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

?

試分析物聯(lián)網(wǎng)下的茶場環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)應用

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

物聯(lián)網(wǎng)在當今社會中的運用十分廣泛，有效促進了我國經(jīng)濟的發(fā)展，茶場環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)便是其應用范圍之一。物聯(lián)網(wǎng)背景下，茶場環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的工作效率大大提升。本文簡要介紹了物聯(lián)網(wǎng)的基本含義，同時從系統(tǒng)設計目的、實際架構兩方面分析了如何建立茶場環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，并從茶場相關信息數(shù)據(jù)控制、視頻監(jiān)控等三方面分析了物聯(lián)網(wǎng)下，茶場環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的實際運用，以期保證茶場的環(huán)境更為適宜茶葉生長，從而擴大企業(yè)經(jīng)濟效益。

物聯(lián)網(wǎng)；茶場環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)；實際運用

信息技術發(fā)展加速，物聯(lián)網(wǎng)便是其衍生物之一。物聯(lián)網(wǎng)是構成新信息技術的主要部分，其發(fā)展前景良好，對我國經(jīng)濟發(fā)展具有積極意義。茶葉是我國重要的經(jīng)濟作物，有利于促進我國經(jīng)濟發(fā)展。茶葉對生產(chǎn)環(huán)境要求較高，部分較為名貴的品種對生長環(huán)境的要求更為苛刻。茶場環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的建立可以將傳感器技術以及計算機技術等物聯(lián)網(wǎng)技術應用于茶場生產(chǎn)過程中，使得工作人員能夠按照茶場環(huán)境實際變化調(diào)整自身管理方式，不僅提高了茶場的經(jīng)濟效益，也保證茶場實現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。

1　物聯(lián)網(wǎng)簡要介紹

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。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)技術為基礎以及核心建立而成的網(wǎng)絡，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)的實質(zhì)是通過局部網(wǎng)絡或是互聯(lián)網(wǎng)等通訊技術將控制器、傳感器與設備等融合為一體，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)當中的全部資源，同互聯(lián)網(wǎng)中全部應用兼容。然而，與互聯(lián)網(wǎng)不同的是，物聯(lián)網(wǎng)當中所有的資源、設備以及通訊都為個人化以及私有化。物聯(lián)網(wǎng)當中較為關鍵的技術有以下三種：

其一，傳感器技術。傳感器技術是計算機在應用過程中極為重要的技術之一。物聯(lián)網(wǎng)是以計算機為基礎建立而成的網(wǎng)絡，目前，計算機所處理的資源與信號都為數(shù)字信號。所以必須依賴傳感器將接收的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳入計算機當中，計算機方能進行相應的處理。

其二，RFID標簽。該技術屬于傳感器技術中的一種，但不同于一般傳感器技術，其中還含有無線射頻技術以及嵌入式技術。是一項融合了多項技術的傳感器技術，該技術在自行識別以及物流管理方面有較為良好的應用前景。

其三，嵌入式系統(tǒng)技術。該技術較為復雜，其中含有傳感器技術、電子應用技術與計算機軟件等多項技術。嵌入式系統(tǒng)技術對物聯(lián)網(wǎng)技術來說極為重要，是信息接收后處理信息的主要技術。

2　茶場環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)建立整體方案

2.1設計目的

該系統(tǒng)將無線傳感器作為茶場環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的主要設備，使得對茶場生產(chǎn)環(huán)境的監(jiān)控更為及時，種植人員也可提前做好災害預防工作。即使發(fā)生了災害，由于監(jiān)測系統(tǒng)為實時監(jiān)控，工作人員也能及時采取應對措施。由此可見，該系統(tǒng)的建立能有效實現(xiàn)茶葉產(chǎn)量與質(zhì)量的提高。不僅如此，監(jiān)測系統(tǒng)的建立，模式的生產(chǎn)控制更為信息化和精細化，工作人員在部分價格昂貴的茶葉種植區(qū)域中應用無線傳感器，能夠?qū)Σ鑸霏h(huán)境各項參數(shù)進行有效控制，使環(huán)境更適宜于植物生長，從而保證茶葉的質(zhì)量。無線傳感器網(wǎng)絡具有分布隨機、運行穩(wěn)定以及構建成本低的優(yōu)勢，能夠在茶葉生長過程中對其生長環(huán)境進行改變，同時進行持續(xù)、及時地監(jiān)控與測量。

