劉小虎 汪興 吳蒙 王靜

摘要 介紹了茶葉物聯(lián)網(wǎng)的意義及其體系構(gòu)架，分析了茶葉物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的平臺(tái)功能，包括茶葉物聯(lián)網(wǎng)基本功能、門戶管理、視頻監(jiān)控、系統(tǒng)管理，闡述了茶葉物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在茶葉生產(chǎn)環(huán)境信息監(jiān)測(cè)與調(diào)控、安全追溯中的應(yīng)用情況；指出了茶葉物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中存在的困難；總結(jié)出茶葉物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞 茶葉物聯(lián)網(wǎng)；傳感網(wǎng)絡(luò)；追溯系統(tǒng)

中圖分類號(hào) S126 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）16-05305-04

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，具有廣闊的發(fā)展前景，對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要意義[1]。按照國(guó)務(wù)院會(huì)議精神及《關(guān)于推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)有序健康發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》（國(guó)發(fā)[2013]7號(hào)）要求，國(guó)家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、科技部、教育部、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委聯(lián)合物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展部際聯(lián)席會(huì)議相關(guān)成員單位制定了10個(gè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃，到2015年初步實(shí)現(xiàn)部門、行業(yè)、區(qū)域、軍地之間的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展相互協(xié)調(diào)，以及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推廣、技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定、產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、信息安全保障、頻譜資源分配等相互協(xié)調(diào)發(fā)展的局面，基本形成各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)發(fā)展、協(xié)同推進(jìn)、相互支撐的發(fā)展效應(yīng)。

安徽省是我國(guó)的茶葉大省，茶葉品種優(yōu)勢(shì)突出，茶葉在各地的物流量較大，茶葉種植與銷售在安徽農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有舉足輕重的地位。結(jié)合安徽茶葉大省的省情，從安徽各個(gè)茶葉種植園區(qū)出發(fā)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與農(nóng)業(yè)相結(jié)合[2]，將傳統(tǒng)茶葉種植銷售流程升級(jí)為現(xiàn)代茶葉發(fā)展，更好地將茶葉物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展至全國(guó)。茶葉質(zhì)量安全保障和茶葉生產(chǎn)環(huán)境的改善，日益受到社會(huì)各界的關(guān)注。茶葉物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范的總體目標(biāo)是：以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)，以市場(chǎng)消費(fèi)為主導(dǎo)，以茶葉種植、生產(chǎn)、采購(gòu)、銷售、追溯一體化為目標(biāo)，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式和經(jīng)營(yíng)模式，構(gòu)建新型茶葉產(chǎn)業(yè)服務(wù)商業(yè)模式，構(gòu)建貫穿整個(gè)茶葉種植、采購(gòu)、加工、運(yùn)輸、電子商務(wù)、銷售等領(lǐng)域的多元投資建設(shè)模式、智能化管理模式、產(chǎn)業(yè)化服務(wù)模式，形成服務(wù)公眾、農(nóng)民受惠、企業(yè)得益的聚合式產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈。

1 茶葉物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)體系構(gòu)架

茶葉物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)作為一個(gè)整體，分為感知層、傳輸層、應(yīng)用層[3]（圖1）。感知層主要包括環(huán)境參數(shù)傳感器、RFID、條碼和二維碼、視頻采集設(shè)備等；傳輸層包括傳感網(wǎng)、聯(lián)通數(shù)據(jù)專線、電信網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)以及監(jiān)控中心的VPN專網(wǎng)；應(yīng)用層包括物流追蹤、生成加工、溯源查詢等功能，實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)用戶的交互。信息的采集主要指從外部系統(tǒng)請(qǐng)求并接收遵循預(yù)先定義好的格式的消息，消息內(nèi)容以文字為主[4]，并可選擇性附帶圖片、實(shí)時(shí)視頻信息和消息緊急標(biāo)識(shí)信息（默認(rèn)為非緊急信息）。

