物联网技术在茶树病虫害防治中的探讨

徐德良 王敏鑫 邵元海

(1.江苏省茶叶研究所; 2.国家茶叶产业技术体系无锡综合试验站)

物联网技术在茶树病虫害防治中的探讨

徐德良1,2王敏鑫1邵元海1,2

(1.江苏省茶叶研究所; 2.国家茶叶产业技术体系无锡综合试验站)

本文首先对物联网技术的内涵以及它对信息感知的方法进行了概述；阐述了物联网在农业病虫害防治中的作用，主要通过农业病虫害的监测系统，即采用设立传感器节点等技术进行病虫害信息的采集和监测；最后对物联网技术在茶树的病虫害防治中的应用提出了设计与构想，分别从物联网角度和公共服务平台角度提出了三个层次和三种系统。

茶树；病虫害；物联网

物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的第三次信息技术革命，被称为未来信息产业领域竞争的制高点和产业升级的核心动力。在我国，物联网技术的发展也受到政府的高度重视，2010年我国将发展物联网提升为国家战略[1]。据预测，在未来10年内，物联网的应用将渗透到工业、农业、城市、交通、环保、气象、水利、物流、安全、家具等领域，将被视为战略新兴产业和新的经济增长点[2]。

农业作为关系着我国国计民生的基础产业，其信息化、智能化的程度非常重要。目前，物联网已广泛地渗透于农业生产的各个领域，主要包括农业灌溉系统监控[3]、农业资源环境监测[4]、土壤养分监测[5]和病虫害监测等[6]。本文以物联网在农业病虫害防治中的应用为基础，阐述物联网技术在茶树病虫害防治中的理论构想，并对其面临的主要问题进行分析讨论。

1 物联网技术概述

物联网技术是指通过射频识别(RFID)、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术[7]，因此又称其为“物物互联”。

物联网对于信息的感知，主要通过两种方法，一是通过射频识别技术进行感知，并将信息传送到计算机信息管理系统，二是通过设立传感器节点将数据传送到网关，通过Internet或者移动通信网络等与计算机监控中心进行通信[6]。

2 物联网技术在农业病虫害防治中的应用

目前，物联网技术主要运用于农业病虫害信息监测系统，通过物联网病虫害监测系统监测到的害虫信息开展病虫害的防治。基于农业病虫害监测系统的特殊性，主要采用第二种方法，也就是设立传感器节点等技术进行病虫害信息的采集和监测。该系统以传感器技术为基础，结合无线通信技术、数据智能化处理技术形成一整套农业病虫害监测系统。该系统主要分为三个网络层：监测区信息采集终端即网络感知层、监测数据传输网络层、数据终端处理层。网络感知层主要通过传感器节点定时对监测区域进行病虫害数量的检查，并将采集到的信息通过网络将数据传送到网关；监测数据传输网络层利用通信网络，即Internet、移动通信网等将数据传输到控制中心；数据终端处理层即无线通信网络层传输信息的终端系统，也就是计算机系统，该系统将监测中心收集到的数据进行处理以后提供给用户。此时，用户可以借助计算机系统获得的数据准确地分析病虫害的发生情况，并及时做出相应的防治措施。

甘肃平凉的穆亚梅等[8]将物联网技术与专家系统进行融合，形成了基于物联网技术的苹果树病虫专家系统，即物联网专家系统，进行苹果树病虫害的防治。该系统充分利用物联网技术中传感技术、RFID射频识别技术等，通过无线数据通信网络自动采集信息到计算机系统，以实现病虫害的识别与管理。同时利用专家系统具有数据库和知识库自动进行病虫害的推理、诊断和分析，用户们可以不受时间和地里位置的限制随时获取病虫害的有效信息，并及时有效地进行病虫害防治。

3 基于物联网的茶树病虫害防治技术应用构想

茶树是一种多年生的作物，主要生长于热带、亚热带和暖温带，由于其生长地区的气候条件温暖高湿，其树冠又茂密郁闭，因此适宜于病虫杂草的蔓延、繁衍和孳生。目前我国已记载的茶树害虫种类有430余种，病害近50种[9]，其中每年由于病虫害的为害造成茶叶生产减产10%～20%，病虫害猖獗的年份损失更大，因此，及时、有效的病虫害防治措施对于保证茶叶的产量和品质显得尤为重要。然而由于茶树病虫害种类繁多、病虫害发生情况复杂、茶农专业知识匮乏等原因导致很多及时、有效的病虫害防治措施很难应用于茶叶生产，所以通过结合物联网技术，建立以茶树病虫害多媒体数据库检索系统、茶树病虫害远程诊断系统、茶树病虫害预警信息系统为一体的“基于物联网的茶树病虫害防治公共服务平台”，通过建立向公众开放的公共服务平台，普及茶树病虫害专业知识、实时诊断茶树病虫发生情况并及时发布茶树病虫预警情报等手段进行茶树病虫害的综合防治。

