大數(shù)據(jù)助力智慧茶園建設(shè)
——以貞豐縣為例

梁建明 何 慶 馬元元

（貴州大學(xué)大數(shù)據(jù)與信息工程學(xué)院 貴州貴陽(yáng) 550025）

貞豐縣龍場(chǎng)鎮(zhèn)對(duì)門(mén)山村在原有龍山陽(yáng)光農(nóng)業(yè)園的基礎(chǔ)上，因地制宜地探索出長(zhǎng)短相依的“一園三香”產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式（“一園”即對(duì)門(mén)山村是龍山陽(yáng)光農(nóng)業(yè)園的二期建設(shè)核心區(qū)域，“三香”就是在這個(gè)核心區(qū)域內(nèi)依靠村級(jí)惠農(nóng)合作社和平臺(tái)公司龍門(mén)農(nóng)業(yè)因地制宜地調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，布局實(shí)施名優(yōu)白茶、精品蔬菜和清香烤煙的種植，以期實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)“龍門(mén)蔬香、龍門(mén)茶香和龍門(mén)煙香”的良性農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局）。

近年來(lái)，在貞豐縣委縣政府的大力支持下，龍場(chǎng)鎮(zhèn)緊扣農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展“八要素”，連續(xù)投入資金發(fā)展茶葉產(chǎn)業(yè)，以對(duì)門(mén)山村為核心建起了高效益的白茶[1]、黃金芽茶葉示范基地，茶農(nóng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)每畝效益超萬(wàn)元的收入，還完成了茶葉廠房建設(shè)和茶葉加工設(shè)備的采購(gòu)，形成了較為成熟的生產(chǎn)技藝和對(duì)口銷(xiāo)售市場(chǎng)，在帶動(dòng)群眾增收致富、助力脫貧攻堅(jiān)乃至無(wú)縫對(duì)接鄉(xiāng)村振興方面發(fā)揮了巨大作用。

但在茶葉的種植管理，茶產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)、加工等技術(shù)缺乏高新技術(shù)支持，對(duì)提高貞豐縣茶產(chǎn)品市場(chǎng)銷(xiāo)售有著一定的影響；解決基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、信息傳遞，讓服務(wù)得到升級(jí)是有待解決的問(wèn)題。因此，針對(duì)上述問(wèn)題，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)施監(jiān)控、智能管理、智能決策、將生產(chǎn)端和銷(xiāo)售端進(jìn)行連接。旨在不破壞原本傳統(tǒng)的茶園管理的基礎(chǔ)上，讓技術(shù)幫助茶農(nóng)更科學(xué)、高效地管理茶園。

總體建設(shè)方案

將物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)與茶園管理相關(guān)聯(lián)，從數(shù)據(jù)信息獲取、數(shù)據(jù)可視化、智慧化管理入手，構(gòu)建信息共享、數(shù)據(jù)交換、業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)、地理信息、多維度數(shù)據(jù)分析一體的茶葉產(chǎn)業(yè)信息化管理平臺(tái)，推動(dòng)貞豐縣構(gòu)建現(xiàn)代化茶產(chǎn)業(yè)體系、生產(chǎn)體系、經(jīng)營(yíng)體系，從而高效地推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，為貞豐縣開(kāi)創(chuàng)一條高效茶葉產(chǎn)出、產(chǎn)品安全、資源節(jié)約、環(huán)境友好、人民富足的特色農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化道路。

該系統(tǒng)通過(guò)硬件設(shè)備完成相關(guān)信息數(shù)據(jù)收集，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)入大數(shù)據(jù)平臺(tái)，在平臺(tái)的處理下，可為用戶提高方便、快捷、可讀性的數(shù)據(jù)；此外，管理人員還可根據(jù)下游提供的數(shù)據(jù)通過(guò)云平臺(tái)或個(gè)人設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)茶園硬件設(shè)備管理；消費(fèi)者買(mǎi)茶葉關(guān)注的是安全和質(zhì)量問(wèn)題，為此，該系統(tǒng)還設(shè)定了一個(gè)茶葉質(zhì)量可追溯模塊。消費(fèi)者可以查看茶葉相關(guān)的信息，安全可靠完成茶產(chǎn)品的購(gòu)買(mǎi)。

