物联网技术在茶园灌溉节能监测平台构建中的应用

赵 洋

（河南牧业经济学院，河南郑州450000）

物联网的概念提出于上个世纪末，在本世纪初取得了快速的发展，物联网技术能够将所有物体通过信息传感设备连入到互联网，方便人们实时掌握物体动态，并且有针对性的进行控制行为，从而大大提升了信息交换和管理的效率。节约资源是我国的基本国策，节能灌溉是现代茶园发展的必然趋势，有效提高了资源利用率，通过物联网技术可以构建节能灌溉监测平台，方便工作人员实时掌握茶园状况和茶叶需求，使灌溉管理更加科学、准确、有效。

1 简析茶园灌溉节能监测平台构建的重要意义

随着经济的发展和社会的进步，用水量与日俱增，水资源短缺成为世界难题，特别是我国人均水资源不足世界的四分之一，成为水资源最短缺的国家之一。而传统农业灌溉用水浪费严重，利用率只有百分之三四十，先进国家的灌溉水利用率可达到百分之八九十，因此发展农业灌溉节能技术刻不容缓。另外，茶宜高山之阴而喜日阳之早，很多茶园都分布在山林丘陵地带，如果不走节水灌溉道路，则会大大提升茶叶生产的成本，降低产业种植的经济价值，构建灌溉节能监测平台能够精确控制茶园灌溉用水量，这具有非常重要的现实意义，值得研究推广[1]。

2 了解物联网技术下监测平台的发展进程

2.1 物联网技术的内涵

物联网，简而言之，就是万物互联，是在互联网技术基础上进行的延展，通过信息传感设备，按照约定协议，将任意物体与网络相连接，运用传播媒介开展信息交换，进而实现识别、定位、跟踪、监管等多种功能，使人、物、机随时随地互联互通，其关键技术包括传感器技术、RFID技术、嵌入式系统技术、智能技术、纳米技术等等。通俗来讲，人们通过网络便可以对目标物体进行数据监测和行为控制，在智能家居、远程教育、医疗健康、金融服务、交通物流、农业生产、工业制造等各行业各领域均有广泛的应用前景，相信在不远的将来，物联网技术将改变人们的生活习惯和社会的运行方式。因而物联网技术成为世界各国争夺战略制高点的重要工具，我国在2009年已经将物联网列为国家五大新兴战略性产业之一。

2.2 计算机集群监测平台

所谓计算机集群，就是利用若干计算机软件相互连接、相互配合的先进技术，而计算机集群监测平台能够对设备进行全方位的监测，同时分析优化监测数据，为人们进行管理决策提供支撑。一般情况下，茶园的种植面积比较广，构建灌溉节能监测平台需要设置无数个传感器，对于大量分散的数据收集和整理，需要庞大的计算机群作为后盾，这样才能保证监测平台顺利运转，快速得到最为准确的数据。然而，计算机集群系统的建设比较复杂，而且需要耗费大量的资金，所以目前只应用于个别高级茶园灌溉节能监测，随着研究的深入和技术的更新，计算机集群监测平台的建设成本将不断降低，进而得到广泛推广应用[2]。

2.3 物联网监测平台的具体应用

物联网技术在近十几年获得了突飞猛进的发展，被广泛应用于社会生活的方方面面。大到国防航空，物联网技术对监测敌情、公共安全等方面应用效果突出，保证了人民生命财产安全和国家领土主权完整。小到人们的日常生活，比如智能消防监测、楼宇照明监测、食品安全监测等等，这些都涉及到物联网传感监测技术的运用。另外，在大型公共基础设施建设上，物联网监测平台也发挥着举足轻重的作用，包括道路桥梁工程、电路电网工程、大坝水利工程等，不但能够对工程项目自身进行监测，而且还能对外部环境进行监测，从而大大提高了大型公共基础设施运行的安全性、稳定性、可靠性，为社会生产和人民生活提供保障。

3 物联网技术在茶园灌溉节能监测平台构建中的应用

3.1 智能感应灌溉系统的构建

智能感应灌溉系统是基于物联网技术构建的茶园灌溉节能监测平台的重要组成部分。由于传统灌溉方式存在很大的弊端，所以滴灌和喷灌取代了以往的漫灌和淹灌，在智能感应灌溉系统的作用下，物联网云计算技术能够分析得出茶园所需灌溉水分，自动对滴灌和喷灌的出水量进行微调。同时，智能传感能够与人们的电脑或移动设备相连接，实时发送监测数据和图像，工作人员在外出时也可以手动调节灌溉量。随着第五代移动通信技术的发展，无线网络将越来越发达，这样就降低了信号不良对系统运行的限制，大大提升了智能感应灌溉系统的运行质量和效率。智能感应灌溉系统是构建茶园灌溉节能监测平台的首要任务，在此基础上，无人化智能茶园的时代将会日益临近[3]。