基于物联网的茶树病虫害防治公共服务平台(如图1所示)，从物联网技术角度可分为三层：网络感知层、数据传输层和终端处理层；从公共服务平台角度可分为三个系统：茶树病虫害多媒体数据库检索系统、茶树病虫害远程诊断系统和茶树病虫害预警信息系统。

茶树病虫害多媒体数据库检索系统：通过对我省主要茶区常见病害、虫害及其天敌的种类、分布、为害情况进行田间调查，采集相关标本并拍摄图片，建立茶树病虫害多媒体数据库检索系统。通过安装物联网设备的终端计算机，茶农利用公共服务平台进入数据库检索系统进行相关病虫害信息的查询，可以更详细、直观地学习茶树病虫害相关知识。

茶树病虫害远程诊断系统：在茶园中悬挂粘虫黄板，通过摄像头监测并拍摄粘虫黄板上诱集到的害虫种类和害虫数量，同时摄像头也可对茶树病害的发病部位及发病症状进行拍摄，将拍摄的病虫害图片通过数据传输层传送到终端计算机系统，植保专家通过查询终端计算机系统上的病虫害图片，对茶园病虫害的发生种类和发生情况进行实时诊断，并及时发布防治措施。茶树病虫害远程诊断系统实现了茶树病虫发生实况的远程实时、同步传输和专家远程诊断，使茶农足不出户即可得到植保专家的远程现场病虫诊断和防治指导，解决了茶农为茶树求医难的问题。

图1 基于物联网的茶树病虫害防治公共服务平台

茶树病虫害预警信息系统：病虫害的发生情况受温、湿度等外部环境的影响，根据病虫害发生流行与温、湿度等环境因素变化的关系，可以对病虫害的发生情况进行早期预警。该系统通过安装RFID、传感器等，感应茶树生长过程中温度、湿度、土壤等环境因素的变化并记录相关数据，记录的数据通过网络传输层进行数据库汇总并传送至终端计算机系统。终端计算机通过分析、预测，及时发布病虫害预警信息，以实现病虫害的早期预警。

4 结束语

伴随着物联网技术的成熟，物联网在农业经济中发挥的作用将会越来越大，笔者从物联网技术的应用角度，对茶树病虫害的防治进行设想，探讨了基于物联网的茶树病虫害防治公务服务平台的设计与应用，希望此理念的提出能在实际的茶树病虫害防治中得以应用。

1 温家宝. 2010年政府工作报告.[2010-05-12]. http://www/gov.cn/2010lh/con - tent_1555767.htm.

2 曹静. 物联网应用于江苏农业的发展分析. 江苏农业学报，2010，26(6)：1402-1405.

3 陈勇. 基于物联网的农业灌溉监控系统设计. 电子设计工程，2012，20(22)：104-106.

4 蒙海涛. 物联网技术在环境监测中的应用. 环境科学与管理，2013，38(1)：10-13.

5 高立艾. 基于物联网技术的温室土壤环境监测系统的设计. 节水灌溉，2012，10(7)：72-74.

6 赵静. 物联网在农业病虫灾害中的应用. 通信技术，2010，11(43)：49-51.

7 沈苏彬. 物联网的体系结构与相关技术研究. 南京邮电大学学报，2009，29(6)：1-10.

8 穆亚梅. 基于物联网的苹果树病虫防治专家系统的设计与应用. 自动化与仪器仪表，2012，10(5)：89-90.

9 陈宗懋. 茶叶可持续发展中的植保问题. 茶叶科学，1999，19(1)：1-6.

Application of Internet of things technology in control of tea plant diseases and pests

XU Deliang1,2*,WANG Minxin1, SHAO Yuanhai1,2

(1.Tea Research Institution, Jiangsu Province, Wuxi 214063, China;2.National tea industry technology system, comprehensive experimental station of Wuxi, Wuxi 214063, China)

This paper introduces the concept of the internet of things technology and its method to percept information. It discuss the role of the internet of things technology in agricultural pest control, which includes agricultural pest monitoring system, collecting pest information using sensor nodes. The tea pest control system based on the internet of things was proposed, which consisted of three levels and three systems, based on the internet of things technology and public service platform.

Tea plant; disease and insect pest; internet of things technology

2014-07-18

江苏省农机三新工程项目(NJ2012-14)；现代农业(茶叶)产业技术体系(CARS-23)

徐德良(1963年-)，男，推广研究员，主要从事茶树植保相关工作。E-mail: deliangx@163.com

S571.1;S43

A

0577-8921(2014)03-155-03