1.1 感知層 感知層包括視頻采集設(shè)備、環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備、RFID、二維碼掃描設(shè)備等。視頻采集設(shè)備實(shí)現(xiàn)前端視頻流的采集和編碼，主要功能是視頻信息的采集、壓縮及通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸。環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備包括空氣溫濕度、土壤溫濕度、土壤酸堿度、光照等傳感器以及相關(guān)配套設(shè)備。RFID、二維碼掃描設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)種植過(guò)程、生產(chǎn)過(guò)程、倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程、銷售過(guò)程的管理以及茶葉的追蹤溯源工作。

1.2 傳輸層 傳輸層主要指視頻流、傳感器采集數(shù)據(jù)、控制信息流傳輸通道，傳輸網(wǎng)絡(luò)包括運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)專線、運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)、VPN專網(wǎng)、3G網(wǎng)絡(luò)以及前端設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)。

1.3 應(yīng)用層 應(yīng)用層主要有系統(tǒng)管理、茶葉種植、生產(chǎn)加工、物流追蹤、門店管理、視頻監(jiān)控、溯源查詢、專家診斷、GAP控制等。系統(tǒng)管理的功能主要有平臺(tái)相關(guān)參數(shù)設(shè)置、茶葉生產(chǎn)流程設(shè)置、茶葉、茶園基本信息設(shè)置、用戶管理等；茶葉種植指種植規(guī)劃、種植作業(yè)、防蟲(chóng)防害與茶葉生長(zhǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)等；生產(chǎn)加工包括原料管理、加工管理、包裝管理等生產(chǎn)任務(wù)的添加、修改及查詢；物流追蹤包括出入庫(kù)管理、倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存、盤存記錄和運(yùn)輸記錄的添加、修改和查詢等；門店管理包括銷售信息的添加、修改和查詢功能；視頻監(jiān)控實(shí)現(xiàn)對(duì)茶園種植、加工過(guò)程以及門店銷售的實(shí)時(shí)監(jiān)控；溯源查詢實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者對(duì)茶葉生產(chǎn)全流程的查詢；專家診斷實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程專家診斷功能；GAP控制指遵循GAP規(guī)范對(duì)危害分析與關(guān)鍵質(zhì)量控制節(jié)點(diǎn)（HACCP）生成檢查報(bào)表。

2 茶葉物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)功能

茶葉物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)通過(guò)部署茶葉種植遠(yuǎn)程監(jiān)控信息化設(shè)施，實(shí)現(xiàn)茶葉種植的全過(guò)程信息化管理。茶葉精細(xì)化種植管理系統(tǒng)基于空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度等環(huán)境的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)種植分析、閾值報(bào)警、遠(yuǎn)程專家診斷、指揮調(diào)度功能。

2.1 茶葉溯源功能 通過(guò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和歷史統(tǒng)計(jì)對(duì)茶園種植如病蟲(chóng)害、采摘、施肥等工作進(jìn)行提前預(yù)告，以列表導(dǎo)航形式展現(xiàn)，同時(shí)企業(yè)對(duì)種植各項(xiàng)工作進(jìn)行統(tǒng)一管理。通過(guò)傳感器對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。茶葉物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)功能主要包括環(huán)境監(jiān)測(cè)管理、銷售管理、加工包裝管理、收購(gòu)管理、茶葉儲(chǔ)存管理等。茶葉追蹤溯源流程見(jiàn)圖2。

2.1.1 茶葉種植。在茶葉物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)中，茶葉種植展示最近作業(yè)及種植計(jì)劃信息，包括作業(yè)茶園、作業(yè)面積、作業(yè)類型、作業(yè)人員、作業(yè)日期，同時(shí)顯示該項(xiàng)作業(yè)類型的具體信息，例如，鮮葉采摘類型的信息為鮮葉批次號(hào)、鮮葉等級(jí)、鮮葉數(shù)量。通過(guò)查看種植計(jì)劃，根據(jù)種植計(jì)劃，安排種植作業(yè)，并對(duì)種植作業(yè)的相關(guān)信息進(jìn)行記錄。通過(guò)展現(xiàn)茶園的病蟲(chóng)害情況，實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥使用的申請(qǐng)和審批。另外，記錄農(nóng)藥的使用情況，對(duì)農(nóng)藥的使用嚴(yán)格把關(guān)。茶葉采收分為采前檢測(cè)和茶青采收兩大功能，記錄茶葉檢驗(yàn)的相關(guān)信息和茶葉采收記錄。