主要建設(shè)內(nèi)容

“云”服務(wù)平臺(tái)的搭建

“云”服務(wù)平臺(tái)由物理層、資源層、應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層構(gòu)成[2]。智慧茶園“云”服務(wù)平臺(tái)的物理層是指一些必要的硬件設(shè)備，如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、茶葉相關(guān)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存設(shè)備等，作為構(gòu)建“云”平臺(tái)的物質(zhì)基礎(chǔ)的硬件設(shè)備，[3]它是構(gòu)建有序的、高質(zhì)的智慧茶園“云”服務(wù)平臺(tái)的有力支撐；智慧茶園“云”服務(wù)平臺(tái)的資源層主要是指數(shù)據(jù)的內(nèi)容，例如茶葉的相關(guān)信息、平臺(tái)服務(wù)模塊資源、消費(fèi)者反饋專區(qū)等，在智慧茶園“云”服務(wù)平臺(tái)中，資源層位于物理層之上、應(yīng)用層之下，是茶葉經(jīng)銷(xiāo)商、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、消費(fèi)者用戶三主體的交匯層，在一定程度上決定了茶葉行業(yè)網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程；應(yīng)用層是智慧茶園“云”服務(wù)平臺(tái)直接面向消費(fèi)者、與消費(fèi)者產(chǎn)生交流和互動(dòng)的層面；大數(shù)據(jù)時(shí)代智慧茶葉科技“云”服務(wù)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)層是指用戶獲取到“云”平臺(tái)服務(wù)的途徑，用戶只有通過(guò)個(gè)人認(rèn)證和系統(tǒng)授權(quán)之后才能夠接入智慧茶園“云”平臺(tái)系統(tǒng)。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)

在種植區(qū)放置360度全向紅外球形攝像機(jī),可清晰直觀地實(shí)時(shí)查看種植區(qū)作物生長(zhǎng)情況、設(shè)備遙控實(shí)施情況、工人生產(chǎn)情況。有了這個(gè)“千里眼”，管理者可以輕松地遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理生產(chǎn)。監(jiān)控中心實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)茶葉病蟲(chóng)害、尺寸和顏色信息。系統(tǒng)還提供人工分配監(jiān)控點(diǎn)功能，可以對(duì)各監(jiān)控點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)選，從而快速查找和轉(zhuǎn)換各監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控信息圖像。在農(nóng)村，畜牧也會(huì)危害到茶園。因此可以利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)確定畜牧出現(xiàn)地點(diǎn)，繼而觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)趕。

由于貞豐縣的地理環(huán)境多為喀斯特地貌，想要全部獲得實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)，那么只能通過(guò)增加攝像機(jī)的數(shù)量，這樣成本就會(huì)增加。因此在智慧茶園系統(tǒng)中設(shè)置無(wú)人機(jī)監(jiān)控，無(wú)人機(jī)可對(duì)茶園完成全面的監(jiān)控覆蓋，可以有效的降低茶園監(jiān)控成本。

智慧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

傳統(tǒng)茶園以粗放型茶葉種植管理模式為主，這種茶葉種植模式下信息化應(yīng)用不足，勞動(dòng)力資源投入較多，在茶葉種植與管理中存在較大的資源浪費(fèi)問(wèn)題，同時(shí)由于缺乏有效的預(yù)防系統(tǒng)與機(jī)制的建立，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)茶葉種植的有效監(jiān)控，以使茶葉出現(xiàn)病蟲(chóng)害，影響茶葉質(zhì)量，降低茶葉生產(chǎn)效益[4]。所以，利用數(shù)字技術(shù)(例如6PS、GIS以及Rs等)對(duì)茶葉種植進(jìn)行管理可實(shí)現(xiàn)對(duì)其環(huán)境因素的綜合分析，包括地質(zhì)條件、氣候條件以及其他各方面影響因素。根據(jù)科學(xué)數(shù)據(jù)的獲取和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同茶葉進(jìn)行差異化分析和需求管理，最大限度提高經(jīng)濟(jì)效益。

智慧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由傳感器節(jié)點(diǎn)、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、云端等組成，可實(shí)時(shí)收集種茶過(guò)程中的大氣溫濕度、二氧化碳、氧氣、光照，土壤溫濕度、土壤PH值、雨量等影響茶樹(shù)生長(zhǎng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。最終通過(guò)PC、手機(jī)APP，將數(shù)據(jù)以圖表形式直觀呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)茶園的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。

通過(guò)數(shù)據(jù)分析，可以設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)體系內(nèi)各種設(shè)備的日常運(yùn)行條件。當(dāng)環(huán)境信息不滿足預(yù)定條件時(shí)，溫室內(nèi)相關(guān)設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng)，如：自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)風(fēng)速?gòu)亩鴮?duì)智能大棚進(jìn)行通風(fēng)降溫、自動(dòng)調(diào)節(jié)內(nèi)外遮陽(yáng)設(shè)備進(jìn)行日常光強(qiáng)調(diào)整、自動(dòng)給水加藥滴灌從而對(duì)植物進(jìn)行自動(dòng)施肥等，從而滿足日常施肥、管理、節(jié)水、節(jié)電等需要。一般來(lái)說(shuō),每個(gè)溫室或幾個(gè)作物相同的溫室都配備一套智能控制器，以最大限度地降低初始建設(shè)成本。

茶葉全產(chǎn)業(yè)鏈追溯系統(tǒng)