2.2環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)整體構架

茶場環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的總體構建共分為三個部分：

其一，基礎層。也稱為基礎數(shù)據(jù)采集層，利用各種無線感知節(jié)點從組織逐漸形成局域性網(wǎng)絡，從而得到需要的目標數(shù)據(jù)。該層網(wǎng)絡的目的是為了向各數(shù)據(jù)采集點傳感器發(fā)布命令，指揮傳感器進行數(shù)據(jù)獲取、分析以及處理等工作。同時對各個無線感知節(jié)點實施自行管理。除上述功能外，該層網(wǎng)絡還可采集茶場環(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，主要設備為通訊服務器。該層網(wǎng)絡是為了獲取相關數(shù)據(jù)，也可稱之為數(shù)據(jù)采集傳輸層，之后對獲取數(shù)據(jù)進行相關分析、處理以及存儲，是連接應用層以及下位機的通道。傳輸層主要負責將下位機所采集的數(shù)據(jù)以及視頻上傳至應用平臺，對信息傳輸通道進行控制。

其三，應用平臺。該平臺主要負責整理、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，以便管理人員實施管理以及操作，同時也具備全部人機對話功能。其主要負責系統(tǒng)管理、茶葉生長管理、視頻監(jiān)控等方面的管理工作。應用平臺不僅可以幫助管理人員設計茶葉種植規(guī)劃以及種植作業(yè)，同時對茶場環(huán)境進行監(jiān)測。也可幫助管理人員通過視頻監(jiān)控功能，確認茶場中茶葉的發(fā)育狀態(tài)。

3　物聯(lián)網(wǎng)下茶場環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的具體使用

3.1茶場相關信息數(shù)據(jù)控制

物聯(lián)網(wǎng)下茶場環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)Σ鑸黾捌湎嚓P信息進行統(tǒng)計、整理與處理，便于工作人員進行查看。物聯(lián)網(wǎng)對茶場相關信息管理分為兩方面：其一，茶葉種植相關信息。該類信息包括各品種茶葉的種植區(qū)域、負責各個區(qū)域的工作人員、種植日期等與種植相關的信息，同時也需注意茶葉自身信息，如鮮葉可達等級、鮮葉采集數(shù)量等。通過對上述信息的收集，管理人員能夠及時了解茶場生產(chǎn)情況以及工作人員工作效率，并通過所獲得的數(shù)據(jù)進行規(guī)劃。如設計種植計劃，并根據(jù)種植計劃安排相應工作。除此以外，工作人員可通過茶場環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)獲取茶葉蟲害的實際情況，并以此為依據(jù)申請使用農(nóng)藥。其二，相關信息數(shù)據(jù)的管理。茶葉生產(chǎn)不僅包括種植，還包括加工以及儲存。技術人員按照茶葉品類的不同，設計茶葉的加工方式，同時依照需求逐批在流水線上進行加工，并將整體加工時間以及各個環(huán)節(jié)加工時間等數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)當中。包裝人員在對茶業(yè)進行包裝之后，也需將茶葉包裝數(shù)量、品類、質(zhì)量以及實際時間等信息錄入系統(tǒng)當中，便于管理人員進行查看。

管理人員通過系統(tǒng)對上述數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，便能夠?qū)Σ鑸霏h(huán)境有較為全面地了解，明確茶場的生產(chǎn)能力以及工作效率。若茶葉在銷售過程中出現(xiàn)問題，管理人員也能及時通過環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)了解問題出現(xiàn)的原因，從而使茶場管理更為精細化，提高了管理工作的工作效率。管理人員也可根據(jù)系統(tǒng)當中的數(shù)據(jù)制定相應計劃，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環(huán)境，以便增加茶葉產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2茶場環(huán)境管理

