基于物聯網技術的茶園灌溉節能監測平臺的設計

康俊霞

（張家口職業技術學院，河北張家口 075000）

1 物聯網技術下監測平臺發展現狀

1.1 物聯網技術概論

物聯網技術是以互聯網為核心和基礎，進行物物信息交換和通信的計算機技術。物聯網與互聯網的區別是摒棄了計算機PC終端系統，而采用嵌入式系統及配套傳感器。物聯網將“網絡”與“物品”相聯結，只要是聯網的設備就能進行數據監測和人為控制。目前，智能家居時代逐步進入人們的生活之中，各類大型廠房設備、家庭電器等都嵌入傳感器和互聯網聯結。因此，物聯網的技術前景發展較好。但由于現階段智能設備還不普及，并且人們以往的設備使用習慣短時間內無法改變，所以，現今物聯網技術不像當初互聯網一樣，能呈現出爆發性的應用發展。經物聯網使用調查報告顯示，百分之七十的使用者認為物聯網智能傳感監控僅僅是以往設備使用感的“錦上添花”，達不到硬性需求的標準。只有百分之三十的用戶群體認為物聯網促進了生活品質。物聯網技術還需繼續發展和升級，讓普通用戶形成物聯網設備使用習慣。

1.2 計算機集群監測平臺

計算機集群是通過無數個高密度計算機軟件連接起來的高端技術。計算機集群下的監測平臺，能夠對設備進行全方位監測并對數據進行分析優化。在茶園灌溉節能監測平臺中茶園的面積廣闊，傳感器設置分散，需要以龐大的計算機群作為后部力量，才能夠對大面積的茶園土壤水分及灌溉用水進行實時監測，目的是得到最準確的數值。并且計算機群下實時監測速度同步性及監測結論分析輸出的速度比單個計算機要快。但計算機集群的體系構建復雜、費用昂貴。因此，大多只用于高級茶種茶田的監測，而我國計算機集群研究組正在不斷創新，改良計算機集群的硬件設施可以降低計算機集群的使用成本。

1.3 物聯網監測平臺應用實例

物聯網監測平臺在二十世紀末被提出，在二十一世紀初得到發展。因此，物聯網監測平臺的多應用在現代高科技產物和常用電子設備上。首先，物聯網技術對國家做出了巨大貢獻。其技術應用在敵情監測、公共安全監測等方面，為我國的軍事安全和居民的人身安全提供了保障；其次，物聯網技術為人們的日常生活提供了便利。小到樓宇照明管控、智能消防監測，大到食品安全監測、重疾護理監測，都有物聯網傳感監測技術的應用。在大眾進行交通出行時，交通實時監測能為人們合理規劃路線，避免擁堵區域；最后，物聯網幾乎在所有大型基礎設施建設上都設置有監測平臺。在大壩水利、電路電網、橋梁公路等方面，物聯網技術不僅對設備本身進行監測，實時報備修復問題；還對基礎設施外的環境和建造基礎設施的目的成果進行監測，這大大提高了基建的使用性和政府人員管控的便利性。

2 物聯網技術下茶園灌溉節能監測平臺設計分析

2.1 智能感應灌溉系統

物聯網技術下的茶園灌溉節能監測平臺，自設智能感應澆灌系統。澆灌方式摒棄了以往的淹灌和漫灌，而采用滴灌和噴灌。一方面，通過物聯網云計算的技術解析，得出茶園所需水分的數值后，監測平臺對噴灌和滴灌的出水量進行微調灌溉；另一方面，智能傳感與工作人員的電腦或手機等移動設備相連，在人員外出時，也可以通過手機發來的實時監控圖像和數據分析，對澆灌量進行手動調節。但現今的智能監測系統在有移動網絡的情況下才能操作，在信號不好的地方無法實施。因此，完善遠程智能管控，實現無人化智能茶園的灌溉管理成為當今物聯網技術人員設計茶園灌溉節能檢測平臺的首要目標。

