试分析物联网下的茶场环境监测系统应用

2016-03-31张燕宁北京电子科技职业学院电信工程学院北京100176

福建茶叶 2016年7期

张燕宁，杜　辉（北京电子科技职业学院电信工程学院，北京 100176）

试分析物联网下的茶场环境监测系统应用

张燕宁，杜辉
（北京电子科技职业学院电信工程学院，北京 100176）

物联网在当今社会中的运用十分广泛，有效促进了我国经济的发展，茶场环境监测系统便是其应用范围之一。物联网背景下，茶场环境监测系统的工作效率大大提升。本文简要介绍了物联网的基本含义，同时从系统设计目的、实际架构两方面分析了如何建立茶场环境监测系统，并从茶场相关信息数据控制、视频监控等三方面分析了物联网下，茶场环境监测系统的实际运用，以期保证茶场的环境更为适宜茶叶生长，从而扩大企业经济效益。

物联网；茶场环境监测系统；实际运用

信息技术发展加速，物联网便是其衍生物之一。物联网是构成新信息技术的主要部分，其发展前景良好，对我国经济发展具有积极意义。茶叶是我国重要的经济作物，有利于促进我国经济发展。茶叶对生产环境要求较高，部分较为名贵的品种对生长环境的要求更为苛刻。茶场环境监测系统的建立可以将传感器技术以及计算机技术等物联网技术应用于茶场生产过程中，使得工作人员能够按照茶场环境实际变化调整自身管理方式，不仅提高了茶场的经济效益，也保证茶场实现了可持续发展。

1　物联网简要介绍

物联网（Internet of things），即是物品与物品之间相连的互联网络。该含义有如下两层含义：第一，物联网依旧是以互联网技术为基础以及核心建立而成的网络，是互联网的衍生品。第二，相比互联网，物联网的适用范围更为广阔，用户端已然延伸至所有物品，为物品与物品之间建立了信息交流以及通讯的渠道。物联网的实质是通过局部网络或是互联网等通讯技术将控制器、传感器与设备等融合为一体，形成了物品与物品，人与物品之间的相连。其作为互联网的延伸，自然也包含有互联网当中的全部资源，同互联网中全部应用兼容。然而，与互联网不同的是，物联网当中所有的资源、设备以及通讯都为个人化以及私有化。物联网当中较为关键的技术有以下三种：

其一，传感器技术。传感器技术是计算机在应用过程中极为重要的技术之一。物联网是以计算机为基础建立而成的网络，目前，计算机所处理的资源与信号都为数字信号。所以必须依赖传感器将接收的模拟信号转化为数字信号传入计算机当中，计算机方能进行相应的处理。

其二，RFID标签。该技术属于传感器技术中的一种，但不同于一般传感器技术，其中还含有无线射频技术以及嵌入式技术。是一项融合了多项技术的传感器技术，该技术在自行识别以及物流管理方面有较为良好的应用前景。

其三，嵌入式系统技术。该技术较为复杂，其中含有传感器技术、电子应用技术与计算机软件等多项技术。嵌入式系统技术对物联网技术来说极为重要，是信息接收后处理信息的主要技术。

2　茶场环境监测系统建立整体方案

2.1设计目的

该系统将无线传感器作为茶场环境监测系统的主要设备，使得对茶场生产环境的监控更为及时，种植人员也可提前做好灾害预防工作。即使发生了灾害，由于监测系统为实时监控，工作人员也能及时采取应对措施。由此可见，该系统的建立能有效实现茶叶产量与质量的提高。不仅如此，监测系统的建立，模式的生产控制更为信息化和精细化，工作人员在部分价格昂贵的茶叶种植区域中应用无线传感器，能够对茶场环境各项参数进行有效控制，使环境更适宜于植物生长，从而保证茶叶的质量。无线传感器网络具有分布随机、运行稳定以及构建成本低的优势，能够在茶叶生长过程中对其生长环境进行改变，同时进行持续、及时地监控与测量。

2.2环境监测系统整体构架

茶场环境监测系统的总体构建共分为三个部分：

其一，基础层。也称为基础数据采集层，利用各种无线感知节点从组织逐渐形成局域性网络，从而得到需要的目标数据。该层网络的目的是为了向各数据采集点传感器发布命令，指挥传感器进行数据获取、分析以及处理等工作。同时对各个无线感知节点实施自行管理。除上述功能外，该层网络还可采集茶场环境参数，如空气温湿度、土壤酸碱度以及光照条件等。

其二，传输层，主要设备为通讯服务器。该层网络是为了获取相关数据，也可称之为数据采集传输层，之后对获取数据进行相关分析、处理以及存储，是连接应用层以及下位机的通道。传输层主要负责将下位机所采集的数据以及视频上传至应用平台，对信息传输通道进行控制。

