淺析無線傳感器網絡在智能茶園環境監測及信息采集處理中的應用

張育人

（寶雞文理學院，陜西寶雞 721013）

1 無線傳感器網絡概論及現代化應用

1.1 無線傳感概論

無線傳感網絡是在微機電系統發展下，能夠與互聯網進行有線甚至無線連接的高度智能傳感網絡。無線傳感廣泛應用于智能交通、環境監控、信息監測及采集等各個方面。在現代茶葉農產品冷鏈物流模式下，為節約物流成本，保障茶種的運輸質量，茶企通過設置無線傳感網絡，能夠對交通進行實時監測，并且能識別和預測擁堵情況，為茶葉的物流運輸提供最快捷的線路規劃。無線傳感網絡至少為各茶葉市場的物流運輸降低了百分之十二的交通成本，并在時間上提高了百分之三十以上的效率。由此可見，無線傳感能夠為茶葉市場創造出更高效快捷的運輸管理模式；同理，將無線傳感網絡應用在茶鄉及茶園的管控中，也能夠最大限度地保證質量、降低成本，實現高度智能的現代化茶園。基于此，現代茶園正在逐步引進無線傳感技術。

1.2 信息采集應用

信息采集應用是無線傳感網絡器除了監測管控之外的另一大智能技術。隨著茶文化的普及，各大型茶企蓬勃發展，中小型茶企業也正蓄勢待發。市場競爭下，大型茶企的信息泄露狀況時有發生。基于此，各茶企開始引進無線傳感器網絡技術進行信息采集處理以及即防護系統監測。無線傳感網絡的通信鏈接不如有限網絡具有可控性，因此設計者在進行設計時對信息安全問題尤其重視。無線網絡傳感都會配備相應的網絡密匙，保證其信息傳輸時的機密性與完整性。茶企關于茶葉培育技術、茶葉土壤成分監測數值以及茶企財務管理等重要文件資料，在經過無線傳感網絡的信息采集與處理中，幾乎沒有出現過信息泄露或流失的情況。并且無線傳感技術下的信息處理，還能進行自動識別整合，將零散的數據資源有計劃的進行分類，便于茶企工作人員對數據進行人工分析。

1.3 智能環境監控

無線傳感器網絡不僅在智能交通監控上有強大的效用，在各類環境下也能夠進行實時監控及智能管理。目前為了進一步加強茶葉的培育質量、實現高度智能化茶園管理，無線傳感網路在茶園的智能監控上多有應用。一方面，茶園的整體管理可以通過無線傳感進行遠程監控。在缺少人手時，部分高端茶園還能夠通過無線傳感人工智能技術，自動識別茶田實時情況，進行水利澆灌或大棚移動遮陽等等。另一方面，無線傳感技術能夠通過監測土壤數值，精確分析茶種在某一溫度和環境下的最優生長環境。通過數據信息的實時采集和有效分析，保障茶葉的高質量種植。并且，無線傳感技術能夠觀測到人肉眼觀測不到的微信息，通過實時監測，能夠有效防止茶病蟲害和澆灌過多產生的茶葉種植狀況。然而由于無線傳感器的技術性要求極高，現階段的茶園分布還不普及，僅在個別高端茶種種植基地有所開發。

2 茶園環境監測及信息采集處理分析

2.1 監測系統時效性分析

現階段的茶園環境監測系統還只是通過傳統的計算機感應系統進行有線網絡監控。首先，監測系統上屏幕顯示的實時性狀況與茶田的實時性狀況有十秒以內的誤差。然而，微小的誤差也會造成不良后果。在進行員工手控茶園澆灌時，因視頻和數值誤差，經常會導致澆灌過多的狀況。既浪費了水資源，又讓茶葉土壤過于飽和，產生多水環境，不利于茶葉的生長。其次，有線傳感網絡的線路需要不停維護，因使用時間久而產生的網絡故障較多。現階段的茶園設備維護費用高，信息采集與監測也因線路故障問題多有遲緩。最后，傳統茶園監測系統無法對茶的根莖及土壤的細微成分進行監測分析。綜上，茶園的環境監測系統時效性較差。基于此，必須將無線傳感器技術引入茶園，對現有茶園系統更新換代。