可追溯體系建設(shè)是茶產(chǎn)業(yè)質(zhì)量安全管理控制中尤為重要的一環(huán)，推行茶葉質(zhì)量安全可追溯體系是迫切而必要的，它既是茶產(chǎn)業(yè)安全管理的發(fā)展趨勢(shì)，也是茶產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求。[5]茶葉全產(chǎn)業(yè)鏈追溯系統(tǒng)以“建立茶葉全程可追溯、互聯(lián)網(wǎng)共享的綜合服務(wù)”為目標(biāo)，通過(guò)大數(shù)據(jù)采集共享與實(shí)時(shí)分析技術(shù)，針對(duì)政府監(jiān)管、茶葉及市場(chǎng)導(dǎo)向、農(nóng)民合作社等新型生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)主體，實(shí)行茶葉標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。對(duì)“茶葉一條線”，即茶葉生產(chǎn)、加工、質(zhì)檢、倉(cāng)儲(chǔ)、包裝、運(yùn)輸、銷(xiāo)售等環(huán)節(jié)進(jìn)行精細(xì)化管理，建立茶葉質(zhì)量安全可追溯服務(wù)平臺(tái)。以二維碼、RFID等技術(shù)逐步建立以追溯碼為基礎(chǔ)的市場(chǎng)準(zhǔn)入制度，提高茶葉安全保障水平。消費(fèi)者和管理人員可通過(guò)茶葉產(chǎn)品質(zhì)量安全信息網(wǎng)錄入條形碼，也可通過(guò)手機(jī)掃描包裝上二維碼查詢檢驗(yàn)檢測(cè)、生產(chǎn)加工、投入品使用等信息，如發(fā)現(xiàn)質(zhì)量安全問(wèn)題，可追溯到茶葉生產(chǎn)企業(yè)，以及生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)。

數(shù)據(jù)收集功能。在完善茶葉全產(chǎn)業(yè)鏈追溯系統(tǒng)的過(guò)程之前，將分散的茶葉數(shù)據(jù)信息收集起來(lái)經(jīng)進(jìn)行記錄，在整合茶葉全產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)信息的過(guò)程中，還需要保證數(shù)據(jù)格式及形式。在進(jìn)行數(shù)據(jù)收集信息管理的過(guò)程中，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理及管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)通信數(shù)據(jù)傳輸以及可跟蹤數(shù)據(jù)傳遞的實(shí)際應(yīng)用效果提升。在茶葉全產(chǎn)業(yè)鏈追溯系統(tǒng)各個(gè)結(jié)點(diǎn)信息采集的過(guò)程中要對(duì)采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)云服務(wù)器進(jìn)行分析、整理、儲(chǔ)存處理。在進(jìn)行茶葉數(shù)據(jù)收集以及信息數(shù)據(jù)分類等方面進(jìn)行調(diào)整的基礎(chǔ)上，滿足茶葉全產(chǎn)業(yè)鏈信息查詢及管理需求。數(shù)據(jù)收集以及信息化管理，需要利用云計(jì)算平臺(tái)，對(duì)于云端數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)計(jì)算以及信息數(shù)據(jù)處理等方面進(jìn)行控制，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)茶葉數(shù)據(jù)收集及管理效果的綜合提升，具體工作步驟如下。

茶葉全產(chǎn)業(yè)鏈追溯系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。茶葉全產(chǎn)業(yè)鏈追溯系統(tǒng)包含茶葉數(shù)據(jù)收集、傳輸、存儲(chǔ)以及信息識(shí)別和分類，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息處理以及信息控制的前提下，通過(guò)追溯系統(tǒng)的搭建，提升茶產(chǎn)品追溯管理效果。

在實(shí)現(xiàn)茶葉全產(chǎn)業(yè)鏈追溯系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，需要從茶葉種植、加工、運(yùn)輸?shù)冉嵌戎址治?，以及從生產(chǎn)到客戶手上所有的參與者的活動(dòng)主體：茶葉種植企業(yè)、生產(chǎn)加工企業(yè)、物流運(yùn)輸企業(yè)、行政監(jiān)管企業(yè)進(jìn)行完善。

在實(shí)現(xiàn)茶葉全產(chǎn)業(yè)鏈追溯系統(tǒng)搭建的過(guò)程中，需要保證茶葉信息采集、傳輸、存儲(chǔ)及應(yīng)用，建立茶葉流通追溯信息庫(kù)的前提下，針對(duì)茶葉農(nóng)品信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)及檢測(cè)，形成有效的信息鏈條，并通過(guò)數(shù)據(jù)信息傳輸以及數(shù)據(jù)信息查詢管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)信息的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)茶葉全產(chǎn)業(yè)鏈追溯系統(tǒng)功能的搭建。

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，使互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)行業(yè)在生產(chǎn)、加工以及銷(xiāo)售等方面深度融合，激發(fā)出新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。提升農(nóng)民獲取信息和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的能力，推進(jìn)信息進(jìn)村入戶，實(shí)現(xiàn)對(duì)貞豐縣農(nóng)民、茶產(chǎn)業(yè)“服務(wù)的好”。利用貞豐縣茶葉生產(chǎn)的自有優(yōu)勢(shì)，有針對(duì)性地利用好互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)這一新型經(jīng)濟(jì)形態(tài)，在提高茶葉加工質(zhì)量和加工技術(shù)的同時(shí)，增加對(duì)茶葉的需求，拓寬省內(nèi)外和國(guó)際市場(chǎng)，加快茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高貞豐縣農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入。