2.2 廢水處理管控系統

茶園的灌溉節能不僅要節約水源，還要合理處理甚至利用廢水，形成茶園內的自有水源生態循環圈，這里的廢水指的并非污水臟水而是多余被廢棄的水。以江南地區的茶園為例，江南位于亞熱帶季風氣候區，每年的雨季降水量非常大，且氣候常年潮濕，因此，江南地區茶園的土壤含水量相比其它地區更高，所需的灌溉水量也更少。茶園監測平臺下的污水處理系統便是針對降雨量多的區域而設計的。在每年的五六月梅雨季節，此時降雨量增多，茶園所需水分已經飽和，多余廢水依舊在土壤上漫灌，造成土壤水分過度飽和；特別是在陣雨后的陽光下被平地蒸發。廢水處理管控系統下，開辟出與臨近河流相應的管道，將監測出來的多余水量，以斜坡管道輸出形式對河流進行補給，再流入居民的水龍頭中。除此之外，降雨量十分不穩定的部分地區，還可以將多余的廢水進行儲存以便二次澆灌使用。

2.3 自然環境監測系統

茶園灌溉節能的自然環境監測系統主要分為兩個方面。其一，對土壤含水量及根莖吸收度進行監測解析。監測系統通過RFID傳感對土壤水分及茶葉根莖吸收成分進行實時監測，對向陽方向的缺水土壤進行針對性澆灌，而非直接系統模式化的按時澆灌。自然環境監測下的針對性澆灌，只對有需求的土地進行灌溉，可以最大限度的節約水資源和電力資源；其二，對實時天氣和風向進行監測，以此來決定澆灌量的大小。如果在雨季，還按時進行人工澆灌的話則是對水資源的浪費。在固定澆灌系統模式下，對降雨量及風向進行監測，可以實時改變當下澆灌量。對于降雨量達到土壤所需要求的時段便不澆水；對于大風干燥天氣則多澆水，穩固茶葉根莖并保持土壤營養成分。

3 物聯網技術下茶園灌溉節能監測平臺優化策略

3.1 開發遠程管控系統

首先，利用互聯網技術下多射頻傳感及智能設備的關聯性，提升茶園設備與工作人員手機的敏感度，讓其在有網情況下的實時監測數據同步性增強，同步時段誤差減弱。在手機上安裝智能終端實現跨省操作；其次，在遠程控制平臺上進行分屏監測互動。茶園的自然環境監測結果圖像報告、多余水源圖像報告及茶葉實時狀態監控分三屏進行展現，使工作人員不在現場時也能精確掌握茶園動態，進行自主分析后，再遠程控制茶園各個設備；最后，在工作人員的遠程控制終端上增加平臺修復一項。根據新技術的增加或茶園灌溉監測平臺的漏洞發現，工作人員對監測平臺進行遠程修復控制。綜上所述，遠程管控系統將遠程技術滲透在茶園監測平臺本身及平臺下各設備的大數據交換，增強茶園管控的安全性和有效性。

3.2 人工智能自主監測

人工智能（即AI技術）是未來茶園灌溉節能檢測平臺的主要發展方向。在設備智能化的科技發展下，無人機、無人超市、無人車及AI技術逐步發展，并開始應用在社會管理的各個方面。設計人工智能自主監測系統，給計算機輸入人腦思維對于茶園灌溉量及各種突發事件，能夠模擬人腦思維進行自主解決。當人工智能監測技術成熟后，可以與平臺的智能管控及設備監測相互聯結，對茶園灌溉節能監測平臺及其下的檢測工具進行定期更新修復，實現“無人化”智能茶園管理。除促進科技茶園及節能監測平臺的優化發展外，AI技術能夠讓它在茶園監測平臺中的應用，促進自身技術的完善，提升我國科研成果。從而增加高科技人才就業機會，進而全面落實我國“科教興國”政策。

3.3 完善射頻技術標準

現階段茶園灌溉節能監測平臺的最主要問題就是物聯網下的圖像數據與實地數據不同步。因此，必須完善物聯網技術的射頻標準，使其實時監測數據達到誤差不超過一秒的精確數值。第一，將物聯網的技術感知層及傳輸層的傳感網狀脈絡進行完善。增設光源傳感、音源傳感、觸覺傳感及溫度傳感等多個傳感層，擴大射頻覆蓋區域；第二，通過改善網絡構建層的射頻技術提高監測同步率。將普通5G SHF ISM在可控范圍內進行適當增加；第三，對監測平臺的數據及時更新防護，將平臺的垃圾軟件及海量存儲進行清理，對數據的安全進行修復和保護，最大限度的保證監測平臺自身的有效性。

4 結論

通過開發遠程管控系統、AI技術自主監測系統等策略，物聯網技術的科技性和應用性逐步增強。物聯網智能監測技術勢必取代現代互聯網的人工監測，成為我國未來設備管控監測的主要途徑。

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