應(yīng)用平臺(tái)不僅可以幫助管理人員設(shè)計(jì)茶葉種植規(guī)劃以及種植作業(yè)，同時(shí)對(duì)茶場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。也可幫助管理人員通過視頻監(jiān)控功能，確認(rèn)茶場(chǎng)中茶葉的發(fā)育狀態(tài)。

3　物聯(lián)網(wǎng)下茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的具體使用

3.1茶場(chǎng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)控制

物聯(lián)網(wǎng)下茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)Σ鑸?chǎng)及其相關(guān)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、整理與處理，便于工作人員進(jìn)行查看。物聯(lián)網(wǎng)對(duì)茶場(chǎng)相關(guān)信息管理分為兩方面：其一，茶葉種植相關(guān)信息。該類信息包括各品種茶葉的種植區(qū)域、負(fù)責(zé)各個(gè)區(qū)域的工作人員、種植日期等與種植相關(guān)的信息，同時(shí)也需注意茶葉自身信息，如鮮葉可達(dá)等級(jí)、鮮葉采集數(shù)量等。通過對(duì)上述信息的收集，管理人員能夠及時(shí)了解茶場(chǎng)生產(chǎn)情況以及工作人員工作效率，并通過所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃。如設(shè)計(jì)種植計(jì)劃，并根據(jù)種植計(jì)劃安排相應(yīng)工作。除此以外，工作人員可通過茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲取茶葉蟲害的實(shí)際情況，并以此為依據(jù)申請(qǐng)使用農(nóng)藥。其二，相關(guān)信息數(shù)據(jù)的管理。茶葉生產(chǎn)不僅包括種植，還包括加工以及儲(chǔ)存。技術(shù)人員按照茶葉品類的不同，設(shè)計(jì)茶葉的加工方式，同時(shí)依照需求逐批在流水線上進(jìn)行加工，并將整體加工時(shí)間以及各個(gè)環(huán)節(jié)加工時(shí)間等數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)當(dāng)中。包裝人員在對(duì)茶業(yè)進(jìn)行包裝之后，也需將茶葉包裝數(shù)量、品類、質(zhì)量以及實(shí)際時(shí)間等信息錄入系統(tǒng)當(dāng)中，便于管理人員進(jìn)行查看。

管理人員通過系統(tǒng)對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，便能夠?qū)Σ鑸?chǎng)環(huán)境有較為全面地了解，明確茶場(chǎng)的生產(chǎn)能力以及工作效率。若茶葉在銷售過程中出現(xiàn)問題，管理人員也能及時(shí)通過環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)了解問題出現(xiàn)的原因，從而使茶場(chǎng)管理更為精細(xì)化，提高了管理工作的工作效率。管理人員也可根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)中的數(shù)據(jù)制定相應(yīng)計(jì)劃，如合理安排種植區(qū)域，使不同品種的茶葉都可以獲得良好的生長(zhǎng)環(huán)境，以便增加茶葉產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2茶場(chǎng)環(huán)境管理

茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要功能之一便是對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)以及控制，實(shí)現(xiàn)這一功能的主要設(shè)備為環(huán)境數(shù)據(jù)中心。管理人員通過環(huán)境數(shù)據(jù)中心能夠及時(shí)處理各傳感器所上傳的各類型數(shù)據(jù)，并將處理結(jié)果及時(shí)反映給管理人員。環(huán)境數(shù)據(jù)中心還具有數(shù)據(jù)查詢以及成圖功能，管理人員可以利用這兩種功能對(duì)茶場(chǎng)實(shí)際環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控與測(cè)量，并通過與以往數(shù)據(jù)的對(duì)比形成趨勢(shì)圖，了解近期茶場(chǎng)環(huán)境的變化，并根據(jù)近期茶場(chǎng)環(huán)境變化規(guī)律制定相應(yīng)的種植計(jì)劃。管理人員按照選取茶園、開始時(shí)間以及結(jié)束時(shí)間的步驟進(jìn)行操作，便能夠查詢到選取時(shí)間段內(nèi)該茶場(chǎng)的風(fēng)速、氣溫、數(shù)字氣壓、溫濕度以及采集時(shí)間，管理人員在獲取數(shù)據(jù)之后，可通過數(shù)據(jù)對(duì)未來(lái)氣候進(jìn)行推算，并根據(jù)推算結(jié)果設(shè)立防護(hù)措施。