2.2 信息采集安全性分析

茶園內相同茶種的不同種植方式，都會影響茶葉堿的成分含量以及茶土壤的微量酸堿元素。通過不同種植方式下不同茶葉信息的收集和分析，才能夠掌握到種植茶葉的最佳方式。對于高度智能茶園來說，不僅無線傳感設備是一大市場競爭力，在此技術下的茶園信息收集與整合也是各茶園競爭中的關鍵因素。因此，信息采集的安全性至關重要。面對每日的大量觀測數值，以往的傳統數據庫無法對其進行有效保存。在數據庫膨脹的情況下，只能進行多個數據庫的建立重組。這就造成了工作人員在進行信息分析時的片面性。除此之外，傳統信息收集無法對所有微觀信息進行分析，都是靠茶葉研究人員根據數據人工分析后再錄入。人工研究的整個過程無法受到信息安全管理的保護。茶園的獨創性種植數值及技術的安全性受到威脅，茶葉信息的泄露也會造成整個茶葉市場的紊亂。基于此，必須在茶園引入無線傳感技術，高度保障茶園茶種觀測數值的信息安全。

2.3 智能管控可行性分析

現階段的茶園管理還處于“半智能”管控狀態，即人工操控智能設備。在茶園的有限范圍內，人工管控能夠起到一定的效果。當茶園無人看管時，有線網絡的弊端便顯現出來。工作人員無法遠程進行操控，而茶園內的智能設備也沒有主動識別操作功能。鑒于茶園面積大、茶葉工作人員配備不足等問題，茶葉管理失誤多有發生。茶葉因“間歇性管理”，無法持續健康生長。在大部分生產普通茶種的地區，其茶種的普適性本身就沒有市場競爭力，加之管控不到位，茶種的質量下滑，市場占有率下降。茶基層市場無法得到充分的盈利保證，會引發整個茶葉市場的不穩固。由此可見，傳統智能管控效果不可行，其方式無法在現代化的高度智能農產品市場下獲得自有競爭力。

3 無線傳感網絡在智能茶園中的應用

3.1 高敏感監測實時性

無線傳感網路作為環境監測的熱點技術，具備目前為止的最高監測系統。將無線傳感技術應用在智能茶園中，能夠零誤差地對茶園的各個方面進行實時監測。首先，無線傳感技術能夠采集茶園的溫度、濕度、光照，經過測算對茶園的整體環境進行分析。其次，采集土壤微量成分元素，來控制施肥和澆灌量的大小。通過對土壤酸堿度及周遭環境的物質檢測，還能夠準確預測出未來天氣，從而結合當下情況，判定茶田需求，并且提前做好惡劣天氣的預防措施。無線傳感網絡，“傳感器”設置也十分精細快捷，很少出現傳感器損壞而造成的監測延遲情況。

3.2 防復制數據機密性

一方面，參考防復制USB的功能，無線傳感技術也有防復制的機密數據系統。在進行實時監測后的信息采集與整合下，其數據只有內部工作人員能夠從內部的互聯網終端上看到，即“訪問控制”。只有合法進入數據庫的，才能夠觀看數據。即便有內部工作人員想復制數據也無法完成。反之，在內部數據入侵后，有自動銷毀功能；并且在檢測出入侵退出后，銷毀數據能夠自動還原。無線傳感技術的“魯棒性”能夠適應各類網絡安全攻擊，保障數據的完整。除此之外，無線傳感器在信息整合中還能夠自動生成分類，加入計算機數據，進行模擬人腦的智能分析。避免了人工分析時產生的“疲勞性誤差”。

3.3 多系統設置靈活性

無線網絡傳感器通過無線通信方式形成了“多跳自組織網絡”。在此系統下，茶園的智能管控能具備高度的靈活性，不需進行復雜的人工操作。在人工操控時，系統能夠根據實時狀況對人工操控提出合理建議；在無人操作時，系統也可以自行對茶園各類設施進行管控處理。面對突發緊急情況，無線傳感器系統通過模擬人工智能技術，直接對當下情況進行辨別，并靈活調控設備，從而進行有效解決。由此可見，無線傳感技術是一個具有“整體性”的管控系統，它避免了傳統系統中的固化呆板模式，能夠實現現代化茶園的高度智能管控。

4 結論

通過高敏感的實時土壤監測、防復制的信息數據采集以及高度無人化智能管控系統，茶田管理能夠實現科學性、技術性以及安全性的統一。在無線傳感網絡的逐漸覆蓋下，我國各茶田的品質得以保證，管理也無需太多人手。茶葉市場能夠在科學技術的扶持下，穩定健康的進行發展。

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