茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的構(gòu)建探討

吳冬（浙江長征職業(yè)技術(shù)學(xué)院，杭州市 310023）

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茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的構(gòu)建探討

吳冬
（浙江長征職業(yè)技術(shù)學(xué)院，杭州市 310023）

物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)對茶產(chǎn)業(yè)管理是整合了基礎(chǔ)設(shè)施層獲取的海量數(shù)據(jù)來面向?qū)嶋H的茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供跟蹤、監(jiān)測、和控制等信息服務(wù)的關(guān)鍵平臺?；趯Σ璁a(chǎn)業(yè)發(fā)展的全面數(shù)據(jù)的存儲、預(yù)處理、挖掘與分析，對茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的安全性、隱私保護(hù)以及可信性方面進(jìn)行研究探討。

茶產(chǎn)業(yè)；物聯(lián)網(wǎng)；信息服務(wù)系統(tǒng)；構(gòu)建探討

近年來隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入發(fā)展和推廣應(yīng)用，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)也開始有著越來越廣的發(fā)展空間。其中，茶產(chǎn)業(yè)因?yàn)樯婕吧a(chǎn)數(shù)據(jù)信息容量較大，銷售渠道范圍較廣以及茶園生產(chǎn)基地全面應(yīng)用現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)等特點(diǎn)，被優(yōu)先作為物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的推廣示范產(chǎn)業(yè)點(diǎn)，希望通過茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的良好應(yīng)用對農(nóng)業(yè)領(lǐng)域起到一定的示范效用，從而在整個(gè)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)鏈條中使物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)技術(shù)實(shí)施全面開展與普及應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)對茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要運(yùn)用了現(xiàn)代無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GPS全球定位技術(shù)以及遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)全面監(jiān)控技術(shù)，同時(shí)，從環(huán)保、低能耗的設(shè)計(jì)理念中更加靈活的運(yùn)用了信息技術(shù)的手段。現(xiàn)代化的物聯(lián)網(wǎng)功能將對茶葉生產(chǎn)、儲運(yùn)以及銷售流通環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的管理，從而更加合理地實(shí)現(xiàn)對茶葉生產(chǎn)、各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)有效傳輸與共享；對茶園生產(chǎn)基地、茶葉加工、包裝、儲運(yùn)、流通全過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能定位、跟蹤實(shí)行有效管理。茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)與應(yīng)用會進(jìn)一步優(yōu)化茶產(chǎn)業(yè)的科技創(chuàng)新環(huán)境，推動茶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)良性發(fā)展，同時(shí)，保障茶葉產(chǎn)品的質(zhì)量安全、全面提高茶產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)和管理水平等有著劃時(shí)代重要意義。

1　茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的主要內(nèi)容

物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)對茶產(chǎn)業(yè)的管理是通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GPS全球定位技術(shù)以及遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行綜合管理，主要是信息服務(wù)系統(tǒng)的組建，通過無線傳感技術(shù)、自動識別與跟蹤技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)（3G）有效的將茶園生產(chǎn)基地以及茶葉存儲運(yùn)輸過程中的所有信息和環(huán)境變化的參數(shù)通過無線傳感技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的綜合匯集、轉(zhuǎn)發(fā)、遠(yuǎn)程共享及其交互控制，這樣就可以實(shí)現(xiàn)茶產(chǎn)業(yè)更加現(xiàn)代化以及便捷化的生產(chǎn)服務(wù)以及管理。物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)對茶產(chǎn)業(yè)管理的主要內(nèi)容要包括以下四個(gè)方面：

1.1茶葉生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)設(shè)施層

因?yàn)椴璁a(chǎn)業(yè)所有生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)涉及茶葉基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息容量過于龐大和復(fù)雜，需要利用物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施層的各種感知設(shè)備來對茶園生產(chǎn)基地的各種基礎(chǔ)生產(chǎn)條件和茶葉種植進(jìn)行信息感知，然后利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將感知獲取的海量茶葉生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸至茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，通過茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)有效地對各項(xiàng)茶葉基礎(chǔ)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、預(yù)處理、深入挖掘和理性分析，為提高茶葉生產(chǎn)效率提供科學(xué)合理的指導(dǎo)意見。