以霜凍為例，霜凍對(duì)茶葉的影響極為嚴(yán)重，霜凍來(lái)臨時(shí)，氣溫一般會(huì)降低至4℃，而茶葉葉面溫度則會(huì)低于0℃。若霜凍維持時(shí)間較長(zhǎng)則會(huì)令茶芽細(xì)胞當(dāng)中的部分水分凝結(jié)成冰。當(dāng)氣溫回暖時(shí)，茶葉葉片會(huì)迅速解凍，茶芽也會(huì)受到進(jìn)一步的傷害，為茶場(chǎng)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。若管理人員通過系統(tǒng)監(jiān)控茶場(chǎng)氣溫，且系統(tǒng)顯示氣溫逐漸呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，管理人員便需預(yù)防霜凍對(duì)茶葉的影響，也可提前進(jìn)行預(yù)防工作，如將稻草或是遮陽(yáng)網(wǎng)直接搭設(shè)于茶行蓬面，降低甚至避免茶葉遭受霜凍的影響。

3.3視頻監(jiān)控

茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)控的主要功能之一便是利用視頻直接對(duì)茶場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，確認(rèn)茶場(chǎng)的實(shí)際效果。通過該功能，管理人員能夠時(shí)刻監(jiān)測(cè)工作人員的工作狀態(tài)，了解茶場(chǎng)實(shí)際工作情況。傳統(tǒng)茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)方式下，管理人員必須至茶場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)管，但是這樣的監(jiān)管方式不能保證監(jiān)管的全面性，監(jiān)管工作難免會(huì)有漏洞。不僅如此，監(jiān)管人員在對(duì)茶場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控的過程中，還需要消耗大量時(shí)間以及資金。而在應(yīng)用茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)之后，管理人員可通過計(jì)算機(jī)直接對(duì)茶場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)工作人員進(jìn)行監(jiān)督，同時(shí)確認(rèn)茶場(chǎng)茶葉的實(shí)際生長(zhǎng)狀況。由此可見，該系統(tǒng)的建立不僅幫助企業(yè)強(qiáng)化了管理工作，也為企業(yè)節(jié)省了大量資金。同時(shí)也減輕了工作人員的工作量。

除了對(duì)茶場(chǎng)工作人員進(jìn)行管理之外，管理人員利用該系統(tǒng)可更為深入地了解茶場(chǎng)的實(shí)際情況。通過視頻，管理人員可直接觀測(cè)各個(gè)區(qū)域茶葉長(zhǎng)勢(shì)，并對(duì)該地區(qū)各類環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確認(rèn)有利于茶葉生長(zhǎng)的因素，并在其他區(qū)域建立相同因素。不僅如此，若部分區(qū)域出現(xiàn)自然災(zāi)害或是蟲害，管理人員可通過截圖將畫面保存，作為依據(jù)，向上級(jí)申請(qǐng)農(nóng)藥、遮陽(yáng)網(wǎng)以及資金等對(duì)災(zāi)害進(jìn)行防治工作，大幅提高了企業(yè)的工作效率。

結(jié)束語(yǔ)

以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)建立而成的茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠使企業(yè)生產(chǎn)水平得到大幅提升，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)預(yù)警，保證茶葉產(chǎn)量以及質(zhì)量，提高了企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。不僅如此，隨著茶場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍逐漸增加，我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平也會(huì)相應(yīng)提升，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

［1］郭瓊.物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用探討［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014（5）：13+18.

［2］王化建，劉坤，趙聰聰?shù)?基于物聯(lián)網(wǎng)的水環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)［J］.電子技術(shù)，2014（10）：46-49.

杜輝（1979-），男，山東人，講師，碩士，從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等方面的研究。

基于RFID技術(shù)的定位算法研究，項(xiàng)目編號(hào)：YZK2014004

張燕寧（1979-），女，北京人，講師，碩士，從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)等方面的研究。