物联网技术在茶树灌溉中的应用研究

2016-03-31胡燏乐山职业技术学院电子信息工程系四川乐山614000

福建茶叶 2016年6期

胡燏（乐山职业技术学院电子信息工程系，四川乐山 614000）

物联网技术在茶树灌溉中的应用研究

胡燏
（乐山职业技术学院电子信息工程系，四川乐山 614000）

摘要：物联网技术是继计算机、互联网和移动通信产生之后的又一次信息技术革命，物联网技术在我国也得到了高度的重视。物联网已经广泛应用到了农业生产中，主要包括农业灌溉系统的监测、农业资源的环境的监测等。本文阐述了物联网的基本概念及特征，重点分析了物联网在茶树灌溉方面的应用，还对物联网技术改进茶树灌溉进行了科学有效地评估，表明了物联网技术在茶树灌溉的实用性、经济性、高效性上都有很大提升，这对茶树灌溉技术的发展，具有一定的借鉴意义。

关键词：物联网；农业发展；茶树灌溉

在2010年我国就已经将物联网技术看作是国家战略，并预测在未来的发展中。农业是我国的基础产业，农业的发展关系着国家的战略布局。物联网将应用到工业、农业、环保、气象等各个领域，被称为我国的新兴产业。科研工作者们通过网络信息技术，使物联网能够推动我国经济的快速发展。这对提升我国的国际地位，促进农业的发展产生了积极地影响。

1　物联网平台搭建

物联网技术的出现改变了人、物及其他方面的信息传递方式，能够给人们带来高效、便利和安全的生活方式。目前多个国家在研究物联网技术，我国抓住了历史的机遇，掌握互联网的核心技术，加快社会主义现代化经济建设的进程。

1.1物联网的系统架构

物联网技术起源于二十世纪末，是一种新兴的网络技术，在各个领域都得到了广泛的关注。目前的物联网是互联网、电信网以及广播电视网的延伸，终端用户从人与人之间的交流，扩大到了人与物、物与人，甚至是物与物之间的交流。使用物联网技术可以改变人们对信息和物品的管理，降低了人工运作的枯燥乏味，使人们的生活方式得到了改善。目前物联网的应用范围是非常广泛的，在茶树的种植管理方面，物联网也发挥着重要的作用。主要原因是物联网不受时间和空间的限制，可以对茶树的管理远程监测和控制，科学的参与到茶树的生产过程中。物联网的系统架构主要由底层网络分布、汇聚网关接入、互联网络融合以及终端用户四部分组成。其中，底层网络具有一定的选择性，它会通过相应的方式分布在物理空间中。底层网络可以通过各种网络技术采集信息，并将其传入智能汇聚网关，然后再进入到网络融合体系，最后到达终端用户的应用系统，从而实现了信息交换与交流。

1.2物联网的协议体系

物联网的协议体系主要是指明确规定所交换数据的格式，以及事情需要完成的顺序的若干准则。因此，物联网的协议体系主要是由物联网网络通信协议、网络控制平台和物联网应用终端平台组成。网络控制平台主要是用来管理底层异构网络之间的信息处理，以及整个物联网网络的自组织管理。网络控制平台的功能是信息处理管理、网络自组织管理、安全管理以及服务质量的管理。在茶树种植中，要建立每一株茶树的生长和灌溉数据体系，记录茶树的信息管理档案。在资源和信息的共享下，科学地选择茶树的灌溉模式。

1.3物联网技术应用

物联网技术在很多领域都得到了广泛的应用，包括工业、农业、环境、物流等方面，并在其中发挥着不可或缺的作用。其中，农业就是物联网技术应用的一个重要领域之一，而对于茶叶种植来说，茶叶的灌溉是难度最大、需求最迫切的问题。物联网对于农业信息的感知与识别，是未来发展物联网的重要环节。因此，茶树的种植和灌溉也少不了物联网技术。它可以通过传感器系统采集信息然后传给应用层，应用层的管理中心会对采集的信息进行处理，使人们精确的了解茶树的生长需求状况。物联网技术在茶树种植中的应用，能使我国茶叶种植发生跨时代的变化。

2　茶树种植产业链模式

产业链是指某个产业内部，拥有一定的技术经济关联性。根据其特定的时空布局和逻辑关系，所形成的一种链条式的关联关系形态。茶叶是我国传统的农作物之一，茶树的种植是我国的特色产业。我们可以将茶树种植的产业链，定义为众多的产品围绕着茶叶在垂直的方向上，形成前后关联的一体化链条。茶树的种植历史悠久，以其品质优异、风味独特深受广大人民的喜爱，茶树种植如今已经是我国的新型经济产业。具体地来说，茶树种植的产业链包括茶叶的灌溉、茶叶的加工、茶叶的销售、茶叶的流通以及消费的过程。

