茶產業物聯網信息服務系統的構建探討

吳冬（浙江長征職業技術學院，杭州市 310023）

?

茶產業物聯網信息服務系統的構建探討

吳冬
（浙江長征職業技術學院，杭州市 310023）

物聯網信息服務系統對茶產業管理是整合了基礎設施層獲取的海量數據來面向實際的茶產業物聯網應用提供跟蹤、監測、和控制等信息服務的關鍵平臺。基于對茶產業發展的全面數據的存儲、預處理、挖掘與分析，對茶產業物聯網信息服務系統的安全性、隱私保護以及可信性方面進行研究探討。

茶產業；物聯網；信息服務系統；構建探討

近年來隨著物聯網技術的深入發展和推廣應用，在農業領域物聯網信息服務系統也開始有著越來越廣的發展空間。其中，茶產業因為涉及生產數據信息容量較大，銷售渠道范圍較廣以及茶園生產基地全面應用現代化生產技術等特點，被優先作為物聯網信息服務系統的推廣示范產業點，希望通過茶產業物聯網信息服務系統的良好應用對農業領域起到一定的示范效用，從而在整個現代化農業的生產鏈條中使物聯網信息服務技術實施全面開展與普及應用。

物聯網信息服務系統對茶產業發展主要運用了現代無線傳感器網絡技術、GPS全球定位技術以及遠程聯網全面監控技術，同時，從環保、低能耗的設計理念中更加靈活的運用了信息技術的手段。現代化的物聯網功能將對茶葉生產、儲運以及銷售流通環節進行有效的管理，從而更加合理地實現對茶葉生產、各項信息數據有效傳輸與共享；對茶園生產基地、茶葉加工、包裝、儲運、流通全過程的實時監控、智能定位、跟蹤實行有效管理。茶產業物聯網信息服務系統的設計、建設與應用會進一步優化茶產業的科技創新環境，推動茶產業的可持續良性發展，同時，保障茶葉產品的質量安全、全面提高茶產業生產和管理水平等有著劃時代重要意義。

1　茶產業物聯網信息服務系統的主要內容

物聯網信息服務系統對茶產業的管理是通過無線傳感器網絡技術、GPS全球定位技術以及遠程聯網進行綜合管理，主要是信息服務系統的組建，通過無線傳感技術、自動識別與跟蹤技術及網絡（3G）有效的將茶園生產基地以及茶葉存儲運輸過程中的所有信息和環境變化的參數通過無線傳感技術及網絡進行信息的綜合匯集、轉發、遠程共享及其交互控制，這樣就可以實現茶產業更加現代化以及便捷化的生產服務以及管理。物聯網信息服務系統對茶產業管理的主要內容要包括以下四個方面：

1.1茶葉生產數據信息基礎設施層

因為茶產業所有生產加工環節涉及茶葉基礎數據信息容量過于龐大和復雜，需要利用物聯網信息服務系統的基礎設施層的各種感知設備來對茶園生產基地的各種基礎生產條件和茶葉種植進行信息感知，然后利用現代網絡技術將感知獲取的海量茶葉生產數據傳輸至茶產業物聯網數據中心，通過茶產業物聯網信息服務系統有效地對各項茶葉基礎生產數據進行存儲、預處理、深入挖掘和理性分析，為提高茶葉生產效率提供科學合理的指導意見。

1.2信息管理系統對茶園生產基地的管理

物聯網信息服務系統通過無線傳感器網絡技術、GPS全球定位技術以及遠程聯網對茶產業管理對于茶園生產基地的數據及信息管理可以有效的實現茶葉生產基地的數據自動收集和信息的歸類處理，同時還可以實現對茶園生產基地智能管理進行自動感應識別，整個茶服務管理系統可以有效的監測茶園生產基地的相關環境影響變化如溫度、濕度、土壤PH參數的變化、空氣污染程度等；并對環境變化參數的波動進行及時預警監控。舉例來說，當茶園生產基地的溫度與濕度、土壤PH等參數超出合理區間范圍時，信息管理系統就會通過物聯網無線傳感技術手段進行快速地跟蹤及預警。物聯網信息服務系統對茶產業的管理，還融合了茶園遠程的智能視頻監控系統，方便于茶葉生產種植專業遠距離的實時生產監控，這種智能監控對于防治茶葉病蟲危害、提高茶葉成品率、降低茶葉種植生產風險都有著非常現代化的意義。

