大數據背景下茶產業鏈物聯網信息服務系統的設計與實現

宋蘭霞，周作梅

（凱里學院大數據工程學院，貴州凱里 556011）

我國作為全世界最主要的茶葉出口國之一，近些年，無論是國際市場需求的提高還是國內需求的提升，都極大地推動了我國茶產業的發展，這也使得我國茶葉的種植規模逐年提升，茶產業甚至已經成為各地經濟發展的主要支柱產業。但是也要看到，我國是茶葉大國，但是并非茶葉強國，我國茶產業在很多方面都較為落后，尤其是在信息服務上面，很多地方仍然延續過去小農經濟時代的模式，尚未形成統一聯動、信息共享的產業鏈物聯網信息服務系統。因此，在大數據的背景下，就不妨充分發掘大數據技術對物聯網建設的積極作用，通過新技術的運用、新平臺的搭建，對傳統茶產業鏈進行現代化改造，建起了科學實用的茶產業鏈物聯網信息服務系統，為我國茶產業的高質量發展提供堅強的信息服務保障。

1 茶產業鏈物聯網信息服務系統的關鍵技術和方案

大數據技術是茶產業鏈物聯網信息服務系統的核心部分，是其產生效果的重要驅動力。何謂大數據？一言概之，其指的是在較短時間內無法用常規技術和工具對一定范圍內數據內容進行收集、整理、儲存和分析的數據。大數據的特點主要體現在其種類豐富、數量內容巨大、變化速度較快、單位數據價值較低等方面。

1.1 基于MapReduce的非關系數據分析技術

在現有的大數據技術當中，用途較為廣泛的，具有一定代表性的技術是MapReduce，這是一種源自國外的非關系數據分析技術。其特點是能夠在較大范圍內進行使用，并且運用起來較為簡易。因此當前很多非大數據專業的領域，會優先選取此類大數據技術。我國茶產業是一項傳統產業，無論是產業本身的特點，還是該行業從業者的實際情況，都較為適用此類大數據技術，一方面是容易上手，另一方面因為其為主流的大數據技術，在運營、維護等方面的成本都較低。

1.2 基于SOA架構的云服務技術

大數據需要一定的云服務技術作為支撐，而SOA架構作為一種較為普遍的軟禁體系架構，在構建物聯網信息服務體系中有著很好的優勢。SOA架構與其它形式的架構相比的獨特之處，就在于其能夠為大數據提供一系列相互獨立的服務。而每一項服務都有著自己單獨的輸入與輸出接口，這是SOA架構最為獨特之處。這也就意味著，將其運用于大數據技術與物聯網系統的構建當中，能夠使物聯網中的各個功能既可以相互聯系，又可以各自獨立，具有很強的實用性和獨立性。SOA架構的云計算技術，一方面能夠進行并行運算，可以將海量的數據內容按照一定的規律和方式來并行計算，使其結果更具規律性，能夠讓人從中發現數據本身所蘊含的一系列規律，從而更好地讓數據服務于產業的發展。另一方面，其可以進行分布式計算，能將海量的數據根據不同的內容分成不同的部分，并根據其內容大小和計算難度，智能地分配給不同的計算機來分析和處理。這種計算方式能夠大大節約數據分析和計算的時間，提高系統運行的效率。

1.3 物聯網信息服務系統中的物聯網技術

物聯網是一種基于互聯網的系統，其本質上是將物與物進行連接，把全球不同地區、不同物品都與網絡進行連接，將身處物聯網之中的物品的各種信息進行分享和交互，進而通過網絡實現物與物之間的信息交換、智能化管理、監控以及跟蹤等功能。物聯網技術在茶產業鏈中的應用十分廣泛，可以應用到產業鏈的各個環節當中。從物聯網技術的現狀來看，傳感器網絡技術、二維碼技術和智能終端技術是物聯網技術應用到茶產業鏈中的主要技術。

