隨著消費升級和市場需求的變化，茶產(chǎn)業(yè)也在不斷進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在茶產(chǎn)業(yè)中具有巨大的應(yīng)用潛力，可以幫助茶農(nóng)實現(xiàn)智能化管理，促進(jìn)現(xiàn)代茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本期旨在探討NB-IoT技術(shù)在智慧茶園中的應(yīng)用，為茶產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供借鑒和思路。
1 NB-IoT的技術(shù)特點
NB-IoT技術(shù)是一種新型的低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，是3GPP制定的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)之一。NB-IoT技術(shù)采用窄帶調(diào)制方式，可以在較低的功率和帶寬下實現(xiàn)廣域覆蓋，適用于大規(guī)模低功耗物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景，具有低功耗、低成本的特點。
2 NB-IoT技術(shù)在智慧茶園中的應(yīng)用
(1) 茶樹生長環(huán)境監(jiān)測
基于NB-IoT技術(shù)的茶園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)如圖1所示，該技術(shù)可以實現(xiàn)對茶樹生長環(huán)境(大氣溫濕度、光照、雨量、土壤溫濕度、土壤pH、土壤電導(dǎo)率等)的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸，確保茶樹生長環(huán)境的穩(wěn)定和優(yōu)化，提高茶葉的品質(zhì)和產(chǎn)量。
2022年福建武夷山茶葉主產(chǎn)區(qū)遭遇嚴(yán)重旱情，筆者團(tuán)隊使用基于NB-IoT的茶園生境監(jiān)測系統(tǒng)，對武夷山興田鎮(zhèn)茶園進(jìn)行監(jiān)測。該系統(tǒng)采用太陽能供電，使用NB-IoT進(jìn)行無線通訊，在旱情持續(xù)期間獲取不同深度土壤溫濕度的連續(xù)數(shù)據(jù)，對研究茶樹在干旱脅迫下的生理反應(yīng)有重要意義。
(2)茶樹健康狀況監(jiān)測
茶樹健康狀況的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸可以基于NB-IoT技術(shù)實現(xiàn)，如圖2所示，蟲情監(jiān)測裝置采用光、電、自動控制等先進(jìn)技術(shù)，實現(xiàn)了無需人工干預(yù)的自動化操作，該裝置能夠自動進(jìn)行誘蟲、殺蟲、蟲體。
茶農(nóng)可以通過電腦或手機(jī)訪問云平臺，獲取蟲情數(shù)據(jù)，從而了解茶園的病蟲害狀況。同時，茶農(nóng)還可以通過電腦或手機(jī)將系統(tǒng)控制參數(shù)上傳至云平臺，云平臺將這些參數(shù)下發(fā)至監(jiān)測裝置，實現(xiàn)對茶樹健康狀況的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸，極大地方便了茶農(nóng)的管理工作，使農(nóng)戶得以及時發(fā)現(xiàn)茶樹存在的問題，并采取相應(yīng)措施來防治病蟲害。
(3)茶園灌溉控制
普通的茶園管理者往往難以有效控制土壤濕度，導(dǎo)致灌溉工作存在不確定性和隨意性， 茶樹的水分需求無法得到合理滿足。
有學(xué)者利用NB-IoT技術(shù)實現(xiàn)智能化水資源管理，根據(jù)設(shè)定閾值主動對茶園環(huán)境參數(shù)進(jìn)行調(diào)控(圖3)。具體而言，在茶園中安裝土壤濕度監(jiān)測裝置和茶園氣象站，用于監(jiān)測土壤濕度、氣象條件和水消耗量。通過建立土壤含水量預(yù)測模型，并利用NB-IoT數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至云端的自動灌溉管理系統(tǒng)，該管理系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)和預(yù)測模型調(diào)整灌溉計劃，并通過NB-IoT發(fā)送控制信號至茶園灌溉設(shè)備，實現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉，幫助茶農(nóng)節(jié)約水資源、降低勞動成本，同時保證茶樹的健康生長。
(4)茶葉加工過程監(jiān)測NB-IoT技術(shù)可以實現(xiàn)對茶葉加工過程的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸，確保茶葉加工過程的可控和可追溯。有學(xué)者通過生產(chǎn)現(xiàn)場的傳感器記錄加工過程各環(huán)節(jié)的技術(shù)數(shù)據(jù)，并由NB-IoT通訊網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)匯總至云平臺，利用茶葉品質(zhì)評價模型對生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合茶葉品質(zhì)檢測機(jī)構(gòu)對相關(guān)批次的檢測結(jié)果，建立成品茶品質(zhì)與生產(chǎn)數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)，對改進(jìn)茶葉加工工藝有積極意義。
(5)茶葉物聯(lián)網(wǎng)溯源
應(yīng)用NB-IoT技術(shù)可以實現(xiàn)茶葉物聯(lián)網(wǎng)溯源監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸，尤其是在茶樹生長和鮮葉采摘環(huán)節(jié)，由于許多茶山處于偏遠(yuǎn)山區(qū)，通訊信號微弱，應(yīng)用NB-IoT技術(shù)更具優(yōu)勢。
通過茶葉溯源系統(tǒng)架構(gòu)圖(圖4)可見，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對茶樹生長及茶葉生產(chǎn)、倉儲、銷售各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時記錄，消費者可以很方便地進(jìn)行查詢。構(gòu)建完整的溯源系統(tǒng)，可以幫助茶農(nóng)提高茶葉生產(chǎn)和管理的透明度和責(zé)任心， 增強(qiáng)消費者對茶葉品質(zhì)和安全的信任度和忠誠度。
結(jié)語
近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，這項技術(shù)在智慧茶園中的應(yīng)用也越來越廣泛。盡管構(gòu)建完整的智慧茶產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)還需要結(jié)合其他技術(shù)和管理手段，如大數(shù)據(jù)、人工智能和區(qū)塊鏈等， 但NB-IoT技術(shù)作為基礎(chǔ)技術(shù)，為茶產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展提供了重要的技術(shù)支持，有助于滿足消費者的需求和期望，推動茶產(chǎn)業(yè)向更高水平發(fā)展。
來源：中國茶葉
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