物聯網技術在茶樹灌溉中的應用研究

胡燏（樂山職業技術學院電子信息工程系，四川 樂山 614000）

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物聯網技術在茶樹灌溉中的應用研究

胡燏
（樂山職業技術學院電子信息工程系，四川 樂山 614000）

摘要：物聯網技術是繼計算機、互聯網和移動通信產生之后的又一次信息技術革命，物聯網技術在我國也得到了高度的重視。物聯網已經廣泛應用到了農業生產中，主要包括農業灌溉系統的監測、農業資源的環境的監測等。本文闡述了物聯網的基本概念及特征，重點分析了物聯網在茶樹灌溉方面的應用，還對物聯網技術改進茶樹灌溉進行了科學有效地評估，表明了物聯網技術在茶樹灌溉的實用性、經濟性、高效性上都有很大提升，這對茶樹灌溉技術的發展，具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：物聯網；農業發展；茶樹灌溉

在2010年我國就已經將物聯網技術看作是國家戰略，并預測在未來的發展中。農業是我國的基礎產業，農業的發展關系著國家的戰略布局。物聯網將應用到工業、農業、環保、氣象等各個領域，被稱為我國的新興產業。科研工作者們通過網絡信息技術，使物聯網能夠推動我國經濟的快速發展。這對提升我國的國際地位，促進農業的發展產生了積極地影響。

1　物聯網平臺搭建

物聯網技術的出現改變了人、物及其他方面的信息傳遞方式，能夠給人們帶來高效、便利和安全的生活方式。目前多個國家在研究物聯網技術，我國抓住了歷史的機遇，掌握互聯網的核心技術，加快社會主義現代化經濟建設的進程。

1.1物聯網的系統架構

物聯網技術起源于二十世紀末，是一種新興的網絡技術，在各個領域都得到了廣泛的關注。目前的物聯網是互聯網、電信網以及廣播電視網的延伸，終端用戶從人與人之間的交流，擴大到了人與物、物與人，甚至是物與物之間的交流。使用物聯網技術可以改變人們對信息和物品的管理，降低了人工運作的枯燥乏味，使人們的生活方式得到了改善。目前物聯網的應用范圍是非常廣泛的，在茶樹的種植管理方面，物聯網也發揮著重要的作用。主要原因是物聯網不受時間和空間的限制，可以對茶樹的管理遠程監測和控制，科學的參與到茶樹的生產過程中。物聯網的系統架構主要由底層網絡分布、匯聚網關接入、互聯網絡融合以及終端用戶四部分組成。其中，底層網絡具有一定的選擇性，它會通過相應的方式分布在物理空間中。底層網絡可以通過各種網絡技術采集信息，并將其傳入智能匯聚網關，然后再進入到網絡融合體系，最后到達終端用戶的應用系統，從而實現了信息交換與交流。

1.2物聯網的協議體系

物聯網的協議體系主要是指明確規定所交換數據的格式，以及事情需要完成的順序的若干準則。因此，物聯網的協議體系主要是由物聯網網絡通信協議、網絡控制平臺和物聯網應用終端平臺組成。網絡控制平臺主要是用來管理底層異構網絡之間的信息處理，以及整個物聯網網絡的自組織管理。網絡控制平臺的功能是信息處理管理、網絡自組織管理、安全管理以及服務質量的管理。在茶樹種植中，要建立每一株茶樹的生長和灌溉數據體系，記錄茶樹的信息管理檔案。在資源和信息的共享下，科學地選擇茶樹的灌溉模式。

1.3物聯網技術應用

物聯網技術在很多領域都得到了廣泛的應用，包括工業、農業、環境、物流等方面，并在其中發揮著不可或缺的作用。其中，農業就是物聯網技術應用的一個重要領域之一，而對于茶葉種植來說，茶葉的灌溉是難度最大、需求最迫切的問題。物聯網對于農業信息的感知與識別，是未來發展物聯網的重要環節。因此，茶樹的種植和灌溉也少不了物聯網技術。它可以通過傳感器系統采集信息然后傳給應用層，應用層的管理中心會對采集的信息進行處理，使人們精確的了解茶樹的生長需求狀況。物聯網技術在茶樹種植中的應用，能使我國茶葉種植發生跨時代的變化。

2　茶樹種植產業鏈模式

產業鏈是指某個產業內部，擁有一定的技術經濟關聯性。根據其特定的時空布局和邏輯關系，所形成的一種鏈條式的關聯關系形態。茶葉是我國傳統的農作物之一，茶樹的種植是我國的特色產業。我們可以將茶樹種植的產業鏈，定義為眾多的產品圍繞著茶葉在垂直的方向上，形成前后關聯的一體化鏈條。茶樹的種植歷史悠久，以其品質優異、風味獨特深受廣大人民的喜愛，茶樹種植如今已經是我國的新型經濟產業。具體地來說，茶樹種植的產業鏈包括茶葉的灌溉、茶葉的加工、茶葉的銷售、茶葉的流通以及消費的過程。