傳感器網絡指的是將傳感器節點進行科學的布置，將其有機分配到不同的監測點，然后通過網絡技術將其組建成一個高效運轉的網絡。如此，不同監測點的數據便能通過傳感器節點進入傳感器網絡。當傳感器網絡收集到大量的數據后，后臺便會自動進行數據的整理、歸類、分析以及管理等工作。從現實來看，傳感器網絡可以大規模地應用到茶產業鏈的上游環節，如茶葉種植、采摘、制作和儲存，一方面可以及時監測和管理茶葉的生長、儲存等情況，讓茶企更好地控制產品的質量，另一方面更是能通過對數據的分析，對茶葉的生長等情況有更加深入的了解，為企業技術改造提升提供有價值的參考。二維碼技術則是當前一種較為流行的物聯網技術，其能夠通過黑白相間的圖形來記錄物品的數據，并能夠利用手機的掃碼功能讀取數據。二維碼技術能夠大規模地運用到茶產業鏈的儲存、運輸以及銷售環節，通過為每一件物品生成唯一的身份識別二維碼，讓廠商更加便捷地進行物品的管理，同時也能讓消費者更加迅速地知道產品的各種信息。

2 茶產業鏈物聯網信息服務系統的設計與實現

2.1 茶產業鏈物聯網信息服務系統的總體實現方案

在該系統當中，茶企業物聯網基礎設施建設是重要的基礎所在。物聯網既需要“仰望星空”，利用各種現代化的信息技術讓其連接萬物、溝通世界，又需要“腳踏實地”，踏踏實實做好基礎性的工作，為其高效運轉提供堅實的基礎設施保障。在茶產業鏈的物聯網信息服務系統中，基礎設施建設必不可少。譬如說，在茶葉生產環節，通過在茶園內部建設物聯網基礎設施，搭建起物聯網信息監測、收集和分析系統，可以將茶園內部的實時溫度、濕度、土壤、茶葉生長等情況在第一時間進行采集和分析，這樣就能讓工作人員在后臺對茶園的各種信息有足夠的了解，以便于其作出各種應對措施。這對于茶葉病蟲害的防治有著很好的作用，從現實看我國不少茶園在病蟲害的防治上的技術較差，單憑自己去分析和防治的效果并不是太好，而倘若有了物聯網基礎設施，則可以第一時間將茶葉的病蟲害通過網絡擴散出去，以此得到全國乃至全球一流專家的判斷，并作出最優治理方案。

2.2 云計算綜合服務平臺建設亦是茶產業鏈物聯網信息服務系統設計的重要內容

該平臺建設包括兩大方面，一是應用軟件的開發，二是云計算平臺的硬件建設。先來看應用軟件的開發。一般而言，類似于茶產業鏈的物聯網應用軟件開發，最佳選擇是SOA的平臺架構，其優勢在與開發成本低，靈活性高以及響應速度快。同時，該技術的平臺架構還能夠為企業提供功能模塊的個性化定制功能，會根據茶產業鏈的特殊情況進行應用的定制服務。如此便能使其更加符合茶產業鏈的實際情況，能讓傳統的茶產業更好地融入到大數據背景下的物聯網系統當中。

2.3 茶產業鏈物聯網信息服務系統的設計與實現的整體系統建設方案，應當包含產業鏈的各個部分，無論是縱向的方面還是橫向的方面都應當被囊括進去

從實際看，我國南方一些發達地區的茶產區已經開始著手建設全產業鏈的物聯網信息服務系統，并取得了一定的成效。從他們的經驗我們可以得知，該系統的建設應當包含智慧茶園的管理平臺，來對茶葉的種植、生產和采摘等環節進行智能化、信息化的管理分析；應當包含智能配送平臺，來對物品的配送進行全過程的監測和管理，并且通過對配送目的地的需求情況，合理分配產品配送的數量和速度；應當包含智能追溯平臺，來對產品的銷售情況和顧客的反饋在大數據的層面進行智能分析，以便企業在第一時間掌握銷售環節的真實狀況，從而對產品的種植、生產做出科學有效的調整改變；應當包括電子商務平臺，這樣就能夠通過網絡來銷售商品，并且能將市場端的各種信息納入到大數據當中，讓企業能夠對市場的情況有充分的認識，進而對產品的包裝設計、價格和種類進行有針對性的變化，從而更好地滿足市場和消費者的需求。

