大数据助力智慧茶园建设——以贞丰县为例

梁建明 何 庆 马元元

（贵州大学大数据与信息工程学院 贵州贵阳 550025）

贞丰县龙场镇对门山村在原有龙山阳光农业园的基础上，因地制宜地探索出长短相依的“一园三香”产业发展模式（“一园”即对门山村是龙山阳光农业园的二期建设核心区域，“三香”就是在这个核心区域内依靠村级惠农合作社和平台公司龙门农业因地制宜地调整农业产业结构，布局实施名优白茶、精品蔬菜和清香烤烟的种植，以期实现园区内“龙门蔬香、龙门茶香和龙门烟香”的良性农业产业发展格局）。

近年来，在贞丰县委县政府的大力支持下，龙场镇紧扣农业产业发展“八要素”，连续投入资金发展茶叶产业，以对门山村为核心建起了高效益的白茶[1]、黄金芽茶叶示范基地，茶农已经实现每亩效益超万元的收入，还完成了茶叶厂房建设和茶叶加工设备的采购，形成了较为成熟的生产技艺和对口销售市场，在带动群众增收致富、助力脱贫攻坚乃至无缝对接乡村振兴方面发挥了巨大作用。

但在茶叶的种植管理，茶产业的生产、加工等技术缺乏高新技术支持，对提高贞丰县茶产品市场销售有着一定的影响；解决基础设施建设、信息传递，让服务得到升级是有待解决的问题。因此，针对上述问题，结合大数据技术，实现实施监控、智能管理、智能决策、将生产端和销售端进行连接。旨在不破坏原本传统的茶园管理的基础上，让技术帮助茶农更科学、高效地管理茶园。

总体建设方案

将物联网和大数据与茶园管理相关联，从数据信息获取、数据可视化、智慧化管理入手，构建信息共享、数据交换、业务协调、地理信息、多维度数据分析一体的茶叶产业信息化管理平台，推动贞丰县构建现代化茶产业体系、生产体系、经营体系，从而高效地推进农业供给侧结构性改革和乡村振兴战略，为贞丰县开创一条高效茶叶产出、产品安全、资源节约、环境友好、人民富足的特色农业农村现代化道路。

该系统通过硬件设备完成相关信息数据收集，经网络传输进入大数据平台，在平台的处理下，可为用户提高方便、快捷、可读性的数据；此外，管理人员还可根据下游提供的数据通过云平台或个人设备实现对茶园硬件设备管理；消费者买茶叶关注的是安全和质量问题，为此，该系统还设定了一个茶叶质量可追溯模块。消费者可以查看茶叶相关的信息，安全可靠完成茶产品的购买。

主要建设内容

“云”服务平台的搭建

“云”服务平台由物理层、资源层、应用层和网络层构成[2]。智慧茶园“云”服务平台的物理层是指一些必要的硬件设备，如网络服务、茶叶相关数据的储存设备等，作为构建“云”平台的物质基础的硬件设备，[3]它是构建有序的、高质的智慧茶园“云”服务平台的有力支撑；智慧茶园“云”服务平台的资源层主要是指数据的内容，例如茶叶的相关信息、平台服务模块资源、消费者反馈专区等，在智慧茶园“云”服务平台中，资源层位于物理层之上、应用层之下，是茶叶经销商、网络平台、消费者用户三主体的交汇层，在一定程度上决定了茶叶行业网络化进程；应用层是智慧茶园“云”服务平台直接面向消费者、与消费者产生交流和互动的层面；大数据时代智慧茶叶科技“云”服务平台网络层是指用户获取到“云”平台服务的途径，用户只有通过个人认证和系统授权之后才能够接入智慧茶园“云”平台系统。

视频监控系统

在种植区放置360度全向红外球形摄像机,可清晰直观地实时查看种植区作物生长情况、设备遥控实施情况、工人生产情况。有了这个“千里眼”，管理者可以轻松地远程监控和管理生产。监控中心实时监测茶叶病虫害、尺寸和颜色信息。系统还提供人工分配监控点功能，可以对各监控点监控设备进行点选，从而快速查找和转换各监控点的实时监控信息图像。在农村，畜牧也会危害到茶园。因此可以利用视频监控系统确定畜牧出现地点，继而触发报警系统进行驱赶。

由于贞丰县的地理环境多为喀斯特地貌，想要全部获得实时视频数据，那么只能通过增加摄像机的数量，这样成本就会增加。因此在智慧茶园系统中设置无人机监控，无人机可对茶园完成全面的监控覆盖，可以有效的降低茶园监控成本。

