論無線傳感技術在生態茶園智能設計中的應用研究

林祥德，林 娟，張麗娜

（1.浙江安防職業技術學院，浙江 溫州 325016；2.吉林省撫松縣職業技術教育中心，吉林 白山 134500）

論無線傳感技術在生態茶園智能設計中的應用研究

林祥德1，林 娟2，張麗娜1

（1.浙江安防職業技術學院，浙江 溫州 325016；2.吉林省撫松縣職業技術教育中心，吉林 白山 134500）

隨著社會的信息化、科技化和數字化的加深。人們對信息的傳輸速度和有效性要求越來越高。傳感器出現之后，為人們的生活帶來了許多的便利。信息技術的飛速發展，推動了無線技術的進步，無線傳感技術逐漸形成。與此同時，結合現代社會綠色健康的生活目標，我國茶葉生產領域提出了創建生態茶園的創新思路，這為茶葉生產開辟出一片新大陸。本文基于溫州生態茶園的建設與設計，敘述了無線傳感技術在生態茶園智能設計中的應用，深入研究了以ARM茶園防凍技術、茶園無線傳感環境監測技術、無線傳感滴灌技術。以期實現無線傳感技術與智能生態茶園建設的融合。

無線傳感技術；生態茶園；智能設計；應用研究

1 無線傳感技術的應用與發展

傳感器在工業領域、軍事行業以及家用器械中都有較廣泛的應用，是人們獲取信息和數據的有效途徑。傳感器產生初期，有線傳感技術憑其方便快捷以及高可靠性，贏得了廣大社會群眾的喜愛。但是，隨著人們生活質量及技術水平的不斷提高，不僅對信息的傳播質量和速度要求越來越高，還要追求技術的簡約設計，以求達到節省空間、提高效率、便于安裝、操作及改動的目的。無線傳感技術的簡單快捷、高效快速，使其逐漸發展壯大，并取代了有線傳感技術的地位。

1.1 無線傳感技術的定義

無線傳感技術，又稱無線傳感網絡，是一種新型的傳感器網絡技術。關于無線傳感技術的基本組成大體可以分為以下三類，分別是:數據獲取網絡、數據頒布網絡和控制管理中心。系統組成之間相互配合、兼容協調，共同為實現無線傳感技術的功能做準備。無線傳感技術具有無中心、對等式、自行組織、動態拓撲和多跳路由等多種優勢，這也決定了其操作方便、運用靈活的特點。但是，無線傳感技術仍處于初步研究和推廣應用階段。因此，存有一些不足之處是在所難免的，亟待優化改善，例如無線傳感技術有限的硬件資源和電源容量、傳輸速度受限以及易受外界干擾的安全性問題。

1.2 無線傳感技術構成分析

1.2.1 無線傳感網絡體系結構

無線傳感網絡體系的結構是由傳感器節點結構和網絡體系結構兩部分組成的。傳感器的節點結構，無線傳感網絡的最基本構成單元稱為節點，節點將傳感器與處理單元和通信模塊匯聚起來，借助統一的網絡協議結合，組成一個分布式的網絡，利用這個分布式網絡可以將搜集到的數據經過優化處理后，在無線電波的作用下傳輸給網絡信息處理中心，從而實現無線傳感技術的信息傳輸功能。然后是無線傳感技術的網絡體系結構，由傳感器處的節點、匯聚節點、無線傳輸介質以及網絡端口管理四個部分結合構成。其工作原理可以概述為技術人員在工作領域內隨機安放節點，以便收集信息，信息經由傳輸介質傳遞至端口進行優化管理，最終輸送至客戶端，有條不紊地系統運行。造就了無線傳感技術低功耗、小成本、高適應性的工作特點。