2.1.2 環(huán)境數(shù)據(jù)中心。顯示環(huán)境監(jiān)測(cè)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，主要包括數(shù)據(jù)查詢、環(huán)境曲線功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)所監(jiān)測(cè)茶園信息的環(huán)境數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)歷史信息的統(tǒng)計(jì)。通過(guò)依次選擇茶園、設(shè)備、開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間，點(diǎn)擊查詢，可以查看茶園位置的風(fēng)速、雨量、氣溫、土溫、數(shù)字氣壓、輻射、風(fēng)向、土濕、溫度及采集時(shí)間。

2.1.3 茶葉加工。技術(shù)員根據(jù)茶葉的分類安排茶葉加工操作，按照工藝要求依次在生產(chǎn)流水線上進(jìn)行加工，記錄加工的過(guò)程和各個(gè)環(huán)節(jié)的操作時(shí)間、主要工藝和過(guò)程。企業(yè)包裝人員把加工的茶葉進(jìn)行包裝，同時(shí)記錄包裝的數(shù)量、品種、重量、包裝時(shí)間等信息。記錄茶葉從田間到加工廠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，企業(yè)收購(gòu)茶葉的成本，精細(xì)統(tǒng)計(jì)到每戶茶農(nóng)的收購(gòu)支出。記錄企業(yè)每次收購(gòu)鮮葉的時(shí)間段、收購(gòu)總重、收購(gòu)總價(jià)、實(shí)際付款和欠款信息。

2.1.4 茶葉倉(cāng)儲(chǔ)管理。根據(jù)錄入門店進(jìn)貨的數(shù)據(jù)、出入庫(kù)記錄和銷售記錄計(jì)算出店面庫(kù)存量。門店茶葉儲(chǔ)存主要顯示信息包括門店、品名、等級(jí)、數(shù)量、入庫(kù)時(shí)間；倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存主要顯示信息包括倉(cāng)庫(kù)名稱、入庫(kù)批號(hào)、儲(chǔ)存類型、品種/品名、數(shù)量、負(fù)責(zé)人、核算時(shí)間。

2.1.5 銷售管理。門店銷售員根據(jù)實(shí)際情況依次輸入銷售產(chǎn)品、銷售數(shù)量、銷售單價(jià)等信息，通過(guò)“保存”使銷售信息加入銷售列表。

2.2 門店管理 門店管理展示銷售記錄、門店庫(kù)存以及產(chǎn)品展示。

2.2.1 銷售記錄。錄入銷售信息，其中包括品名、等級(jí)、數(shù)量、銷售員、備注等信息。單價(jià)、門店管理員調(diào)取數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容顯示。總價(jià)由單價(jià)和和數(shù)量計(jì)算得出。查詢銷售記錄，能夠根據(jù)門店、品名、規(guī)格、起始日期、截止日期進(jìn)行查詢。默認(rèn)為全部銷售信息

2.2.2 門店庫(kù)存。錄入門店進(jìn)貨的數(shù)據(jù)，包括品名、等級(jí)、數(shù)量、記錄員等，單價(jià)、門店管理員調(diào)取數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容顯示。店面庫(kù)存量是根據(jù)店面進(jìn)貨記錄和銷售記錄計(jì)算出來(lái)，用表格的方式進(jìn)行顯示。

