物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在茶樹灌溉中的應(yīng)用研究

胡燏（樂山職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程系，四川 樂山 614000）

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物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在茶樹灌溉中的應(yīng)用研究

胡燏
（樂山職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程系，四川 樂山 614000）

摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信產(chǎn)生之后的又一次信息技術(shù)革命，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國也得到了高度的重視。物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，主要包括農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的監(jiān)測、農(nóng)業(yè)資源的環(huán)境的監(jiān)測等。本文闡述了物聯(lián)網(wǎng)的基本概念及特征，重點(diǎn)分析了物聯(lián)網(wǎng)在茶樹灌溉方面的應(yīng)用，還對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改進(jìn)茶樹灌溉進(jìn)行了科學(xué)有效地評估，表明了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在茶樹灌溉的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、高效性上都有很大提升，這對茶樹灌溉技術(shù)的發(fā)展，具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；農(nóng)業(yè)發(fā)展；茶樹灌溉

在2010年我國就已經(jīng)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)看作是國家戰(zhàn)略，并預(yù)測在未來的發(fā)展中。農(nóng)業(yè)是我國的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，農(nóng)業(yè)的發(fā)展關(guān)系著國家的戰(zhàn)略布局。物聯(lián)網(wǎng)將應(yīng)用到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、氣象等各個(gè)領(lǐng)域，被稱為我國的新興產(chǎn)業(yè)?？蒲泄ぷ髡邆兺ㄟ^網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，使物聯(lián)網(wǎng)能夠推動我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。這對提升我國的國際地位，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了積極地影響。

1　物聯(lián)網(wǎng)平臺搭建

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)改變了人、物及其他方面的信息傳遞方式，能夠給人們帶來高效、便利和安全的生活方式。目前多個(gè)國家在研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，我國抓住了歷史的機(jī)遇，掌握互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，加快社會主義現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)的進(jìn)程。

1.1物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)起源于二十世紀(jì)末，是一種新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的關(guān)注。目前的物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)以及廣播電視網(wǎng)的延伸，終端用戶從人與人之間的交流，擴(kuò)大到了人與物、物與人，甚至是物與物之間的交流。使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以改變?nèi)藗儗π畔⒑臀锲返墓芾恚档土巳斯み\(yùn)作的枯燥乏味，使人們的生活方式得到了改善。目前物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍是非常廣泛的，在茶樹的種植管理方面，物聯(lián)網(wǎng)也發(fā)揮著重要的作用。主要原因是物聯(lián)網(wǎng)不受時(shí)間和空間的限制，可以對茶樹的管理遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制，科學(xué)的參與到茶樹的生產(chǎn)過程中。物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)主要由底層網(wǎng)絡(luò)分布、匯聚網(wǎng)關(guān)接入、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)融合以及終端用戶四部分組成。其中，底層網(wǎng)絡(luò)具有一定的選擇性，它會通過相應(yīng)的方式分布在物理空間中。底層網(wǎng)絡(luò)可以通過各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)采集信息，并將其傳入智能匯聚網(wǎng)關(guān)，然后再進(jìn)入到網(wǎng)絡(luò)融合體系，最后到達(dá)終端用戶的應(yīng)用系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了信息交換與交流。

1.2物聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議體系

物聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議體系主要是指明確規(guī)定所交換數(shù)據(jù)的格式，以及事情需要完成的順序的若干準(zhǔn)則。因此，物聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議體系主要是由物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)控制平臺和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用終端平臺組成。網(wǎng)絡(luò)控制平臺主要是用來管理底層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的信息處理，以及整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的自組織管理。網(wǎng)絡(luò)控制平臺的功能是信息處理管理、網(wǎng)絡(luò)自組織管理、安全管理以及服務(wù)質(zhì)量的管理。在茶樹種植中，要建立每一株茶樹的生長和灌溉數(shù)據(jù)體系，記錄茶樹的信息管理檔案。在資源和信息的共享下，科學(xué)地選擇茶樹的灌溉模式。

1.3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、物流等方面，并在其中發(fā)揮著不可或缺的作用。其中，農(nóng)業(yè)就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域之一，而對于茶葉種植來說，茶葉的灌溉是難度最大、需求最迫切的問題。物聯(lián)網(wǎng)對于農(nóng)業(yè)信息的感知與識別，是未來發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)。因此，茶樹的種植和灌溉也少不了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。它可以通過傳感器系統(tǒng)采集信息然后傳給應(yīng)用層，應(yīng)用層的管理中心會對采集的信息進(jìn)行處理，使人們精確的了解茶樹的生長需求狀況。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在茶樹種植中的應(yīng)用，能使我國茶葉種植發(fā)生跨時(shí)代的變化。