2.1茶树种植技术分析

我国茶叶发展历史悠久，人们也积累了不少制茶和种茶的技术。我国传统茶树种植技术比较落后，加上我国的劳动力比较充足，也无需引进耕种的机器。随着向现代的发展，才出现了种茶、制茶的机器。而现代，物联网的出现是茶树种植快速发展，通过物联网技术实现了传统茶园向现代茶园的转变，在茶树灌溉方面尤为突出。利用物联网技术对茶树进行灌溉不仅在技术上有了很大的进步，而且还节约了水源，有效的提高了茶叶质量和安全水平。由于物联网无线通道具有不确定性，传统的安全机制不适用于物联网，因此需要建立新的安全管理系统。服务质量管理是物联网与终端用户之间，以茶叶的信息进行交换和交流的质量约定，物联网为消费者提供充足的茶叶资源。在网络通信协议与网络控制平台的基础之上，以消费者为主题的应用终端平台，通过终端用户反馈的可靠信息，对整个物联网的应用服务进行评估。

2.2茶树灌溉农业模式

我国现有的灌溉机器有很多。例如：大型喷灌机、中型喷灌机以及轻小型喷灌机。灌溉机器的出现提高了办事的效率，节约了劳动力，降低了成本。但是它们的智能化和自动化水平还不高，不能实现精准灌溉，也不能节约水资源，不能满足市场的需求。而物联网技术具有低造价、低耗能、高水力的特点，它可以精准的测出茶园土壤的缺水量，做到按需分配，高效的对茶树进行灌溉，同时又节约了水资源，茶树的质量和产量也得到了提高。

2.3物联网技术在茶树灌溉中的应用

目前，物联网技术也可应用于茶树灌溉的信息监测系统，通过物联网技术土壤监测系统能够测到土壤是否缺水。由于物联网灌溉监测系统具有一定的特殊性。因此，人们就利用传感器节点等技术，对土壤的缺水承兑的信息进行采集和监测。该系统是建立在传感器技术的基础上，能够与无线通信技术、数据智能化结合，形成一套完整的茶树灌溉监测系统。该系统主要由监测区信息采集终端，即网络感知层、监测数据传输网络层、数据终端处理层组成。它们可以通过互相协作，最终将信息和数据收集起来提供给终端用户。此时，终端用户可以借助计算机系统获得数据，并准确的分析茶园土壤的缺水情况，然后作出相应的解决措施。

3　物联网技术改进茶树灌溉的评估

传统的灌溉技术已经不能满足现在人的需要，由于茶园土壤结构复杂，茶农的专业知识匮乏，有效的灌溉技术很难应用于茶叶的生产，所以人们建立了茶树灌溉数据库检索系统、茶树灌溉远程诊断技术。

3.1茶树灌溉实用性分析

茶树缺水预警信息系统为一体化的服务平台，通过建立向公众开放的平台，普及茶树灌溉的专业知识，对茶树进行合理的灌溉。精确物联网灌溉技术提供茶树物联网的智能化、自动化操作终端，实现田间灌溉和施肥管理。茶树灌溉监测系统具有一定的实用性，物联网灌溉系统实现了茶树土壤缺水实况的远程实时、传输和诊断。茶农不论身在何处都可得到物联网远程探测现场的诊断结果和指导，解决了茶农为茶树求医难的问题。人们采用物联网监测系统，可以为茶园的精准灌溉提供技术上的支持，茶农不用再担心基本的灌溉问题。因此，应用物联网技术对茶园进行灌溉，具有较强的实用价值。

3.2茶树灌溉经济性分析

互联网技术对茶园进行灌溉具有经济性。它可以利用物联网传感器，探测茶园的地形、土壤结构和土壤的含水量，并能通过无线装置把数据和信息传达至系统服务器上。针对地形即茶树的树根对水的吸收速度和需求量，来制定一套完整的实施方案，帮助人们进行精准的灌溉，提高了茶叶的产量和质量，减少了劳动力的付出，同时也节约了大量的水源，避免了水资源的浪费。采用物联网技术来实现无线传感网络中的信息传递，可以通过传感器对信息和数据进行采集，通过收集的数据可以判断茶树的土壤的缺水情况，然后再进行按量灌溉，实现合理灌溉而且也节约了用水。人们可以根据茶园的具体情况绘制出茶园设备的模拟图，并设定好需要灌溉区域的面积以及完成灌溉所需要的时间，从而实现精准灌溉。

3.3茶树灌溉高效性分析

在茶树管理方面，利用物联网远程监测系统，可通过传感器将收集的数据传到终端用户，使人们可以不受时间和空间的限制，随时随地了解茶园土壤的情况。一旦数据出现了异常，可以通过传感器中的节点定位到异常点，实现精确定位，具有较强的高效性。另外，在利用物联网时，可以准确的算出农场的投入与产出，还能预测收成和盈利以及库存管理。在进行茶树施肥时，可事先将肥料溶于水中，然后在进行灌溉是又顺便施了肥，大大提高了生产效率，也减少了人力和财力。