大數據助力智慧茶園建設
——以貞豐縣為例

梁建明 何 慶 馬元元

（貴州大學大數據與信息工程學院 貴州貴陽 550025）

貞豐縣龍場鎮對門山村在原有龍山陽光農業園的基礎上，因地制宜地探索出長短相依的“一園三香”產業發展模式（“一園”即對門山村是龍山陽光農業園的二期建設核心區域，“三香”就是在這個核心區域內依靠村級惠農合作社和平臺公司龍門農業因地制宜地調整農業產業結構，布局實施名優白茶、精品蔬菜和清香烤煙的種植，以期實現園區內“龍門蔬香、龍門茶香和龍門煙香”的良性農業產業發展格局）。

近年來，在貞豐縣委縣政府的大力支持下，龍場鎮緊扣農業產業發展“八要素”，連續投入資金發展茶葉產業，以對門山村為核心建起了高效益的白茶[1]、黃金芽茶葉示范基地，茶農已經實現每畝效益超萬元的收入，還完成了茶葉廠房建設和茶葉加工設備的采購，形成了較為成熟的生產技藝和對口銷售市場，在帶動群眾增收致富、助力脫貧攻堅乃至無縫對接鄉村振興方面發揮了巨大作用。

但在茶葉的種植管理，茶產業的生產、加工等技術缺乏高新技術支持，對提高貞豐縣茶產品市場銷售有著一定的影響；解決基礎設施建設、信息傳遞，讓服務得到升級是有待解決的問題。因此，針對上述問題，結合大數據技術，實現實施監控、智能管理、智能決策、將生產端和銷售端進行連接。旨在不破壞原本傳統的茶園管理的基礎上，讓技術幫助茶農更科學、高效地管理茶園。

總體建設方案

將物聯網和大數據與茶園管理相關聯，從數據信息獲取、數據可視化、智慧化管理入手，構建信息共享、數據交換、業務協調、地理信息、多維度數據分析一體的茶葉產業信息化管理平臺，推動貞豐縣構建現代化茶產業體系、生產體系、經營體系，從而高效地推進農業供給側結構性改革和鄉村振興戰略，為貞豐縣開創一條高效茶葉產出、產品安全、資源節約、環境友好、人民富足的特色農業農村現代化道路。

該系統通過硬件設備完成相關信息數據收集，經網絡傳輸進入大數據平臺，在平臺的處理下，可為用戶提高方便、快捷、可讀性的數據；此外，管理人員還可根據下游提供的數據通過云平臺或個人設備實現對茶園硬件設備管理；消費者買茶葉關注的是安全和質量問題，為此，該系統還設定了一個茶葉質量可追溯模塊。消費者可以查看茶葉相關的信息，安全可靠完成茶產品的購買。

主要建設內容

“云”服務平臺的搭建

“云”服務平臺由物理層、資源層、應用層和網絡層構成[2]。智慧茶園“云”服務平臺的物理層是指一些必要的硬件設備，如網絡服務、茶葉相關數據的儲存設備等，作為構建“云”平臺的物質基礎的硬件設備，[3]它是構建有序的、高質的智慧茶園“云”服務平臺的有力支撐；智慧茶園“云”服務平臺的資源層主要是指數據的內容，例如茶葉的相關信息、平臺服務模塊資源、消費者反饋專區等，在智慧茶園“云”服務平臺中，資源層位于物理層之上、應用層之下，是茶葉經銷商、網絡平臺、消費者用戶三主體的交匯層，在一定程度上決定了茶葉行業網絡化進程；應用層是智慧茶園“云”服務平臺直接面向消費者、與消費者產生交流和互動的層面；大數據時代智慧茶葉科技“云”服務平臺網絡層是指用戶獲取到“云”平臺服務的途徑，用戶只有通過個人認證和系統授權之后才能夠接入智慧茶園“云”平臺系統。

視頻監控系統

在種植區放置360度全向紅外球形攝像機,可清晰直觀地實時查看種植區作物生長情況、設備遙控實施情況、工人生產情況。有了這個“千里眼”，管理者可以輕松地遠程監控和管理生產。監控中心實時監測茶葉病蟲害、尺寸和顏色信息。系統還提供人工分配監控點功能，可以對各監控點監控設備進行點選，從而快速查找和轉換各監控點的實時監控信息圖像。在農村，畜牧也會危害到茶園。因此可以利用視頻監控系統確定畜牧出現地點，繼而觸發報警系統進行驅趕。

由于貞豐縣的地理環境多為喀斯特地貌，想要全部獲得實時視頻數據，那么只能通過增加攝像機的數量，這樣成本就會增加。因此在智慧茶園系統中設置無人機監控，無人機可對茶園完成全面的監控覆蓋，可以有效的降低茶園監控成本。