1.3信息管理系統茶葉產品儲運管理

茶葉產品儲運信息管理系統對茶葉的合理儲存和效率運輸起著關鍵性的作用，能夠有效地保護和提高茶葉成品的質量以及品質。通過物聯網的傳感技術可以對茶葉產品的儲藏環境和運輸條件進行數據審查和信息檢測，一旦超出理想的儲運環境條件時，物聯網信息服務系統就會自動打開聯動設備進行調節，達到最有效的管理效果。同時在茶葉的實際運輸過程中系統也可以通過GPS定位系統和物聯網的智能箱柜技術來有效控制整個茶葉運輸車廂的溫度與濕度條件，從而有效地保障茶葉在儲運過程中的品質，減少茶葉的實際損耗。

1.4物聯網信息服務技術對茶產業管理的平臺構建

該平臺采用物聯網射頻識別電子標簽技術以及數據庫認證管理系統，對整個茶葉產品的生產、運輸、流通過程進行智能化識別、定位跟蹤以及監管。對于整個茶產業來說，也可以通過對這個信息服務技術平臺的流程化管理來充分實現茶葉產品流通過程的成品調配與質量防偽，如此，茶葉產品的消費者也可以通過防偽標簽或二維碼核準效驗查找茶葉產品的原生產地、質保及生產日期等相關信息。通過這種方式對整個茶產業的質量品質以及消費者的合法權益進行保護，促進茶產業的發展更加健康化和良性化。

2　茶產業物聯網信息服務系統的數據處理

茶產業涉及到的生產信息數據量龐大，而且茶葉從種植培育到最后成品運輸的整個流程體系繁瑣復雜。茶產業所涉及數據不僅形式多樣，分布在不同的茶產業鏈位置，而且整個數據收集過程還會受到外界環境影響，因此一般情況下茶葉生產運輸中會出現很多數據處理錯誤，對生產信息的把握不準確和對數據的獲取失準而造成不必要的浪費和損失。而物聯網技術下通過各種基礎設施的信息感知以及后期信息管理系統的數據處理，對茶葉生產數據的獲取滿足了海量、異構、高維、立體、時間序列相關和空間位置分散等特點，處理起來具有優勢和便利。對茶產業生產各項指標信息的數據存儲是物聯網信息服務系統最核心的一個優勢，傳統的數據存儲技術和數據管理系統能夠儲存的信息數據是有限的，根本不能為整個茶產業鏈構建一個統一的基礎數據信息庫。而茶產業物聯網信息服務系統的數據信息庫可以對海量的茶葉生產信息和環境參數進行收納與整理，同時物聯網快速有效的現代信息化技術還能進一步節省數據存儲空間和提高存儲效率，從而能夠對茶產業的每一個生產、管理、流通環節提供最準確和可靠的數據信息。

茶產業物聯網信息服務系統在數據的收集、存儲、預處理和整理分析上采用了無線傳感器網絡以及RFID海量數據存儲處理技術，實現了無線信息傳輸與數據的一對多網絡化服務效應，并在此基礎上實現了全局數據存儲位置最優化處理，從而能夠進一步實現對茶產業有用信息的數據挖掘和深入分析，為整個茶葉產品的生產流通過程提供準確的方向和定位。

3　物聯網信息服務系統對茶產業的安全保障

物聯網信息服務對于茶產業的系統運行來說，離不開智能有效的安全保障機制。茶產業物聯網信息服務系統是一個相對開放、信息交互頻繁的茶葉生產數據處理應用中心，所以對茶葉相關信息數據的安全、隱私保護和可信性必然會有更高的要求和標準。確保茶產業物聯網信息服務系統的安全、可靠，是物聯網技術向農業領域大規模推廣應用的重要前提，也是促進更多產業和行業接受物聯網信息服務的必備條件。