2　茶樹種植產(chǎn)業(yè)鏈模式

產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)侵改硞€(gè)產(chǎn)業(yè)內(nèi)部，擁有一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)關(guān)聯(lián)性。根據(jù)其特定的時(shí)空布局和邏輯關(guān)系，所形成的一種鏈條式的關(guān)聯(lián)關(guān)系形態(tài)。茶葉是我國傳統(tǒng)的農(nóng)作物之一，茶樹的種植是我國的特色產(chǎn)業(yè)。我們可以將茶樹種植的產(chǎn)業(yè)鏈，定義為眾多的產(chǎn)品圍繞著茶葉在垂直的方向上，形成前后關(guān)聯(lián)的一體化鏈條。茶樹的種植歷史悠久，以其品質(zhì)優(yōu)異、風(fēng)味獨(dú)特深受廣大人民的喜愛，茶樹種植如今已經(jīng)是我國的新型經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)。具體地來說，茶樹種植的產(chǎn)業(yè)鏈包括茶葉的灌溉、茶葉的加工、茶葉的銷售、茶葉的流通以及消費(fèi)的過程。

2.1茶樹種植技術(shù)分析

我國茶葉發(fā)展歷史悠久，人們也積累了不少制茶和種茶的技術(shù)。我國傳統(tǒng)茶樹種植技術(shù)比較落后，加上我國的勞動力比較充足，也無需引進(jìn)耕種的機(jī)器。隨著向現(xiàn)代的發(fā)展，才出現(xiàn)了種茶、制茶的機(jī)器。而現(xiàn)代，物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)是茶樹種植快速發(fā)展，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)茶園向現(xiàn)代茶園的轉(zhuǎn)變，在茶樹灌溉方面尤為突出。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對茶樹進(jìn)行灌溉不僅在技術(shù)上有了很大的進(jìn)步，而且還節(jié)約了水源，有效的提高了茶葉質(zhì)量和安全水平。由于物聯(lián)網(wǎng)無線通道具有不確定性，傳統(tǒng)的安全機(jī)制不適用于物聯(lián)網(wǎng)，因此需要建立新的安全管理系統(tǒng)。服務(wù)質(zhì)量管理是物聯(lián)網(wǎng)與終端用戶之間，以茶葉的信息進(jìn)行交換和交流的質(zhì)量約定，物聯(lián)網(wǎng)為消費(fèi)者提供充足的茶葉資源。在網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)控制平臺的基礎(chǔ)之上，以消費(fèi)者為主題的應(yīng)用終端平臺，通過終端用戶反饋的可靠信息，對整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用服務(wù)進(jìn)行評估。

2.2茶樹灌溉農(nóng)業(yè)模式

我國現(xiàn)有的灌溉機(jī)器有很多。例如：大型噴灌機(jī)、中型噴灌機(jī)以及輕小型噴灌機(jī)。灌溉機(jī)器的出現(xiàn)提高了辦事的效率，節(jié)約了勞動力，降低了成本。但是它們的智能化和自動化水平還不高，不能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉，也不能節(jié)約水資源，不能滿足市場的需求。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有低造價(jià)、低耗能、高水力的特點(diǎn)，它可以精準(zhǔn)的測出茶園土壤的缺水量，做到按需分配，高效的對茶樹進(jìn)行灌溉，同時(shí)又節(jié)約了水資源，茶樹的質(zhì)量和產(chǎn)量也得到了提高。

2.3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在茶樹灌溉中的應(yīng)用

目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也可應(yīng)用于茶樹灌溉的信息監(jiān)測系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)土壤監(jiān)測系統(tǒng)能夠測到土壤是否缺水。由于物聯(lián)網(wǎng)灌溉監(jiān)測系統(tǒng)具有一定的特殊性。因此，人們就利用傳感器節(jié)點(diǎn)等技術(shù)，對土壤的缺水承兌的信息進(jìn)行采集和監(jiān)測。該系統(tǒng)是建立在傳感器技術(shù)的基礎(chǔ)上，能夠與無線通信技術(shù)、數(shù)據(jù)智能化結(jié)合，形成一套完整的茶樹灌溉監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由監(jiān)測區(qū)信息采集終端，即網(wǎng)絡(luò)感知層、監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)終端處理層組成。它們可以通過互相協(xié)作，最終將信息和數(shù)據(jù)收集起來提供給終端用戶。此時(shí)，終端用戶可以借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)獲得數(shù)據(jù)，并準(zhǔn)確的分析茶園土壤的缺水情況，然后作出相應(yīng)的解決措施。