1.2信息管理系統(tǒng)對茶園生產(chǎn)基地的管理

物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GPS全球定位技術(shù)以及遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)對茶產(chǎn)業(yè)管理對于茶園生產(chǎn)基地的數(shù)據(jù)及信息管理可以有效的實(shí)現(xiàn)茶葉生產(chǎn)基地的數(shù)據(jù)自動收集和信息的歸類處理，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對茶園生產(chǎn)基地智能管理進(jìn)行自動感應(yīng)識別，整個(gè)茶服務(wù)管理系統(tǒng)可以有效的監(jiān)測茶園生產(chǎn)基地的相關(guān)環(huán)境影響變化如溫度、濕度、土壤PH參數(shù)的變化、空氣污染程度等；并對環(huán)境變化參數(shù)的波動進(jìn)行及時(shí)預(yù)警監(jiān)控。舉例來說，當(dāng)茶園生產(chǎn)基地的溫度與濕度、土壤PH等參數(shù)超出合理區(qū)間范圍時(shí)，信息管理系統(tǒng)就會通過物聯(lián)網(wǎng)無線傳感技術(shù)手段進(jìn)行快速地跟蹤及預(yù)警。物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)對茶產(chǎn)業(yè)的管理，還融合了茶園遠(yuǎn)程的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，方便于茶葉生產(chǎn)種植專業(yè)遠(yuǎn)距離的實(shí)時(shí)生產(chǎn)監(jiān)控，這種智能監(jiān)控對于防治茶葉病蟲危害、提高茶葉成品率、降低茶葉種植生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)都有著非?，F(xiàn)代化的意義。

1.3信息管理系統(tǒng)茶葉產(chǎn)品儲運(yùn)管理

茶葉產(chǎn)品儲運(yùn)信息管理系統(tǒng)對茶葉的合理儲存和效率運(yùn)輸起著關(guān)鍵性的作用，能夠有效地保護(hù)和提高茶葉成品的質(zhì)量以及品質(zhì)。通過物聯(lián)網(wǎng)的傳感技術(shù)可以對茶葉產(chǎn)品的儲藏環(huán)境和運(yùn)輸條件進(jìn)行數(shù)據(jù)審查和信息檢測，一旦超出理想的儲運(yùn)環(huán)境條件時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)就會自動打開聯(lián)動設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到最有效的管理效果。同時(shí)在茶葉的實(shí)際運(yùn)輸過程中系統(tǒng)也可以通過GPS定位系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)的智能箱柜技術(shù)來有效控制整個(gè)茶葉運(yùn)輸車廂的溫度與濕度條件，從而有效地保障茶葉在儲運(yùn)過程中的品質(zhì)，減少茶葉的實(shí)際損耗。

1.4物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)技術(shù)對茶產(chǎn)業(yè)管理的平臺構(gòu)建

該平臺采用物聯(lián)網(wǎng)射頻識別電子標(biāo)簽技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫認(rèn)證管理系統(tǒng)，對整個(gè)茶葉產(chǎn)品的生產(chǎn)、運(yùn)輸、流通過程進(jìn)行智能化識別、定位跟蹤以及監(jiān)管。對于整個(gè)茶產(chǎn)業(yè)來說，也可以通過對這個(gè)信息服務(wù)技術(shù)平臺的流程化管理來充分實(shí)現(xiàn)茶葉產(chǎn)品流通過程的成品調(diào)配與質(zhì)量防偽，如此，茶葉產(chǎn)品的消費(fèi)者也可以通過防偽標(biāo)簽或二維碼核準(zhǔn)效驗(yàn)查找茶葉產(chǎn)品的原生產(chǎn)地、質(zhì)保及生產(chǎn)日期等相關(guān)信息。通過這種方式對整個(gè)茶產(chǎn)業(yè)的質(zhì)量品質(zhì)以及消費(fèi)者的合法權(quán)益進(jìn)行保護(hù)，促進(jìn)茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更加健康化和良性化。