智慧監測系統

傳統茶園以粗放型茶葉種植管理模式為主，這種茶葉種植模式下信息化應用不足，勞動力資源投入較多，在茶葉種植與管理中存在較大的資源浪費問題，同時由于缺乏有效的預防系統與機制的建立，無法實現對茶葉種植的有效監控，以使茶葉出現病蟲害，影響茶葉質量，降低茶葉生產效益[4]。所以，利用數字技術(例如6PS、GIS以及Rs等)對茶葉種植進行管理可實現對其環境因素的綜合分析，包括地質條件、氣候條件以及其他各方面影響因素。根據科學數據的獲取和分析，實現對不同茶葉進行差異化分析和需求管理，最大限度提高經濟效益。

智慧監測系統由傳感器節點、物聯網網關、云端等組成，可實時收集種茶過程中的大氣溫濕度、二氧化碳、氧氣、光照，土壤溫濕度、土壤PH值、雨量等影響茶樹生長的關鍵數據。最終通過PC、手機APP，將數據以圖表形式直觀呈現，實現茶園的精準監測。

通過數據分析，可以設置物聯網體系內各種設備的日常運行條件。當環境信息不滿足預定條件時，溫室內相關設備自動啟動，如：自動調節風機開關風速從而對智能大棚進行通風降溫、自動調節內外遮陽設備進行日常光強調整、自動給水加藥滴灌從而對植物進行自動施肥等，從而滿足日常施肥、管理、節水、節電等需要。一般來說,每個溫室或幾個作物相同的溫室都配備一套智能控制器，以最大限度地降低初始建設成本。

茶葉全產業鏈追溯系統

可追溯體系建設是茶產業質量安全管理控制中尤為重要的一環，推行茶葉質量安全可追溯體系是迫切而必要的，它既是茶產業安全管理的發展趨勢，也是茶產業高質量發展的內在要求。[5]茶葉全產業鏈追溯系統以“建立茶葉全程可追溯、互聯網共享的綜合服務”為目標，通過大數據采集共享與實時分析技術，針對政府監管、茶葉及市場導向、農民合作社等新型生產經營主體，實行茶葉標準化生產。對“茶葉一條線”，即茶葉生產、加工、質檢、倉儲、包裝、運輸、銷售等環節進行精細化管理，建立茶葉質量安全可追溯服務平臺。以二維碼、RFID等技術逐步建立以追溯碼為基礎的市場準入制度，提高茶葉安全保障水平。消費者和管理人員可通過茶葉產品質量安全信息網錄入條形碼，也可通過手機掃描包裝上二維碼查詢檢驗檢測、生產加工、投入品使用等信息，如發現質量安全問題，可追溯到茶葉生產企業，以及生產、加工、運輸等環節。

數據收集功能。在完善茶葉全產業鏈追溯系統的過程之前，將分散的茶葉數據信息收集起來經進行記錄，在整合茶葉全產業鏈相關信息的過程中，還需要保證數據格式及形式。在進行數據收集信息管理的過程中，對數據信息進行處理及管理，進而實現通信數據傳輸以及可跟蹤數據傳遞的實際應用效果提升。在茶葉全產業鏈追溯系統各個結點信息采集的過程中要對采集到的數據通過云服務器進行分析、整理、儲存處理。在進行茶葉數據收集以及信息數據分類等方面進行調整的基礎上，滿足茶葉全產業鏈信息查詢及管理需求。數據收集以及信息化管理，需要利用云計算平臺，對于云端數據傳輸、數據計算以及信息數據處理等方面進行控制，通過數據傳輸、數據處理，實現茶葉數據收集及管理效果的綜合提升，具體工作步驟如下。

茶葉全產業鏈追溯系統總體設計。茶葉全產業鏈追溯系統包含茶葉數據收集、傳輸、存儲以及信息識別和分類，在實現數據信息處理以及信息控制的前提下，通過追溯系統的搭建，提升茶產品追溯管理效果。

在實現茶葉全產業鏈追溯系統的建設過程中，需要從茶葉種植、加工、運輸等角度著手分析，以及從生產到客戶手上所有的參與者的活動主體：茶葉種植企業、生產加工企業、物流運輸企業、行政監管企業進行完善。

在實現茶葉全產業鏈追溯系統搭建的過程中，需要保證茶葉信息采集、傳輸、存儲及應用，建立茶葉流通追溯信息庫的前提下，針對茶葉農品信息進行關聯存儲及檢測，形成有效的信息鏈條，并通過數據信息傳輸以及數據信息查詢管理，進而實現對相關信息的控制，進而實現茶葉全產業鏈追溯系統功能的搭建。

利用大數據技術和互聯網平臺，使互聯網和傳統行業在生產、加工以及銷售等方面深度融合，激發出新的經濟增長點。提升農民獲取信息和現代科學技術的能力，推進信息進村入戶，實現對貞豐縣農民、茶產業“服務的好”。利用貞豐縣茶葉生產的自有優勢，有針對性地利用好互聯網和大數據這一新型經濟形態，在提高茶葉加工質量和加工技術的同時，增加對茶葉的需求，拓寬省內外和國際市場，加快茶產業的發展，提高貞豐縣農民的經濟收入。