1.2.2 無線傳感關鍵技術

無線傳感技術，有三項技術是不容忽視的，即無線傳感技術的網絡協議制定、網絡支撐技術、網絡綜合管理技術。這三項技術是無線傳輸技術中的核心部分，也是其發揮功用的關鍵要素，所以在推廣無線傳感技術時，必須要做好這三項技術的基礎工作。語義、語法和時序是構成無線傳感技術網絡協議的三大要素，網絡協議為無線傳感技術的運行和傳輸，提供了科學合理的規范和標準。在物理層、網絡層等結構中具有重要的價值，是無線傳感技術工作的基礎和前提。現階段，網絡支撐技術的工作重心，集中在時間及地點定位技術上。地點定位與時間同步技術的出現，為無線傳感技術的精確度和高效性提供了保障。最后，網絡綜合管理技術，其起著控制整個無線傳感系統的綜合作用，確保整個系統有條不紊地運行。

1.3 無線傳感技術在茶樹種植中的嘗試應用

無線傳感技術根據不同的應用功能具有相應的適用傳感器元件。譬如：溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器以及聲音辨識傳感器等，正是因為無線傳感技術功能多變、運用靈活、可操作性強等特點，使得其被廣泛應用在軍事、工業和醫療等領域。茶葉位居世界暢銷商品行列，其社會需求較大，無線傳感技術在茶樹種植過程中的嘗試應用，節省了大量的勞動力，科學技術的引入，提高了茶樹栽培的效率，使茶葉生產的質量和數量都得到了較大的提升，為規模化茶樹種植創造了便利的條件和可觀的經濟收益。

2 溫州生態茶園的智能建設與設計

生態茶園，顧名思義，就是基于生態學原理進行茶樹的培育和管理而建立起來的茶園。在生態茶園里，生態環保是基本目標，園內的管理始終圍繞生態的主題，主張充分利用已有資源，合理配置自然資源，避免能源浪費和環境污染，力求茶葉的天然和綠色健康。下面就從生態茶園的基本規劃設計入手，詳細分析了生態茶園中的茶樹生長環境設計、茶園病蟲害防治設計、茶樹的種植及栽培設計，致力于建設完成智能生態茶園的最終目標。

2.1 溫州生態茶園的基本規劃設計

茶葉作為一種比較天然、健康的作物，成為人們日常生活的首選商品，且因茶葉具有多種功用，譬如既可以作為飲品，解渴祛暑，也可以作為中藥材的重要組成，具有一定的醫用價值。隨著茶葉的社會需求量逐漸增大，一些商家看到茶葉行業有利可圖，茶葉生產企業迅速興起。盡管市場上的茶葉供應量已經能夠滿足社會需求，但茶葉的質量較之前的水平退步了很多。生態茶園的規劃建設，目的就是為了轉變目前茶葉商家只顧盈利，而忽視茶葉質量的不良現象，以期提高茶葉生產質量，迎合綠色健康的社會主題。

2.2 智能生態茶園的設計關鍵

2.2.1 茶樹生長環境設計

關于茶樹的生長環境，最主要的環境因素是水分和土壤。茶樹是種植在微酸性的土壤且喜濕熱，因此在我國南方地區具有大片的茶園和茶山，水分在茶樹的的生長發育過程中發揮著重要的作用，能夠充盈植株，是茶樹進行光合作用的原料，也是蒸騰作用的動力來源，所以生態茶園在選擇園址時，應該盡量選擇在靠近水源，或水分較為充足的地區。另外，土壤是茶樹賴以生存的基本環境，是茶葉獲取營養和能量的重要來源，所以溫州生態茶園的建設過程中，要對茶園土壤的培育和養護引起高度重視，適當進行地表鋪蓋或覆膜以減少茶園水土流失，定期松動土壤保證土壤內的氧氣，合理施肥提高土壤肥力，一切為適宜茶樹生長做準備。

2.2.2 病蟲害防治設計

茶園的茶樹遭遇病蟲害時，茶農們最常采用的防治方法是大量使用農藥、化學試劑。在化學農藥的使用初期，的確能取得不錯的效果，但久而久之，病蟲害對化學試劑產生了一定的抗藥性，繼續使用化肥農藥，不僅使效果適得其反，還會導致大量農藥殘留在茶葉中，最終流向人體，危害人類健康。秉著生態茶園的建設原則，對于茶樹的種植栽培，要充分利用好自然界的規律，采用生物防治，以蟲治蟲、以鳥治蟲，走茶園可持續發展之路。

