隨著消費升級和市場需求的變化，茶產業(yè)也在不斷進行數字化轉型，實現產業(yè)升級。物聯網技術在茶產業(yè)中具有巨大的應用潛力，可以幫助茶農實現智能化管理，促進現代茶產業(yè)的發(fā)展。本期旨在探討NB-IoT技術在智慧茶園中的應用，為茶產業(yè)數字化轉型提供借鑒和思路。
1 NB-IoT的技術特點
NB-IoT技術是一種新型的低功耗廣域物聯網技術，是3GPP制定的物聯網標準之一。NB-IoT技術采用窄帶調制方式，可以在較低的功率和帶寬下實現廣域覆蓋，適用于大規(guī)模低功耗物聯網應用場景，具有低功耗、低成本的特點。
2 NB-IoT技術在智慧茶園中的應用
(1) 茶樹生長環(huán)境監(jiān)測
基于NB-IoT技術的茶園環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)如圖1所示，該技術可以實現對茶樹生長環(huán)境(大氣溫濕度、光照、雨量、土壤溫濕度、土壤pH、土壤電導率等)的實時監(jiān)測和數據傳輸，確保茶樹生長環(huán)境的穩(wěn)定和優(yōu)化，提高茶葉的品質和產量。
2022年福建武夷山茶葉主產區(qū)遭遇嚴重旱情，筆者團隊使用基于NB-IoT的茶園生境監(jiān)測系統(tǒng)，對武夷山興田鎮(zhèn)茶園進行監(jiān)測。該系統(tǒng)采用太陽能供電，使用NB-IoT進行無線通訊，在旱情持續(xù)期間獲取不同深度土壤溫濕度的連續(xù)數據，對研究茶樹在干旱脅迫下的生理反應有重要意義。
(2)茶樹健康狀況監(jiān)測
茶樹健康狀況的實時監(jiān)測和數據傳輸可以基于NB-IoT技術實現，如圖2所示，蟲情監(jiān)測裝置采用光、電、自動控制等先進技術，實現了無需人工干預的自動化操作，該裝置能夠自動進行誘蟲、殺蟲、蟲體。
茶農可以通過電腦或手機訪問云平臺，獲取蟲情數據，從而了解茶園的病蟲害狀況。同時，茶農還可以通過電腦或手機將系統(tǒng)控制參數上傳至云平臺，云平臺將這些參數下發(fā)至監(jiān)測裝置，實現對茶樹健康狀況的實時監(jiān)測和數據傳輸，極大地方便了茶農的管理工作，使農戶得以及時發(fā)現茶樹存在的問題，并采取相應措施來防治病蟲害。
(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。
有學者利用NB-IoT技術實現智能化水資源管理，根據設定閾值主動對茶園環(huán)境參數進行調控(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測模型，并利用NB-IoT數據網絡將相關數據上傳至云端的自動灌溉管理系統(tǒng)，該管理系統(tǒng)根據監(jiān)測數據和預測模型調整灌溉計劃，并通過NB-IoT發(fā)送控制信號至茶園灌溉設備，實現精準灌溉，幫助茶農節(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技術可以實現對茶葉加工過程的實時監(jiān)測和數據傳輸，確保茶葉加工過程的可控和可追溯。有學者通過生產現場的傳感器記錄加工過程各環(huán)節(jié)的技術數據，并由NB-IoT通訊網絡將數據匯總至云平臺，利用茶葉品質評價模型對生產過程的數據進行分析，結合茶葉品質檢測機構對相關批次的檢測結果，建立成品茶品質與生產數據間的關聯，對改進茶葉加工工藝有積極意義。
(5)茶葉物聯網溯源
應用NB-IoT技術可以實現茶葉物聯網溯源監(jiān)測數據的實時傳輸，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山區(qū)，通訊信號微弱，應用NB-IoT技術更具優(yōu)勢。
通過茶葉溯源系統(tǒng)架構圖(圖4)可見，應用物聯網技術，對茶樹生長及茶葉生產、倉儲、銷售各個環(huán)節(jié)的數據進行實時記錄，消費者可以很方便地進行查詢。構建完整的溯源系統(tǒng)，可以幫助茶農提高茶葉生產和管理的透明度和責任心， 增強消費者對茶葉品質和安全的信任度和忠誠度。
結語
近年來，隨著物聯網的發(fā)展，這項技術在智慧茶園中的應用也越來越廣泛。盡管構建完整的智慧茶產業(yè)生態(tài)系統(tǒng)還需要結合其他技術和管理手段，如大數據、人工智能和區(qū)塊鏈等， 但NB-IoT技術作為基礎技術，為茶產業(yè)的數字化轉型和可持續(xù)發(fā)展提供了重要的技術支持，有助于滿足消費者的需求和期望，推動茶產業(yè)向更高水平發(fā)展。
來源：中國茶葉
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