2　茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理

茶產(chǎn)業(yè)涉及到的生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)量龐大，而且茶葉從種植培育到最后成品運(yùn)輸?shù)恼麄€(gè)流程體系繁瑣復(fù)雜。茶產(chǎn)業(yè)所涉及數(shù)據(jù)不僅形式多樣，分布在不同的茶產(chǎn)業(yè)鏈位置，而且整個(gè)數(shù)據(jù)收集過程還會受到外界環(huán)境影響，因此一般情況下茶葉生產(chǎn)運(yùn)輸中會出現(xiàn)很多數(shù)據(jù)處理錯(cuò)誤，對生產(chǎn)信息的把握不準(zhǔn)確和對數(shù)據(jù)的獲取失準(zhǔn)而造成不必要的浪費(fèi)和損失。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下通過各種基礎(chǔ)設(shè)施的信息感知以及后期信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，對茶葉生產(chǎn)數(shù)據(jù)的獲取滿足了海量、異構(gòu)、高維、立體、時(shí)間序列相關(guān)和空間位置分散等特點(diǎn)，處理起來具有優(yōu)勢和便利。對茶產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)各項(xiàng)指標(biāo)信息的數(shù)據(jù)存儲是物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)最核心的一個(gè)優(yōu)勢，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)能夠儲存的信息數(shù)據(jù)是有限的，根本不能為整個(gè)茶產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息庫。而茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息庫可以對海量的茶葉生產(chǎn)信息和環(huán)境參數(shù)進(jìn)行收納與整理，同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)快速有效的現(xiàn)代信息化技術(shù)還能進(jìn)一步節(jié)省數(shù)據(jù)存儲空間和提高存儲效率，從而能夠?qū)Σ璁a(chǎn)業(yè)的每一個(gè)生產(chǎn)、管理、流通環(huán)節(jié)提供最準(zhǔn)確和可靠的數(shù)據(jù)信息。

茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)的收集、存儲、預(yù)處理和整理分析上采用了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及RFID海量數(shù)據(jù)存儲處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了無線信息傳輸與數(shù)據(jù)的一對多網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)效應(yīng)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了全局?jǐn)?shù)據(jù)存儲位置最優(yōu)化處理，從而能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對茶產(chǎn)業(yè)有用信息的數(shù)據(jù)挖掘和深入分析，為整個(gè)茶葉產(chǎn)品的生產(chǎn)流通過程提供準(zhǔn)確的方向和定位。

3　物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)對茶產(chǎn)業(yè)的安全保障

物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)對于茶產(chǎn)業(yè)的系統(tǒng)運(yùn)行來說，離不開智能有效的安全保障機(jī)制。茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)是一個(gè)相對開放、信息交互頻繁的茶葉生產(chǎn)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用中心，所以對茶葉相關(guān)信息數(shù)據(jù)的安全、隱私保護(hù)和可信性必然會有更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)。確保茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的安全、可靠，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)向農(nóng)業(yè)領(lǐng)域大規(guī)模推廣應(yīng)用的重要前提，也是促進(jìn)更多產(chǎn)業(yè)和行業(yè)接受物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)的必備條件。

物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)對茶產(chǎn)業(yè)管理涉及到大量茶葉生產(chǎn)的關(guān)鍵性信息數(shù)據(jù)，而在數(shù)據(jù)收集、處理以及信息快速傳遞共享的過程中必然會面臨來自網(wǎng)絡(luò)的許多安全問題，包括傳感器襲擊、傳感器異常、無線電干擾、數(shù)據(jù)信息安全、黑客入侵以及非法授權(quán)等，使得茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)中無處不在的數(shù)據(jù)傳感設(shè)備和頻繁且廣泛的信息服務(wù)交互面臨著重大的安全威脅。所以應(yīng)該從保護(hù)茶產(chǎn)業(yè)鏈所有終端用戶隱私數(shù)據(jù)的角度全面考慮不同類型的安全問題，基于多方計(jì)算，采用不同安全等級的物聯(lián)網(wǎng)保護(hù)策略，并在此基礎(chǔ)上，討論密鑰管理機(jī)制，通過有效的認(rèn)證和訪問控制以及茶產(chǎn)業(yè)信息數(shù)據(jù)入侵檢測來充分確保茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)信息系統(tǒng)的安全性和可信性。

4　茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的架構(gòu)和功能設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)對茶產(chǎn)業(yè)的管理是提供茶產(chǎn)業(yè)鏈所有生產(chǎn)信息、加工信息以及流通運(yùn)輸信息的服務(wù)技術(shù)平臺，也是物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)服務(wù)系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的重要推廣。物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)對茶產(chǎn)業(yè)管理底層面向大量的茶葉生產(chǎn)、環(huán)境、加工、倉儲、運(yùn)輸、銷售等環(huán)節(jié)信息數(shù)據(jù)及共享，頂層面向廣泛的茶產(chǎn)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，是現(xiàn)代茶產(chǎn)業(yè)進(jìn)步與技術(shù)拓展的重要信息服務(wù)形式，因此對茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)和功能設(shè)計(jì)的研究有著重要的意義和價(jià)值。