物聯網信息服務系統對茶產業管理涉及到大量茶葉生產的關鍵性信息數據，而在數據收集、處理以及信息快速傳遞共享的過程中必然會面臨來自網絡的許多安全問題，包括傳感器襲擊、傳感器異常、無線電干擾、數據信息安全、黑客入侵以及非法授權等，使得茶產業物聯網信息服務系統中無處不在的數據傳感設備和頻繁且廣泛的信息服務交互面臨著重大的安全威脅。所以應該從保護茶產業鏈所有終端用戶隱私數據的角度全面考慮不同類型的安全問題，基于多方計算，采用不同安全等級的物聯網保護策略，并在此基礎上，討論密鑰管理機制，通過有效的認證和訪問控制以及茶產業信息數據入侵檢測來充分確保茶產業物聯網服務信息系統的安全性和可信性。

4　茶產業物聯網信息服務系統的架構和功能設計

物聯網信息服務系統對茶產業的管理是提供茶產業鏈所有生產信息、加工信息以及流通運輸信息的服務技術平臺，也是物聯網信息技術服務系統在農業生產領域的重要推廣。物聯網信息服務系統對茶產業管理底層面向大量的茶葉生產、環境、加工、倉儲、運輸、銷售等環節信息數據及共享，頂層面向廣泛的茶產業應用領域，是現代茶產業進步與技術拓展的重要信息服務形式，因此對茶產業物聯網信息服務系統架構和功能設計的研究有著重要的意義和價值。

物聯網信息服務系統對茶產業的管理平臺，主要由傳感數據信息采集、控制、信息通信、分布式管控、數據存儲、信息預警、產品防偽等多個子系統組成。（1）傳感信息數據采集與控制：目前茶園栽培輔助系統主要采集的數據信息包括空氣中的溫度與濕度、光照強度、土壤PH值、降雨量等茶葉培育種植的環境信息以及澆水時間長短、每次水量控制、化肥節點配置、種植技術檢測等生產技術信息，相關工作人員可以遠程通過互聯網登錄茶葉管理數據平臺進行實時數據的獲取和檢測，并將有用的數據信息進行儲存等待進一步的預處理和詳細分析。此外，還可以通過物聯網信息服務系統對茶葉的生產種植設置條件控制，一旦基礎設施傳感器監測到的茶葉信息條件與控制標準不相吻合時就會以預警的方式及時提醒工作人員，方便對茶葉的生產培育情況及時做出預處理。（2）采取多模態身份認證模式：這一子系統能夠有效提高茶葉產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登錄茶產業物聯網信息服務系統的用戶進行身份檢測，一旦發現物聯網信息服務系統中沒有儲存的身份記錄就會立刻終止該用戶的信息訪問，以防止茶葉生產相關信息的丟失和泄漏。（3）采取靈活的通信手段。茶產業物聯網信息服務系統支持全開放頻段的無線通信，結合用戶使用的現場情況擴展支持各種現場的通信方式。茶產業物聯網信息服務系統還能夠根據用戶對茶葉生產數據的不同使用需求來進行通信方式的有效搭配與組合，確保茶葉生產信息的高效傳輸和有效使用。（4）采取RFID與WSN的融合。RFID側重于對用戶的身份識別，能夠有效實現對系統登錄用戶管理，但是RFID系統具有讀寫距離有限、抗干擾性不強、實現成本較高等缺陷，為此茶產業物聯網信息服務系統采用了WSN技術與RFID相融合，WSN側重于組網，通過網絡的構建可以有效解決距離、干擾以及成本較高等問題，可以在網絡內自由地進行茶葉生產數據信息的效率化傳遞，同時還對每一個數據信息進行有效的節點標識，最大限度確保整個茶產業物聯網系統的安全與穩定。

5　結語

隨著RFID技術、無線傳感器網絡技術、GPS全球定位、網絡技術以及智能收集技術的進一步發展，物聯網信息服務系統會對整個社會的生產生活方式帶來更加深遠的變革。同時通過物聯網信息服務系統在茶產業中的有效應用，可以積累重要的經驗和應用方法，為以后整個農業領域生產過程的物聯網技術推廣和全社會范圍內的物聯網信息服務系統普及都帶來積極的作用和意義。

［1］柳平增，王秀娟，馬鴻漸等.生姜產業鏈物聯網信息感知系統研究［J］.農業機械學報，2013（12）：204-208+197.

［2］董新平.物聯網產業成長研究［D］.華中師范大學，2012.

［3］雷雅琴，龔曼莉.基于物流、信息流、價值流與資金流等視角的物聯網商業模式體系分析［J］.物流技術，2015（13）：70-72.

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