3　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改進(jìn)茶樹灌溉的評估

傳統(tǒng)的灌溉技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在人的需要，由于茶園土壤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，茶農(nóng)的專業(yè)知識匱乏，有效的灌溉技術(shù)很難應(yīng)用于茶葉的生產(chǎn)，所以人們建立了茶樹灌溉數(shù)據(jù)庫檢索系統(tǒng)、茶樹灌溉遠(yuǎn)程診斷技術(shù)。

3.1茶樹灌溉實(shí)用性分析

茶樹缺水預(yù)警信息系統(tǒng)為一體化的服務(wù)平臺，通過建立向公眾開放的平臺，普及茶樹灌溉的專業(yè)知識，對茶樹進(jìn)行合理的灌溉。精確物聯(lián)網(wǎng)灌溉技術(shù)提供茶樹物聯(lián)網(wǎng)的智能化、自動化操作終端，實(shí)現(xiàn)田間灌溉和施肥管理。茶樹灌溉監(jiān)測系統(tǒng)具有一定的實(shí)用性，物聯(lián)網(wǎng)灌溉系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了茶樹土壤缺水實(shí)況的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)、傳輸和診斷。茶農(nóng)不論身在何處都可得到物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程探測現(xiàn)場的診斷結(jié)果和指導(dǎo)，解決了茶農(nóng)為茶樹求醫(yī)難的問題。人們采用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，可以為茶園的精準(zhǔn)灌溉提供技術(shù)上的支持，茶農(nóng)不用再擔(dān)心基本的灌溉問題。因此，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對茶園進(jìn)行灌溉，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

3.2茶樹灌溉經(jīng)濟(jì)性分析

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對茶園進(jìn)行灌溉具有經(jīng)濟(jì)性。它可以利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器，探測茶園的地形、土壤結(jié)構(gòu)和土壤的含水量，并能通過無線裝置把數(shù)據(jù)和信息傳達(dá)至系統(tǒng)服務(wù)器上。針對地形即茶樹的樹根對水的吸收速度和需求量，來制定一套完整的實(shí)施方案，幫助人們進(jìn)行精準(zhǔn)的灌溉，提高了茶葉的產(chǎn)量和質(zhì)量，減少了勞動力的付出，同時(shí)也節(jié)約了大量的水源，避免了水資源的浪費(fèi)。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的信息傳遞，可以通過傳感器對信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過收集的數(shù)據(jù)可以判斷茶樹的土壤的缺水情況，然后再進(jìn)行按量灌溉，實(shí)現(xiàn)合理灌溉而且也節(jié)約了用水。人們可以根據(jù)茶園的具體情況繪制出茶園設(shè)備的模擬圖，并設(shè)定好需要灌溉區(qū)域的面積以及完成灌溉所需要的時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉。

3.3茶樹灌溉高效性分析

在茶樹管理方面，利用物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，可通過傳感器將收集的數(shù)據(jù)傳到終端用戶，使人們可以不受時(shí)間和空間的限制，隨時(shí)隨地了解茶園土壤的情況。一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)了異常，可以通過傳感器中的節(jié)點(diǎn)定位到異常點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)精確定位，具有較強(qiáng)的高效性。另外，在利用物聯(lián)網(wǎng)時(shí)，可以準(zhǔn)確的算出農(nóng)場的投入與產(chǎn)出，還能預(yù)測收成和盈利以及庫存管理。在進(jìn)行茶樹施肥時(shí)，可事先將肥料溶于水中，然后在進(jìn)行灌溉是又順便施了肥，大大提高了生產(chǎn)效率，也減少了人力和財(cái)力。

4　結(jié)　論

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到茶樹的灌溉農(nóng)業(yè)中可以推動我國農(nóng)業(yè)向著自動化、智能化方向發(fā)展。利用物聯(lián)網(wǎng)的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，使得茶樹的產(chǎn)量以及質(zhì)量得到了很大的提升。因此物聯(lián)網(wǎng)今后在農(nóng)業(yè)發(fā)展中將會有非常光明的前景和產(chǎn)業(yè)的價(jià)值，將會是我國農(nóng)業(yè)史上的一大飛躍。

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作者簡介：胡燏（1978-），男，重慶忠縣人，碩士，副教授，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。