3.2 废水处理管控系统的构建

水资源的循环利用技术也是茶园节能灌溉研究的重要内容，这里所说的废水不是工业废水或生活污水，而主要指的是雨水的循环利用，积极构建茶园内自有水源的生态循环圈。我国江南地区茶园较多，而且由于地理位置和季风气候影响，降水量相对于其他地区明显较大，特别是五六月份的梅雨季节，不但不需要人工灌溉，而且有时土壤水分过度饱和，甚至对茶叶生长产生负面影响，所以可以利用物联网技术积极构建废水处理管控系统，通过智能监测将多余的水分及时输送到邻近河流或者储存备用，在需要人工灌溉的时间段进行二次使用。这种水资源循环利用系统比较适合于降水量较高的地区，对于干旱地区的茶园灌溉管理则意义不大，而且浪费了生产建设成本。

3.3 自然环境监测系统的构建

茶园节能灌溉的自然环境监测系统构建主要包括以下两方面的内容。首先，监测系统的传感器可以监测分析土壤的含水量以及根茎的吸收情况，特别是对于向阳方向的缺水土壤进行针对性的补充浇灌，保证土壤水分平衡和茶叶生长需求，这改变了以往模式化的浇灌方式，最大程度的节省电力资源和水资源。其次，自然环境监测系统可以对外部环境进行监测，主要包括天气、湿度、风力等方面，通过数据分析来决定浇灌量的大小，根据降雨量实时调整灌溉量，避免雨季重复浇灌导致的水资源浪费，而在干燥、大风的天气情况下，监测系统根据茶叶生长需求适度增加浇水，保证土壤水分充足和根系稳固[4]。

4 浅谈提升物联网技术在茶园灌溉节能监测平台中的应用效果

4.1 不断优化远程智能管控系统

首先，加强基础设施建设。保证茶园网络通畅，提升茶园设备和电脑手机的准确性和敏感性，提高监测数据的实时同步性，减少收集和传输误差，通过智能终端实现跨区域管理。其次，实现控制平台分屏监测。将自然环境监测报告、茶叶实时状况图像、多余水源数据分析分三屏展示，方便管理人员实时、精确、全面的了解茶园的动态，根据生产经验和数据分析结果控制各种设备进行相应动作。最后，完善平台修复功能。一旦出现技术漏洞或更新需求，管理人员可以远程进行监测平台的修补工作，防止影响系统运行的安全性、稳定性、可靠性。远程智能管控系统的优化完善是茶园灌溉节能监测设计人员的重要任务，需要加大人力、物力、财力的投入力度[5]。

4.2 人工智能自主监测的开发

近几年，人工智能成为社会热点话题，特别是围棋大战中李世石和柯杰两位顶尖高手的落败，引起了世界范围的广泛议论，推动人工智能成为我国2017年度的十大流行语。人工智能已经成为未来科技发展的重要方向之一，目前，在智能控制、机器翻译、程序设计、信息处理等方面已经取得了不错的开发应用成果。所以，人工智能自主监测平台的开发也是必然的发展趋势，通过系统设计以及思维输入，计算机能够根据各种数据分析自主解决关于茶园节能灌溉的各种问题，按照人类思维灵活处理各类突发事件，真正实现无人化茶园智能管理，提升茶叶生产的技术含量。

4.3 积极完善射频技术标准制定

根据实践经验总结，图像数据与实际情况不同步成为茶园灌溉节能监测平台的最大问题之一，我们可以通过不断完善射频技术标准来提高数据传输的精确度，进而使误差降低到一秒之内。首先，完善物联网技术的传输层和感知层，增加设置音源传感、光源传感、温度传感、触觉传感等多个传感层，扩大射频覆盖范围。其次，积极优化网络构建层射频技术，提升监测的同步率。另外，加强监测平台数据的更新与维护管理工作，及时处理系统垃圾信息，修复系统漏洞，最大程度的发挥监测平台的运行效率[6]。

综上所述，本文首先简要分析了茶园灌溉节能监测平台构建的重要意义，其次了解了基于物联网技术的监测平台发展状况，然后着重研究了物联网技术在茶园灌溉节能监测平台构建中的具体应用，最后尝试性的提出了优化策略。希望本文的探讨能够起到积极的现实意义，推动以茶叶为代表的农业生产高效发展，提高水资源利用效率，促进物联网技术的开发和应用，让现代技术手段更好的为国家经济发展和人们生产生活服务。