試分析物聯網下的茶場環境監測系統應用

張燕寧，杜　輝（北京電子科技職業學院電信工程學院，北京 100176）

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試分析物聯網下的茶場環境監測系統應用

張燕寧，杜輝
（北京電子科技職業學院電信工程學院，北京 100176）

物聯網在當今社會中的運用十分廣泛，有效促進了我國經濟的發展，茶場環境監測系統便是其應用范圍之一。物聯網背景下，茶場環境監測系統的工作效率大大提升。本文簡要介紹了物聯網的基本含義，同時從系統設計目的、實際架構兩方面分析了如何建立茶場環境監測系統，并從茶場相關信息數據控制、視頻監控等三方面分析了物聯網下，茶場環境監測系統的實際運用，以期保證茶場的環境更為適宜茶葉生長，從而擴大企業經濟效益。

物聯網；茶場環境監測系統；實際運用

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

1　物聯網簡要介紹

物聯網（Internet of things），即是物品與物品之間相連的互聯網絡。該含義有如下兩層含義：第一，物聯網依舊是以互聯網技術為基礎以及核心建立而成的網絡，是互聯網的衍生品。第二，相比互聯網，物聯網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。物聯網的實質是通過局部網絡或是互聯網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。其作為互聯網的延伸，自然也包含有互聯網當中的全部資源，同互聯網中全部應用兼容。然而，與互聯網不同的是，物聯網當中所有的資源、設備以及通訊都為個人化以及私有化。物聯網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。物聯網是以計算機為基礎建立而成的網絡，目前，計算機所處理的資源與信號都為數字信號。所以必須依賴傳感器將接收的模擬信號轉化為數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。嵌入式系統技術對物聯網技術來說極為重要，是信息接收后處理信息的主要技術。

2　茶場環境監測系統建立整體方案

2.1設計目的

該系統將無線傳感器作為茶場環境監測系統的主要設備，使得對茶場生產環境的監控更為及時，種植人員也可提前做好災害預防工作。即使發生了災害，由于監測系統為實時監控，工作人員也能及時采取應對措施。由此可見，該系統的建立能有效實現茶葉產量與質量的提高。不僅如此，監測系統的建立，模式的生產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域中應用無線傳感器，能夠對茶場環境各項參數進行有效控制，使環境更適宜于植物生長，從而保證茶葉的質量。無線傳感器網絡具有分布隨機、運行穩定以及構建成本低的優勢，能夠在茶葉生長過程中對其生長環境進行改變，同時進行持續、及時地監控與測量。

2.2環境監測系統整體構架

茶場環境監測系統的總體構建共分為三個部分：

其一，基礎層。也稱為基礎數據采集層，利用各種無線感知節點從組織逐漸形成局域性網絡，從而得到需要的目標數據。該層網絡的目的是為了向各數據采集點傳感器發布命令，指揮傳感器進行數據獲取、分析以及處理等工作。同時對各個無線感知節點實施自行管理。除上述功能外，該層網絡還可采集茶場環境參數，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。該層網絡是為了獲取相關數據，也可稱之為數據采集傳輸層，之后對獲取數據進行相關分析、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據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據，并利用較為人性化的界面將數據反饋給管理人員，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。其主要負責系統管理、茶葉生長管理、視頻監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劃以及種植作業，同時對茶場環境進行監測。也可幫助管理人員通過視頻監控功能，確認茶場中茶葉的發育狀態。

3　物聯網下茶場環境監測系統的具體使用

3.1茶場相關信息數據控制

物聯網下茶場環境監測系統能夠對茶場及其相關信息進行統計、整理與處理，便于工作人員進行查看。物聯網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域、負責各個區域的工作人員、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情況以及工作人員工作效率，并通過所獲得的數據進行規劃。如設計種植計劃，并根據種植計劃安排相應工作。除此以外，工作人員可通過茶場環境監測系統獲取茶葉蟲害的實際情況，并以此為依據申請使用農藥。其二，相關信息數據的管理。茶葉生產不僅包括種植，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節加工時間等數據錄入系統當中。包裝人員在對茶業進行包裝之后，也需將茶葉包裝數量、品類、質量以及實際時間等信息錄入系統當中，便于管理人員進行查看。

管理人員通過系統對上述數據進行監測，便能夠對茶場環境有較為全面地了解，明確茶場的生產能力以及工作效率。若茶葉在銷售過程中出現問題，管理人員也能及時通過環境監測系統了解問題出現的原因，從而使茶場管理更為精細化，提高了管理工作的工作效率。管理人員也可根據系統當中的數據制定相應計劃，如合理安排種植區域，使不同品種的茶葉都可以獲得良好的生長環境，以便增加茶葉產量，提高產品質量。

3.2茶場環境管理

茶場環境監測系統主要功能之一便是對環境數據的監測以及控制，實現這一功能的主要設備為環境數據中心。管理人員通過環境數據中心能夠及時處理各傳感器所上傳的各類型數據，并將處理結果及時反映給管理人員。環境數據中心還具有數據查詢以及成圖功能，管理人員可以利用這兩種功能對茶場實際環境數據進行監控與測量，并通過與以往數據的對比形成趨勢圖，了解近期茶場環境的變化，并根據近期茶場環境變化規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該茶場的風速、氣溫、數字氣壓、溫濕度以及采集時間，管理人員在獲取數據之后，可通過數據對未來氣候進行推算，并根據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濟損失。若管理人員通過系統監控茶場氣溫，且系統顯示氣溫逐漸呈現下降趨勢，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視頻監控

茶場環境監控的主要功能之一便是利用視頻直接對茶場進行監控，確認茶場的實際效果。通過該功能，管理人員能夠時刻監測工作人員的工作狀態，了解茶場實際工作情況。傳統茶場環境監測方式下，管理人員必須至茶場進行監管，但是這樣的監管方式不能保證監管的全面性，監管工作難免會有漏洞。不僅如此，監管人員在對茶場環境進行監控的過程中，還需要消耗大量時間以及資金。而在應用茶場環境監控系統之后，管理人員可通過計算機直接對茶場進行監控，對工作人員進行監督，同時確認茶場茶葉的實際生長狀況。由此可見，該系統的建立不僅幫助企業強化了管理工作，也為企業節省了大量資金。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域茶葉長勢，并對該地區各類環境數據進行分析，確認有利于茶葉生長的因素，并在其他區域建立相同因素。不僅如此，若部分區域出現自然災害或是蟲害，管理人員可通過截圖將畫面保存，作為依據，向上級申請農藥、遮陽網以及資金等對災害進行防治工作，大幅提高了企業的工作效率。

結束語

以物聯網為基礎建立而成的茶場環境監測系統能夠使企業生產水平得到大幅提升，同時也能夠實現實時預警，保證茶葉產量以及質量，提高了企業市場競爭力。不僅如此，隨著茶場環境監測系統的應用范圍逐漸增加，我國經濟水平也會相應提升，實現可持續發展。

［1］郭瓊.物聯網在環境在線監測系統中的設計與應用探討［J］.內蒙古煤炭經濟，2014（5）：13+18.

［2］王化建，劉坤，趙聰聰等.基于物聯網的水環境在線監測系統的研發［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，物聯網技術等方面的研究。

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，移動應用開發等方面的研究。