2.1茶樹種植技術分析

我國茶葉發展歷史悠久，人們也積累了不少制茶和種茶的技術。我國傳統茶樹種植技術比較落后，加上我國的勞動力比較充足，也無需引進耕種的機器。隨著向現代的發展，才出現了種茶、制茶的機器。而現代，物聯網的出現是茶樹種植快速發展，通過物聯網技術實現了傳統茶園向現代茶園的轉變，在茶樹灌溉方面尤為突出。利用物聯網技術對茶樹進行灌溉不僅在技術上有了很大的進步，而且還節約了水源，有效的提高了茶葉質量和安全水平。由于物聯網無線通道具有不確定性，傳統的安全機制不適用于物聯網，因此需要建立新的安全管理系統。服務質量管理是物聯網與終端用戶之間，以茶葉的信息進行交換和交流的質量約定，物聯網為消費者提供充足的茶葉資源。在網絡通信協議與網絡控制平臺的基礎之上，以消費者為主題的應用終端平臺，通過終端用戶反饋的可靠信息，對整個物聯網的應用服務進行評估。

2.2茶樹灌溉農業模式

我國現有的灌溉機器有很多。例如：大型噴灌機、中型噴灌機以及輕小型噴灌機。灌溉機器的出現提高了辦事的效率，節約了勞動力，降低了成本。但是它們的智能化和自動化水平還不高，不能實現精準灌溉，也不能節約水資源，不能滿足市場的需求。而物聯網技術具有低造價、低耗能、高水力的特點，它可以精準的測出茶園土壤的缺水量，做到按需分配，高效的對茶樹進行灌溉，同時又節約了水資源，茶樹的質量和產量也得到了提高。

2.3物聯網技術在茶樹灌溉中的應用

目前，物聯網技術也可應用于茶樹灌溉的信息監測系統，通過物聯網技術土壤監測系統能夠測到土壤是否缺水。由于物聯網灌溉監測系統具有一定的特殊性。因此，人們就利用傳感器節點等技術，對土壤的缺水承兌的信息進行采集和監測。該系統是建立在傳感器技術的基礎上，能夠與無線通信技術、數據智能化結合，形成一套完整的茶樹灌溉監測系統。該系統主要由監測區信息采集終端，即網絡感知層、監測數據傳輸網絡層、數據終端處理層組成。它們可以通過互相協作，最終將信息和數據收集起來提供給終端用戶。此時，終端用戶可以借助計算機系統獲得數據，并準確的分析茶園土壤的缺水情況，然后作出相應的解決措施。

3　物聯網技術改進茶樹灌溉的評估

傳統的灌溉技術已經不能滿足現在人的需要，由于茶園土壤結構復雜，茶農的專業知識匱乏，有效的灌溉技術很難應用于茶葉的生產，所以人們建立了茶樹灌溉數據庫檢索系統、茶樹灌溉遠程診斷技術。

3.1茶樹灌溉實用性分析

茶樹缺水預警信息系統為一體化的服務平臺，通過建立向公眾開放的平臺，普及茶樹灌溉的專業知識，對茶樹進行合理的灌溉。精確物聯網灌溉技術提供茶樹物聯網的智能化、自動化操作終端，實現田間灌溉和施肥管理。茶樹灌溉監測系統具有一定的實用性，物聯網灌溉系統實現了茶樹土壤缺水實況的遠程實時、傳輸和診斷。茶農不論身在何處都可得到物聯網遠程探測現場的診斷結果和指導，解決了茶農為茶樹求醫難的問題。人們采用物聯網監測系統，可以為茶園的精準灌溉提供技術上的支持，茶農不用再擔心基本的灌溉問題。因此，應用物聯網技術對茶園進行灌溉，具有較強的實用價值。

3.2茶樹灌溉經濟性分析

互聯網技術對茶園進行灌溉具有經濟性。它可以利用物聯網傳感器，探測茶園的地形、土壤結構和土壤的含水量，并能通過無線裝置把數據和信息傳達至系統服務器上。針對地形即茶樹的樹根對水的吸收速度和需求量，來制定一套完整的實施方案，幫助人們進行精準的灌溉，提高了茶葉的產量和質量，減少了勞動力的付出，同時也節約了大量的水源，避免了水資源的浪費。采用物聯網技術來實現無線傳感網絡中的信息傳遞，可以通過傳感器對信息和數據進行采集，通過收集的數據可以判斷茶樹的土壤的缺水情況，然后再進行按量灌溉，實現合理灌溉而且也節約了用水。人們可以根據茶園的具體情況繪制出茶園設備的模擬圖，并設定好需要灌溉區域的面積以及完成灌溉所需要的時間，從而實現精準灌溉。

3.3茶樹灌溉高效性分析

在茶樹管理方面，利用物聯網遠程監測系統，可通過傳感器將收集的數據傳到終端用戶，使人們可以不受時間和空間的限制，隨時隨地了解茶園土壤的情況。一旦數據出現了異常，可以通過傳感器中的節點定位到異常點，實現精確定位，具有較強的高效性。另外，在利用物聯網時，可以準確的算出農場的投入與產出，還能預測收成和盈利以及庫存管理。在進行茶樹施肥時，可事先將肥料溶于水中，然后在進行灌溉是又順便施了肥，大大提高了生產效率，也減少了人力和財力。

4　結　論

物聯網技術應用到茶樹的灌溉農業中可以推動我國農業向著自動化、智能化方向發展。利用物聯網的精準調節，使得茶樹的產量以及質量得到了很大的提升。因此物聯網今后在農業發展中將會有非常光明的前景和產業的價值，將會是我國農業史上的一大飛躍。

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作者簡介：胡燏（1978-），男，重慶忠縣人，碩士，副教授，研究方向：計算機網絡、物聯網技術。