其三，应用平台。该平台主要负责整理、分析以及处理获取的数据，并利用较为人性化的界面将数据反馈给管理人员，以便管理人员实施管理以及操作，同时也具备全部人机对话功能。其主要负责系统管理、茶叶生长管理、视频监控等方面的管理工作。应用平台不仅可以帮助管理人员设计茶叶种植规划以及种植作业，同时对茶场环境进行监测。也可帮助管理人员通过视频监控功能，确认茶场中茶叶的发育状态。

3　物联网下茶场环境监测系统的具体使用

3.1茶场相关信息数据控制

物联网下茶场环境监测系统能够对茶场及其相关信息进行统计、整理与处理，便于工作人员进行查看。物联网对茶场相关信息管理分为两方面：其一，茶叶种植相关信息。该类信息包括各品种茶叶的种植区域、负责各个区域的工作人员、种植日期等与种植相关的信息，同时也需注意茶叶自身信息，如鲜叶可达等级、鲜叶采集数量等。通过对上述信息的收集，管理人员能够及时了解茶场生产情况以及工作人员工作效率，并通过所获得的数据进行规划。如设计种植计划，并根据种植计划安排相应工作。除此以外，工作人员可通过茶场环境监测系统获取茶叶虫害的实际情况，并以此为依据申请使用农药。其二，相关信息数据的管理。茶叶生产不仅包括种植，还包括加工以及储存。技术人员按照茶叶品类的不同，设计茶叶的加工方式，同时依照需求逐批在流水线上进行加工，并将整体加工时间以及各个环节加工时间等数据录入系统当中。包装人员在对茶业进行包装之后，也需将茶叶包装数量、品类、质量以及实际时间等信息录入系统当中，便于管理人员进行查看。

管理人员通过系统对上述数据进行监测，便能够对茶场环境有较为全面地了解，明确茶场的生产能力以及工作效率。若茶叶在销售过程中出现问题，管理人员也能及时通过环境监测系统了解问题出现的原因，从而使茶场管理更为精细化，提高了管理工作的工作效率。管理人员也可根据系统当中的数据制定相应计划，如合理安排种植区域，使不同品种的茶叶都可以获得良好的生长环境，以便增加茶叶产量，提高产品质量。

3.2茶场环境管理

茶场环境监测系统主要功能之一便是对环境数据的监测以及控制，实现这一功能的主要设备为环境数据中心。管理人员通过环境数据中心能够及时处理各传感器所上传的各类型数据，并将处理结果及时反映给管理人员。环境数据中心还具有数据查询以及成图功能，管理人员可以利用这两种功能对茶场实际环境数据进行监控与测量，并通过与以往数据的对比形成趋势图，了解近期茶场环境的变化，并根据近期茶场环境变化规律制定相应的种植计划。管理人员按照选取茶园、开始时间以及结束时间的步骤进行操作，便能够查询到选取时间段内该茶场的风速、气温、数字气压、温湿度以及采集时间，管理人员在获取数据之后，可通过数据对未来气候进行推算，并根据推算结果设立防护措施。

以霜冻为例，霜冻对茶叶的影响极为严重，霜冻来临时，气温一般会降低至4℃，而茶叶叶面温度则会低于0℃。若霜冻维持时间较长则会令茶芽细胞当中的部分水分凝结成冰。当气温回暖时，茶叶叶片会迅速解冻，茶芽也会受到进一步的伤害，为茶场带来巨大的经济损失。若管理人员通过系统监控茶场气温，且系统显示气温逐渐呈现下降趋势，管理人员便需预防霜冻对茶叶的影响，也可提前进行预防工作，如将稻草或是遮阳网直接搭设于茶行蓬面，降低甚至避免茶叶遭受霜冻的影响。

3.3视频监控

茶场环境监控的主要功能之一便是利用视频直接对茶场进行监控，确认茶场的实际效果。通过该功能，管理人员能够时刻监测工作人员的工作状态，了解茶场实际工作情况。传统茶场环境监测方式下，管理人员必须至茶场进行监管，但是这样的监管方式不能保证监管的全面性，监管工作难免会有漏洞。不仅如此，监管人员在对茶场环境进行监控的过程中，还需要消耗大量时间以及资金。而在应用茶场环境监控系统之后，管理人员可通过计算机直接对茶场进行监控，对工作人员进行监督，同时确认茶场茶叶的实际生长状况。由此可见，该系统的建立不仅帮助企业强化了管理工作，也为企业节省了大量资金。同时也减轻了工作人员的工作量。

除了对茶场工作人员进行管理之外，管理人员利用该系统可更为深入地了解茶场的实际情况。通过视频，管理人员可直接观测各个区域茶叶长势，并对该地区各类环境数据进行分析，确认有利于茶叶生长的因素，并在其他区域建立相同因素。不仅如此，若部分区域出现自然灾害或是虫害，管理人员可通过截图将画面保存，作为依据，向上级申请农药、遮阳网以及资金等对灾害进行防治工作，大幅提高了企业的工作效率。