2.2.3 產(chǎn)品展示。展示企業(yè)的茶葉產(chǎn)品，能夠顯示每一種茶葉產(chǎn)品的詳細(xì)信息（圖3）。

2.3 視頻監(jiān)控 使用IE7以上版本的瀏覽器查看視頻，并確保正確安裝視頻監(jiān)控組件。開(kāi)啟視頻之后，即可查看該通道的監(jiān)控畫面（圖4）。

2.3.1 茶園視頻。圖中顯示“開(kāi)啟視頻”、“關(guān)閉視頻”按鈕，點(diǎn)擊“開(kāi)啟視頻”顯示茶園分布的衛(wèi)星圖，作為視頻監(jiān)控的入口界面。顯示茶園的監(jiān)控視頻。

2.3.2 門店視頻。從左側(cè)菜單欄選擇具體的監(jiān)控位置進(jìn)入專賣店視頻監(jiān)控登錄頁(yè)面，登錄后顯示門店的監(jiān)控視頻。

2.4 系統(tǒng)管理 系統(tǒng)管理包括用戶管理、人員管理、產(chǎn)品登記、茶園登記、門店登記、品種登記、農(nóng)藥登記、化肥登記。

2.4.1 用戶管理。根據(jù)業(yè)務(wù)流程設(shè)置各種權(quán)限的用戶。

2.4.2 人員管理。根據(jù)業(yè)務(wù)流程設(shè)置參與茶葉種植、生產(chǎn)等過(guò)程的人員信息。

2.4.3 產(chǎn)品登記。根據(jù)業(yè)務(wù)流程設(shè)置各類茶葉產(chǎn)品的相關(guān)信息。

2.4.4 茶園登記。管理員登記自有和合作的茶園信息，按照地理位置、種植品種、所有權(quán)屬等要素對(duì)茶園地塊進(jìn)行劃分并統(tǒng)一編號(hào)，登記信息主要包括茶園編號(hào)、茶園名稱、茶園地址、茶園面積、負(fù)責(zé)人、田塊數(shù)量、創(chuàng)建時(shí)間等。

2.4.5 門店登記。管理員登記茶葉銷售的門店信息，包括門店名稱、門店地址、門店電話、負(fù)責(zé)人信息。

2.4.6 品種登記。管理員維護(hù)本單位種植的茶葉品種信息，主要包括種植的茶園、產(chǎn)量、生產(chǎn)環(huán)境、茶樹(shù)特點(diǎn)、茶葉特點(diǎn)等，作為茶葉品種的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

3 茶葉物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

茶葉企業(yè)茶業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)工程主要包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、質(zhì)量溯源系統(tǒng)和專家支持系統(tǒng)，旨在通過(guò)視頻監(jiān)控實(shí)現(xiàn)對(duì)種植過(guò)程、生產(chǎn)過(guò)程的管理，通過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品生長(zhǎng)環(huán)境的預(yù)警和控制，通過(guò)質(zhì)量溯源實(shí)現(xiàn)對(duì)茶葉從種植到銷售的全流程追溯，茶葉物聯(lián)網(wǎng)工程能夠有效提高茶葉生產(chǎn)的管理水平，進(jìn)而提高茶葉的質(zhì)量，提升消費(fèi)者對(duì)茶葉品質(zhì)的信任度。工程建成后，茶葉公司及廣大消費(fèi)者通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控?cái)z像頭采集的視頻信號(hào)，用電腦或3G手機(jī)，實(shí)時(shí)觀察茶園現(xiàn)場(chǎng)情況，并且可以通過(guò)園區(qū)部署的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)茶園的風(fēng)速、風(fēng)向、空氣溫濕度、土壤溫濕度、氣壓、降雨量。經(jīng)過(guò)茶葉生長(zhǎng)環(huán)境考察和專家組實(shí)地勘察測(cè)量，專家支持系統(tǒng)為茶葉種植企業(yè)提供合理的建議。通過(guò)質(zhì)量溯源系統(tǒng)，利用RFID、二維碼技術(shù)、電子標(biāo)簽、手持終端和讀卡器來(lái)實(shí)現(xiàn)種植、采摘、加工、倉(cāng)儲(chǔ)、物流和銷售各環(huán)節(jié)的有機(jī)結(jié)合。茶葉物聯(lián)網(wǎng)工程建成后，茶葉企業(yè)整個(gè)茶葉產(chǎn)業(yè)鏈都裝有遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這改變了以前手工記錄所帶來(lái)的信息誤差，有利于從源頭上解決產(chǎn)品質(zhì)量安全問(wèn)題，讓生產(chǎn)者及時(shí)管控產(chǎn)品質(zhì)量，讓消費(fèi)者及時(shí)了解產(chǎn)品信息。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量可溯源，為產(chǎn)品提供了綠色安全通道。茶葉物聯(lián)網(wǎng)工程的適用范圍還有以下部分：①檢測(cè)茶葉種植過(guò)程中土壤、水源重金屬含量及茶葉農(nóng)藥殘留情況，確保產(chǎn)品質(zhì)量安全；②遠(yuǎn)程監(jiān)控茶園農(nóng)藥施用情況和生長(zhǎng)情況，保證產(chǎn)量和質(zhì)量；③實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)茶園土壤溫濕度、光照度等情況，及時(shí)處理；④提供茶葉從種植、加工、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、銷售各環(huán)節(jié)質(zhì)量和物流信息，供消費(fèi)者及廠商查詢。

