新型低功耗广域物联网技术在智慧茶园中的应用

新型低功耗广域物联网技术在智慧茶园中的应用

随着消费升级和市场需求的变化,茶产业也在不断进行数字化转型,实现产业升级。物联网技术在茶产业中具有巨大的应用潜力,可以帮助茶农实现智能化管理,促进现代茶产业的发展。本期旨在探讨NB-IoT技术在智慧茶园中的应用,为茶产业数字化转型提供借鉴和思路。

1 NB-IoT的技术特点

NB-IoT技术是一种新型的低功耗广域物联网技术,是3GPP制定的物联网标准之一。NB-IoT技术采用窄带调制方式,可以在较低的功率和带宽下实现广域覆盖,适用于大规模低功耗物联网应用场景,具有低功耗、低成本的特点。

新型低功耗广域物联网技术在智慧茶园中的应用

2 NB-IoT技术在智慧茶园中的应用

(1) 茶树生长环境监测

基于NB-IoT技术的茶园环境监测系统如图1所示,该技术可以实现对茶树生长环境(大气温湿度、光照、雨量、土壤温湿度、土壤pH、土壤电导率等)的实时监测和数据传输,确保茶树生长环境的稳定和优化,提高茶叶的品质和产量。

2022年福建武夷山茶叶主产区遭遇严重旱情,笔者团队使用基于NB-IoT的茶园生境监测系统,对武夷山兴田镇茶园进行监测。该系统采用太阳能供电,使用NB-IoT进行无线通讯,在旱情持续期间获取不同深度土壤温湿度的连续数据,对研究茶树在干旱胁迫下的生理反应有重要意义。

新型低功耗广域物联网技术在智慧茶园中的应用

 

(2)茶树健康状况监测

茶树健康状况的实时监测和数据传输可以基于NB-IoT技术实现,如图2所示,虫情监测装置采用光、电、自动控制等先进技术,实现了无需人工干预的自动化操作,该装置能够自动进行诱虫、杀虫、虫体。

茶农可以通过电脑或手机访问云平台,获取虫情数据,从而了解茶园的病虫害状况。同时,茶农还可以通过电脑或手机将系统控制参数上传至云平台,云平台将这些参数下发至监测装置,实现对茶树健康状况的实时监测和数据传输,极大地方便了茶农的管理工作,使农户得以及时发现茶树存在的问题,并采取相应措施来防治病虫害。

新型低功耗广域物联网技术在智慧茶园中的应用

 

(3)茶园灌溉控制

普通的茶园管理者往往难以有效控制土壤湿度,导致灌溉工作存在不确定性和随意性, 茶树的水分需求无法得到合理满足。

有学者利用NB-IoT技术实现智能化水资源管理,根据设定阈值主动对茶园环境参数进行调控(图3)。具体而言,在茶园中安装土壤湿度监测装置和茶园气象站,用于监测土壤湿度、气象条件和水消耗量。通过建立土壤含水量预测模型,并利用NB-IoT数据网络将相关数据上传至云端的自动灌溉管理系统,该管理系统根据监测数据和预测模型调整灌溉计划,并通过NB-IoT发送控制信号至茶园灌溉设备,实现精准灌溉,帮助茶农节约水资源、降低劳动成本,同时保证茶树的健康生长。

 

新型低功耗广域物联网技术在智慧茶园中的应用

 

(4)茶叶加工过程监测NB-IoT技术可以实现对茶叶加工过程的实时监测和数据传输,确保茶叶加工过程的可控和可追溯。有学者通过生产现场的传感器记录加工过程各环节的技术数据,并由NB-IoT通讯网络将数据汇总至云平台,利用茶叶品质评价模型对生产过程的数据进行分析,结合茶叶品质检测机构对相关批次的检测结果,建立成品茶品质与生产数据间的关联,对改进茶叶加工工艺有积极意义。

(5)茶叶物联网溯源

应用NB-IoT技术可以实现茶叶物联网溯源监测数据的实时传输,尤其是在茶树生长和鲜叶采摘环节,由于许多茶山处于偏远山区,通讯信号微弱,应用NB-IoT技术更具优势。

通过茶叶溯源系统架构图(图4)可见,应用物联网技术,对茶树生长及茶叶生产、仓储、销售各个环节的数据进行实时记录,消费者可以很方便地进行查询。构建完整的溯源系统,可以帮助茶农提高茶叶生产和管理的透明度和责任心, 增强消费者对茶叶品质和安全的信任度和忠诚度。

 

新型低功耗广域物联网技术在智慧茶园中的应用

 

结语

近年来,随着物联网的发展,这项技术在智慧茶园中的应用也越来越广泛。尽管构建完整的智慧茶产业生态系统还需要结合其他技术和管理手段,如大数据、人工智能和区块链等, 但NB-IoT技术作为基础技术,为茶产业的数字化转型和可持续发展提供了重要的技术支持,有助于满足消费者的需求和期望,推动茶产业向更高水平发展。

来源:中国茶叶

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