2.2.3 茶樹的種植及栽培設計

建設生態茶園還要特別注意茶樹的種植及栽培技術，遵循茶樹的自然生長規律。盡量避免人為強制干預，合理密植、適當施肥，保證茶樹生長發育所需的各項營養，定期對茶樹進行修剪和采摘，以便于茶樹的進一步發芽生長，增加茶樹的生產數量和質量，真正實現生態茶園的建設目標。

3 無線傳感技術在生態茶園智能設計中的應用

3.1 ARM技術對茶園防凍控制的應用

茶樹的生長具有一定的周期，一個周期內各個時段茶樹所需的溫度不同，且茶樹生長期對溫度的反應較為敏感，因此，茶農在培育茶樹時，要密切關注周圍環境的溫度，防止天災，發生茶樹受凍害的現象。然而，人為頻繁地對茶園溫度進行測量，是一項既費時又費力且效果不佳的工作。而ARM無線傳感技術的出現，可以充分利用無線傳感技術，在茶園內安裝溫度傳感器，傳感器察覺到周圍溫度的變化情況，通過ARM技術傳遞給工作人員或茶農，這種方式既科學又高效，能夠很好地避免茶樹受凍害的影響。

3.2 茶園無線傳感環境監測技術的實現

智能生態茶園的建設，其本質是充分利用傳感器的敏感性，經無線傳輸技術實現信息和數據的快速傳遞，從而達到高效快速、科學合理的茶樹種植和茶園管理工作。茶樹在整個生長發育過程中受到多種多樣因素的影響。例如：光照、溫度、空氣中的含水量以及土壤肥力等多種因素，因此，茶園的管理是一個艱巨的任務。無線傳感技術的出現，減輕了茶農們的日常管理工作負擔，提高了工作效率，各種傳感器各司其職，獨立管轄各自的工作范圍，及時匯報給茶園管理者，簡化了茶園環境檢測和管理工作，有利于茶葉的高產量和高品質。

3.3 茶園無線傳感滴灌技術的嘗試

生態茶園中無線傳感技術與農田滴灌技術的結合，取代了人力茶園灌溉工作，既節省了大量的勞動力，還提高了茶園生產效率，盡可能實現茶園的自動化管理。經過科學合理的計算以及精確控制的滴灌技術，為茶樹的正常發育和快速生長提供足夠的水分，與人為灌溉相比，茶園采用無線傳感滴灌技術更適合茶樹的生長發育，同時節約水資源，契合了生態茶園地位建設目標。

4 結論

無線傳感技術是標志著現代社會科技進步的重要標志，它在工業生產、軍事訓練和居民生活中都具有重要的應用價值。本文探究無線傳感技術在農業方面，特別是智能生態茶園的建設中的應用，介紹了ARM茶園防凍技術、無線傳感滴灌技術和無線傳感茶園環境檢測技術，以上三個實例為無線傳感技術在生態茶園的智能建設上的應用提供了有利的保證。

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[2]劉瑞玲,李祥林.無線傳感網絡研究與應用綜述[J].電腦知識與技術.2010(12):198-200.

[3]林新堅,黃東風,羅濤.生態茶園建設技術模式與應用效果分析[J].農業環境與發展.2012(5):61-63.

2016年度溫州市科協軟科學研究課題“無線傳感網絡在城市信息化建設中的應用研究”（項目編號：KX2016B-06）及浙江省教育科學規劃基金資助項目（項目編號：2016SCG188）階段性成果。

林祥德（1977-），男，江蘇連云港人，碩士研究生，講師、工程師，研究方向：無線通信技術、職業教育。

林 娟（1976-），女，吉林白山人，本科，一級教師，研究方向：通信技術、職業教育。

張麗娜（1980-），女，浙江溫州人，碩士研究生，副教授，研究方向：數據挖掘、圖像處理技術。