2.4 茶產業鏈物聯網信息服務系統的平臺架構設計應當從傳感層、網絡層、數據服務層、應用層和訪問層等五個層面進行科學合理的設計

傳感層應當包括視頻監控、控制器、傳感器等設備，其屬于茶產業鏈物聯網信息服務系統的上游層面，主要是對茶葉的生產和種植等進行科學及時的監控和管理，進而實現智能化的管理，如智能調節濕度、溫度，智能精準噴灌等。網絡層主要處理感知層所搜集來的大數據，通過網絡技術將其匯總，當前網絡層所采用的技術手段主要包括無線蜂窩通訊技術和有線傳輸網絡技術。數據服務層主要是針對大數據進行整理，根據其內容和所應用的方向，分門別類進行儲存和管理，以便于后續工作的高效率開展。應用層則是物聯網與產業相結合的層面，其能真正將大數據技術應用到產業的發展當中，讓數據服務于產業的各個環節和層面，實現茶產業鏈的智能化、信息化管理和運轉。訪問層則是該系統的具體呈現層面，其主要體現在兩方面，一是內部訪問層，如企業的管理系統，能通過合理的系統頁面和功能設計，提高企業的運行效率。二是外部訪問層，主要體現在企業與經銷商和消費者之間的互動上，企業通過電商平臺，或是自己開發的電子商務平臺，來對自己的商品進行全方位的展現和銷售。

3 茶產業鏈物聯網信息服務系統的應用效果

茶產業鏈物聯網信息服務系統的建立，必然要耗費一定的資金和精力，對于一些茶企來講應該是一筆不小的負擔。但是其所帶來的效果從長期看是值得的，該系統的應用效果主要體現在以下幾方面。

一是可以提升茶葉的畝產量，讓企業在上游環節有更高的收益。因為物聯網信息服務能夠對茶葉種植生長進行全過程的監控和管理，能讓茶企從科學的角度去施肥、灌溉，并合理控制茶園的濕度溫度等，從而最大程度提高茶葉的畝產量。二是能夠提高茶葉加工的效率和收益，讓企業能以較小的投入換來更大的產出。物聯網信息服務系統改變了過去那種傳統的生產模式，其能夠將來自市場端以及其它層面的數據進行智能分析，從而對自己的生產進行最優處理，讓產品更加符合市場需求。三是可以通過標準化和精準化的物流配送系統，來對產品的儲存、配送進行科學的監測和管理，在最大程度上降低產品的損耗。同時還能夠減少這些環節中的人工費用，在很大程度上降低企業的人力成本支出，讓企業輕裝上陣，提高在行業中的競爭力。

此外，茶產業鏈物聯網信息服務系統的效果不僅能提高單一企業的效益，更是能對我國茶產業的高質量發展產生極大的助推作用。因為產業鏈中的云平臺能夠連接整個茶產業的大小企業，一方面能夠促進行業的信息共享，讓身處其中的企業都能從互動和信息交換中了解到行業的前沿動態，從而更好地促進整個行業的整合與發展。另一方面，很多新技術和先進管理模式也能夠通過物聯網信息服務系統推廣到整個行業當中，讓那些地處偏遠地區的小茶企利用大數據技術和物聯網平臺，迅速得到技術和經驗上的支持，從而彌補其在資金、區域等方面的劣勢，讓我國茶產業得到全方面的繁榮發展。