物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)對茶產(chǎn)業(yè)的管理平臺，主要由傳感數(shù)據(jù)信息采集、控制、信息通信、分布式管控、數(shù)據(jù)存儲、信息預(yù)警、產(chǎn)品防偽等多個(gè)子系統(tǒng)組成。（1）傳感信息數(shù)據(jù)采集與控制：目前茶園栽培輔助系統(tǒng)主要采集的數(shù)據(jù)信息包括空氣中的溫度與濕度、光照強(qiáng)度、土壤PH值、降雨量等茶葉培育種植的環(huán)境信息以及澆水時(shí)間長短、每次水量控制、化肥節(jié)點(diǎn)配置、種植技術(shù)檢測等生產(chǎn)技術(shù)信息，相關(guān)工作人員可以遠(yuǎn)程通過互聯(lián)網(wǎng)登錄茶葉管理數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的獲取和檢測，并將有用的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行儲存等待進(jìn)一步的預(yù)處理和詳細(xì)分析。此外，還可以通過物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)對茶葉的生產(chǎn)種植設(shè)置條件控制，一旦基礎(chǔ)設(shè)施傳感器監(jiān)測到的茶葉信息條件與控制標(biāo)準(zhǔn)不相吻合時(shí)就會以預(yù)警的方式及時(shí)提醒工作人員，方便對茶葉的生產(chǎn)培育情況及時(shí)做出預(yù)處理。（2）采取多模態(tài)身份認(rèn)證模式：這一子系統(tǒng)能夠有效提高茶葉產(chǎn)品儲藏和流通信息管理的安全性和可信性，是利用RFID（二代身份證）的識別功能來對每一個(gè)登錄茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的用戶進(jìn)行身份檢測，一旦發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)中沒有儲存的身份記錄就會立刻終止該用戶的信息訪問，以防止茶葉生產(chǎn)相關(guān)信息的丟失和泄漏。（3）采取靈活的通信手段。茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)支持全開放頻段的無線通信，結(jié)合用戶使用的現(xiàn)場情況擴(kuò)展支持各種現(xiàn)場的通信方式。茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)還能夠根據(jù)用戶對茶葉生產(chǎn)數(shù)據(jù)的不同使用需求來進(jìn)行通信方式的有效搭配與組合，確保茶葉生產(chǎn)信息的高效傳輸和有效使用。（4）采取RFID與WSN的融合。RFID側(cè)重于對用戶的身份識別，能夠有效實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)登錄用戶管理，但是RFID系統(tǒng)具有讀寫距離有限、抗干擾性不強(qiáng)、實(shí)現(xiàn)成本較高等缺陷，為此茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)采用了WSN技術(shù)與RFID相融合，WSN側(cè)重于組網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建可以有效解決距離、干擾以及成本較高等問題，可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)自由地進(jìn)行茶葉生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息的效率化傳遞，同時(shí)還對每一個(gè)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識，最大限度確保整個(gè)茶產(chǎn)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。

5　結(jié)語

隨著RFID技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GPS全球定位、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及智能收集技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)會對整個(gè)社會的生產(chǎn)生活方式帶來更加深遠(yuǎn)的變革。同時(shí)通過物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)在茶產(chǎn)業(yè)中的有效應(yīng)用，可以積累重要的經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用方法，為以后整個(gè)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)過程的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推廣和全社會范圍內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)普及都帶來積極的作用和意義。

［1］柳平增，王秀娟，馬鴻漸等.生姜產(chǎn)業(yè)鏈物聯(lián)網(wǎng)信息感知系統(tǒng)研究［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2013（12）：204-208+197.

［2］董新平.物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)成長研究［D］.華中師范大學(xué)，2012.

［3］雷雅琴，龔曼莉.基于物流、信息流、價(jià)值流與資金流等視角的物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式體系分析［J］.物流技術(shù)，2015（13）：70-72.

吳冬（1963-），女，浙江杭州人，本科，講師，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)與電子信息工程技術(shù)。