智慧监测系统

传统茶园以粗放型茶叶种植管理模式为主，这种茶叶种植模式下信息化应用不足，劳动力资源投入较多，在茶叶种植与管理中存在较大的资源浪费问题，同时由于缺乏有效的预防系统与机制的建立，无法实现对茶叶种植的有效监控，以使茶叶出现病虫害，影响茶叶质量，降低茶叶生产效益[4]。所以，利用数字技术(例如6PS、GIS以及Rs等)对茶叶种植进行管理可实现对其环境因素的综合分析，包括地质条件、气候条件以及其他各方面影响因素。根据科学数据的获取和分析，实现对不同茶叶进行差异化分析和需求管理，最大限度提高经济效益。

智慧监测系统由传感器节点、物联网网关、云端等组成，可实时收集种茶过程中的大气温湿度、二氧化碳、氧气、光照，土壤温湿度、土壤PH值、雨量等影响茶树生长的关键数据。最终通过PC、手机APP，将数据以图表形式直观呈现，实现茶园的精准监测。

通过数据分析，可以设置物联网体系内各种设备的日常运行条件。当环境信息不满足预定条件时，温室内相关设备自动启动，如：自动调节风机开关风速从而对智能大棚进行通风降温、自动调节内外遮阳设备进行日常光强调整、自动给水加药滴灌从而对植物进行自动施肥等，从而满足日常施肥、管理、节水、节电等需要。一般来说,每个温室或几个作物相同的温室都配备一套智能控制器，以最大限度地降低初始建设成本。

茶叶全产业链追溯系统

可追溯体系建设是茶产业质量安全管理控制中尤为重要的一环，推行茶叶质量安全可追溯体系是迫切而必要的，它既是茶产业安全管理的发展趋势，也是茶产业高质量发展的内在要求。[5]茶叶全产业链追溯系统以“建立茶叶全程可追溯、互联网共享的综合服务”为目标，通过大数据采集共享与实时分析技术，针对政府监管、茶叶及市场导向、农民合作社等新型生产经营主体，实行茶叶标准化生产。对“茶叶一条线”，即茶叶生产、加工、质检、仓储、包装、运输、销售等环节进行精细化管理，建立茶叶质量安全可追溯服务平台。以二维码、RFID等技术逐步建立以追溯码为基础的市场准入制度，提高茶叶安全保障水平。消费者和管理人员可通过茶叶产品质量安全信息网录入条形码，也可通过手机扫描包装上二维码查询检验检测、生产加工、投入品使用等信息，如发现质量安全问题，可追溯到茶叶生产企业，以及生产、加工、运输等环节。

数据收集功能。在完善茶叶全产业链追溯系统的过程之前，将分散的茶叶数据信息收集起来经进行记录，在整合茶叶全产业链相关信息的过程中，还需要保证数据格式及形式。在进行数据收集信息管理的过程中，对数据信息进行处理及管理，进而实现通信数据传输以及可跟踪数据传递的实际应用效果提升。在茶叶全产业链追溯系统各个结点信息采集的过程中要对采集到的数据通过云服务器进行分析、整理、储存处理。在进行茶叶数据收集以及信息数据分类等方面进行调整的基础上，满足茶叶全产业链信息查询及管理需求。数据收集以及信息化管理，需要利用云计算平台，对于云端数据传输、数据计算以及信息数据处理等方面进行控制，通过数据传输、数据处理，实现茶叶数据收集及管理效果的综合提升，具体工作步骤如下。

茶叶全产业链追溯系统总体设计。茶叶全产业链追溯系统包含茶叶数据收集、传输、存储以及信息识别和分类，在实现数据信息处理以及信息控制的前提下，通过追溯系统的搭建，提升茶产品追溯管理效果。

在实现茶叶全产业链追溯系统的建设过程中，需要从茶叶种植、加工、运输等角度着手分析，以及从生产到客户手上所有的参与者的活动主体：茶叶种植企业、生产加工企业、物流运输企业、行政监管企业进行完善。

在实现茶叶全产业链追溯系统搭建的过程中，需要保证茶叶信息采集、传输、存储及应用，建立茶叶流通追溯信息库的前提下，针对茶叶农品信息进行关联存储及检测，形成有效的信息链条，并通过数据信息传输以及数据信息查询管理，进而实现对相关信息的控制，进而实现茶叶全产业链追溯系统功能的搭建。

利用大数据技术和互联网平台，使互联网和传统行业在生产、加工以及销售等方面深度融合，激发出新的经济增长点。提升农民获取信息和现代科学技术的能力，推进信息进村入户，实现对贞丰县农民、茶产业“服务的好”。利用贞丰县茶叶生产的自有优势，有针对性地利用好互联网和大数据这一新型经济形态，在提高茶叶加工质量和加工技术的同时，增加对茶叶的需求，拓宽省内外和国际市场，加快茶产业的发展，提高贞丰县农民的经济收入。