大数据背景下茶产业链物联网信息服务系统的设计与实现

宋兰霞，周作梅

（凯里学院大数据工程学院，贵州凯里 556011）

我国作为全世界最主要的茶叶出口国之一，近些年，无论是国际市场需求的提高还是国内需求的提升，都极大地推动了我国茶产业的发展，这也使得我国茶叶的种植规模逐年提升，茶产业甚至已经成为各地经济发展的主要支柱产业。但是也要看到，我国是茶叶大国，但是并非茶叶强国，我国茶产业在很多方面都较为落后，尤其是在信息服务上面，很多地方仍然延续过去小农经济时代的模式，尚未形成统一联动、信息共享的产业链物联网信息服务系统。因此，在大数据的背景下，就不妨充分发掘大数据技术对物联网建设的积极作用，通过新技术的运用、新平台的搭建，对传统茶产业链进行现代化改造，建起了科学实用的茶产业链物联网信息服务系统，为我国茶产业的高质量发展提供坚强的信息服务保障。

1 茶产业链物联网信息服务系统的关键技术和方案

大数据技术是茶产业链物联网信息服务系统的核心部分，是其产生效果的重要驱动力。何谓大数据？一言概之，其指的是在较短时间内无法用常规技术和工具对一定范围内数据内容进行收集、整理、储存和分析的数据。大数据的特点主要体现在其种类丰富、数量内容巨大、变化速度较快、单位数据价值较低等方面。

1.1 基于MapReduce的非关系数据分析技术

在现有的大数据技术当中，用途较为广泛的，具有一定代表性的技术是MapReduce，这是一种源自国外的非关系数据分析技术。其特点是能够在较大范围内进行使用，并且运用起来较为简易。因此当前很多非大数据专业的领域，会优先选取此类大数据技术。我国茶产业是一项传统产业，无论是产业本身的特点，还是该行业从业者的实际情况，都较为适用此类大数据技术，一方面是容易上手，另一方面因为其为主流的大数据技术，在运营、维护等方面的成本都较低。

1.2 基于SOA架构的云服务技术

大数据需要一定的云服务技术作为支撑，而SOA架构作为一种较为普遍的软禁体系架构，在构建物联网信息服务体系中有着很好的优势。SOA架构与其它形式的架构相比的独特之处，就在于其能够为大数据提供一系列相互独立的服务。而每一项服务都有着自己单独的输入与输出接口，这是SOA架构最为独特之处。这也就意味着，将其运用于大数据技术与物联网系统的构建当中，能够使物联网中的各个功能既可以相互联系，又可以各自独立，具有很强的实用性和独立性。SOA架构的云计算技术，一方面能够进行并行运算，可以将海量的数据内容按照一定的规律和方式来并行计算，使其结果更具规律性，能够让人从中发现数据本身所蕴含的一系列规律，从而更好地让数据服务于产业的发展。另一方面，其可以进行分布式计算，能将海量的数据根据不同的内容分成不同的部分，并根据其内容大小和计算难度，智能地分配给不同的计算机来分析和处理。这种计算方式能够大大节约数据分析和计算的时间，提高系统运行的效率。

1.3 物联网信息服务系统中的物联网技术

物联网是一种基于互联网的系统，其本质上是将物与物进行连接，把全球不同地区、不同物品都与网络进行连接，将身处物联网之中的物品的各种信息进行分享和交互，进而通过网络实现物与物之间的信息交换、智能化管理、监控以及跟踪等功能。物联网技术在茶产业链中的应用十分广泛，可以应用到产业链的各个环节当中。从物联网技术的现状来看，传感器网络技术、二维码技术和智能终端技术是物联网技术应用到茶产业链中的主要技术。

传感器网络指的是将传感器节点进行科学的布置，将其有机分配到不同的监测点，然后通过网络技术将其组建成一个高效运转的网络。如此，不同监测点的数据便能通过传感器节点进入传感器网络。当传感器网络收集到大量的数据后，后台便会自动进行数据的整理、归类、分析以及管理等工作。从现实来看，传感器网络可以大规模地应用到茶产业链的上游环节，如茶叶种植、采摘、制作和储存，一方面可以及时监测和管理茶叶的生长、储存等情况，让茶企更好地控制产品的质量，另一方面更是能通过对数据的分析，对茶叶的生长等情况有更加深入的了解，为企业技术改造提升提供有价值的参考。二维码技术则是当前一种较为流行的物联网技术，其能够通过黑白相间的图形来记录物品的数据，并能够利用手机的扫码功能读取数据。二维码技术能够大规模地运用到茶产业链的储存、运输以及销售环节，通过为每一件物品生成唯一的身份识别二维码，让厂商更加便捷地进行物品的管理，同时也能让消费者更加迅速地知道产品的各种信息。

2 茶产业链物联网信息服务系统的设计与实现

2.1 茶产业链物联网信息服务系统的总体实现方案

在该系统当中，茶企业物联网基础设施建设是重要的基础所在。物联网既需要“仰望星空”，利用各种现代化的信息技术让其连接万物、沟通世界，又需要“脚踏实地”，踏踏实实做好基础性的工作，为其高效运转提供坚实的基础设施保障。在茶产业链的物联网信息服务系统中，基础设施建设必不可少。譬如说，在茶叶生产环节，通过在茶园内部建设物联网基础设施，搭建起物联网信息监测、收集和分析系统，可以将茶园内部的实时温度、湿度、土壤、茶叶生长等情况在第一时间进行采集和分析，这样就能让工作人员在后台对茶园的各种信息有足够的了解，以便于其作出各种应对措施。这对于茶叶病虫害的防治有着很好的作用，从现实看我国不少茶园在病虫害的防治上的技术较差，单凭自己去分析和防治的效果并不是太好，而倘若有了物联网基础设施，则可以第一时间将茶叶的病虫害通过网络扩散出去，以此得到全国乃至全球一流专家的判断，并作出最优治理方案。