4 茶葉物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在推廣應(yīng)用中存在的問(wèn)題

茶葉物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例，仍然存在眾多問(wèn)題。

4.1 溯源標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題 茶葉物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)中需要大量的傳感器監(jiān)測(cè)傳輸數(shù)據(jù)，傳感器信息的獲取、數(shù)據(jù)平臺(tái)應(yīng)用、人機(jī)交互接口等方面沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，商家沒(méi)有辦法按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)模化應(yīng)用。

4.2 終端問(wèn)題 茶葉物聯(lián)網(wǎng)終端具有茶葉物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)基本功能外還擁有傳感器和網(wǎng)絡(luò)接入等功能，且不同商家不同企業(yè)要求千差萬(wàn)別，難以滿足終端產(chǎn)品的多樣化需求。終端產(chǎn)品多種多樣，終端成本降不下來(lái)，已成為制約茶葉物聯(lián)網(wǎng)推廣應(yīng)用的重要因素。

4.3 信息安全及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議問(wèn)題 茶葉物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)涉及到多種信息的頻繁采集，其中涉及到數(shù)據(jù)安全問(wèn)題，包括防范商業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)信息泄露等。在茶葉物聯(lián)網(wǎng)的核心層面是基于TCP/IP協(xié)議的，但在信息接入層面，協(xié)議類別比較多，涵蓋GPRS、手機(jī)APP及短信、傳感器、手持終端等多種信息接入通道，茶葉物聯(lián)網(wǎng)需要建立一個(gè)統(tǒng)一的協(xié)議棧[5]。

4.4 信息共享問(wèn)題 茶葉物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)的應(yīng)用推廣是一個(gè)涉及面廣泛的系統(tǒng)工程，其中采集的信息很廣泛，需要?dú)庀?、環(huán)境等部門和政府、企業(yè)、種茶農(nóng)戶、消費(fèi)者等進(jìn)行大量信息的傳遞、共享和分析。茶葉物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)在不同的環(huán)節(jié)建立信息采集點(diǎn)，有效整合多類信息及功能是目前需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

5 結(jié)語(yǔ)

茶葉物聯(lián)網(wǎng)管理系作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與茶葉行業(yè)管理學(xué)科的交叉，涉及到的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)都比較成熟，并分別在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)等多個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，也是未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到茶葉物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)領(lǐng)域，推動(dòng)了茶葉管理科技的跨越式發(fā)展，為未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)科技在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展及應(yīng)用開(kāi)啟新的章程。

參考文獻(xiàn)

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