茶場環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)主要功能之一便是對環(huán)境數(shù)據(jù)的監(jiān)測以及控制，實現(xiàn)這一功能的主要設備為環(huán)境數(shù)據(jù)中心。管理人員通過環(huán)境數(shù)據(jù)中心能夠及時處理各傳感器所上傳的各類型數(shù)據(jù)，并將處理結果及時反映給管理人員。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茶場實際環(huán)境數(shù)據(jù)進行監(jiān)控與測量，并通過與以往數(shù)據(jù)的對比形成趨勢圖，了解近期茶場環(huán)境的變化，并根據(jù)近期茶場環(huán)境變化規(guī)律制定相應的種植計劃。管理人員按照選取茶園、開始時間以及結束時間的步驟進行操作，便能夠查詢到選取時間段內(nèi)該茶場的風速、氣溫、數(shù)字氣壓、溫濕度以及采集時間，管理人員在獲取數(shù)據(jù)之后，可通過數(shù)據(jù)對未來氣候進行推算，并根據(jù)推算結果設立防護措施。

以霜凍為例，霜凍對茶葉的影響極為嚴重，霜凍來臨時，氣溫一般會降低至4℃，而茶葉葉面溫度則會低于0℃。若霜凍維持時間較長則會令茶芽細胞當中的部分水分凝結成冰。當氣溫回暖時，茶葉葉片會迅速解凍，茶芽也會受到進一步的傷害，為茶場帶來巨大的經(jīng)濟損失。若管理人員通過系統(tǒng)監(jiān)控茶場氣溫，且系統(tǒng)顯示氣溫逐漸呈現(xiàn)下降趨勢，管理人員便需預防霜凍對茶葉的影響，也可提前進行預防工作，如將稻草或是遮陽網(wǎng)直接搭設于茶行蓬面，降低甚至避免茶葉遭受霜凍的影響。

3.3視頻監(jiān)控

茶場環(huán)境監(jiān)控的主要功能之一便是利用視頻直接對茶場進行監(jiān)控，確認茶場的實際效果。通過該功能，管理人員能夠時刻監(jiān)測工作人員的工作狀態(tài)，了解茶場實際工作情況。傳統(tǒng)茶場環(huán)境監(jiān)測方式下，管理人員必須至茶場進行監(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)管工作難免會有漏洞。不僅如此，監(jiān)管人員在對茶場環(huán)境進行監(jiān)控的過程中，還需要消耗大量時間以及資金。而在應用茶場環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)之后，管理人員可通過計算機直接對茶場進行監(jiān)控，對工作人員進行監(jiān)督，同時確認茶場茶葉的實際生長狀況。由此可見，該系統(tǒng)的建立不僅幫助企業(yè)強化了管理工作，也為企業(yè)節(jié)省了大量資金。同時也減輕了工作人員的工作量。

除了對茶場工作人員進行管理之外，管理人員利用該系統(tǒng)可更為深入地了解茶場的實際情況。通過視頻，管理人員可直接觀測各個區(qū)域茶葉長勢，并對該地區(qū)各類環(huán)境數(shù)據(jù)進行分析，確認有利于茶葉生長的因素，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)，向上級申請農(nóng)藥、遮陽網(wǎng)以及資金等對災害進行防治工作，大幅提高了企業(yè)的工作效率。

結束語

以物聯(lián)網(wǎng)為基礎建立而成的茶場環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)能夠使企業(yè)生產(chǎn)水平得到大幅提升，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)實時預警，保證茶葉產(chǎn)量以及質(zhì)量，提高了企業(yè)市場競爭力。不僅如此，隨著茶場環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的應用范圍逐漸增加，我國經(jīng)濟水平也會相應提升，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

［1］郭瓊.物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)中的設計與應用探討［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，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)測系統(tǒng)的研發(fā)［J］.電子技術，2014（10）：46-49.

杜輝（1979-），男，山東人，講師，碩士，從事計算機應用技術，物聯(lián)網(wǎng)技術等方面的研究。

基于RFID技術的定位算法研究，項目編號：YZK2014004

張燕寧（1979-），女，北京人，講師，碩士，從事計算機應用技術，移動應用開發(fā)等方面的研究。