2.2 云计算综合服务平台建设亦是茶产业链物联网信息服务系统设计的重要内容

该平台建设包括两大方面，一是应用软件的开发，二是云计算平台的硬件建设。先来看应用软件的开发。一般而言，类似于茶产业链的物联网应用软件开发，最佳选择是SOA的平台架构，其优势在与开发成本低，灵活性高以及响应速度快。同时，该技术的平台架构还能够为企业提供功能模块的个性化定制功能，会根据茶产业链的特殊情况进行应用的定制服务。如此便能使其更加符合茶产业链的实际情况，能让传统的茶产业更好地融入到大数据背景下的物联网系统当中。

2.3 茶产业链物联网信息服务系统的设计与实现的整体系统建设方案，应当包含产业链的各个部分，无论是纵向的方面还是横向的方面都应当被囊括进去

从实际看，我国南方一些发达地区的茶产区已经开始着手建设全产业链的物联网信息服务系统，并取得了一定的成效。从他们的经验我们可以得知，该系统的建设应当包含智慧茶园的管理平台，来对茶叶的种植、生产和采摘等环节进行智能化、信息化的管理分析；应当包含智能配送平台，来对物品的配送进行全过程的监测和管理，并且通过对配送目的地的需求情况，合理分配产品配送的数量和速度；应当包含智能追溯平台，来对产品的销售情况和顾客的反馈在大数据的层面进行智能分析，以便企业在第一时间掌握销售环节的真实状况，从而对产品的种植、生产做出科学有效的调整改变；应当包括电子商务平台，这样就能够通过网络来销售商品，并且能将市场端的各种信息纳入到大数据当中，让企业能够对市场的情况有充分的认识，进而对产品的包装设计、价格和种类进行有针对性的变化，从而更好地满足市场和消费者的需求。

2.4 茶产业链物联网信息服务系统的平台架构设计应当从传感层、网络层、数据服务层、应用层和访问层等五个层面进行科学合理的设计

传感层应当包括视频监控、控制器、传感器等设备，其属于茶产业链物联网信息服务系统的上游层面，主要是对茶叶的生产和种植等进行科学及时的监控和管理，进而实现智能化的管理，如智能调节湿度、温度，智能精准喷灌等。网络层主要处理感知层所搜集来的大数据，通过网络技术将其汇总，当前网络层所采用的技术手段主要包括无线蜂窝通讯技术和有线传输网络技术。数据服务层主要是针对大数据进行整理，根据其内容和所应用的方向，分门别类进行储存和管理，以便于后续工作的高效率开展。应用层则是物联网与产业相结合的层面，其能真正将大数据技术应用到产业的发展当中，让数据服务于产业的各个环节和层面，实现茶产业链的智能化、信息化管理和运转。访问层则是该系统的具体呈现层面，其主要体现在两方面，一是内部访问层，如企业的管理系统，能通过合理的系统页面和功能设计，提高企业的运行效率。二是外部访问层，主要体现在企业与经销商和消费者之间的互动上，企业通过电商平台，或是自己开发的电子商务平台，来对自己的商品进行全方位的展现和销售。

3 茶产业链物联网信息服务系统的应用效果

茶产业链物联网信息服务系统的建立，必然要耗费一定的资金和精力，对于一些茶企来讲应该是一笔不小的负担。但是其所带来的效果从长期看是值得的，该系统的应用效果主要体现在以下几方面。

一是可以提升茶叶的亩产量，让企业在上游环节有更高的收益。因为物联网信息服务能够对茶叶种植生长进行全过程的监控和管理，能让茶企从科学的角度去施肥、灌溉，并合理控制茶园的湿度温度等，从而最大程度提高茶叶的亩产量。二是能够提高茶叶加工的效率和收益，让企业能以较小的投入换来更大的产出。物联网信息服务系统改变了过去那种传统的生产模式，其能够将来自市场端以及其它层面的数据进行智能分析，从而对自己的生产进行最优处理，让产品更加符合市场需求。三是可以通过标准化和精准化的物流配送系统，来对产品的储存、配送进行科学的监测和管理，在最大程度上降低产品的损耗。同时还能够减少这些环节中的人工费用，在很大程度上降低企业的人力成本支出，让企业轻装上阵，提高在行业中的竞争力。

此外，茶产业链物联网信息服务系统的效果不仅能提高单一企业的效益，更是能对我国茶产业的高质量发展产生极大的助推作用。因为产业链中的云平台能够连接整个茶产业的大小企业，一方面能够促进行业的信息共享，让身处其中的企业都能从互动和信息交换中了解到行业的前沿动态，从而更好地促进整个行业的整合与发展。另一方面，很多新技术和先进管理模式也能够通过物联网信息服务系统推广到整个行业当中，让那些地处偏远地区的小茶企利用大数据技术和物联网平台，迅速得到技术和经验上的支持，从而弥补其在资金、区域等方面的劣势，让我国茶产业得到全方面的繁荣发展。