浅析无线传感器网络在智能茶园环境监测及信息采集处理中的应用

2018-01-18张育人

福建茶叶 2018年8期

张育人

（宝鸡文理学院，陕西宝鸡 721013）

1 无线传感器网络概论及现代化应用

1.1 无线传感概论

无线传感网络是在微机电系统发展下，能够与互联网进行有线甚至无线连接的高度智能传感网络。无线传感广泛应用于智能交通、环境监控、信息监测及采集等各个方面。在现代茶叶农产品冷链物流模式下，为节约物流成本，保障茶种的运输质量，茶企通过设置无线传感网络，能够对交通进行实时监测，并且能识别和预测拥堵情况，为茶叶的物流运输提供最快捷的线路规划。无线传感网络至少为各茶叶市场的物流运输降低了百分之十二的交通成本，并在时间上提高了百分之三十以上的效率。由此可见，无线传感能够为茶叶市场创造出更高效快捷的运输管理模式；同理，将无线传感网络应用在茶乡及茶园的管控中，也能够最大限度地保证质量、降低成本，实现高度智能的现代化茶园。基于此，现代茶园正在逐步引进无线传感技术。

1.2 信息采集应用

信息采集应用是无线传感网络器除了监测管控之外的另一大智能技术。随着茶文化的普及，各大型茶企蓬勃发展，中小型茶企业也正蓄势待发。市场竞争下，大型茶企的信息泄露状况时有发生。基于此，各茶企开始引进无线传感器网络技术进行信息采集处理以及即防护系统监测。无线传感网络的通信链接不如有限网络具有可控性，因此设计者在进行设计时对信息安全问题尤其重视。无线网络传感都会配备相应的网络密匙，保证其信息传输时的机密性与完整性。茶企关于茶叶培育技术、茶叶土壤成分监测数值以及茶企财务管理等重要文件资料，在经过无线传感网络的信息采集与处理中，几乎没有出现过信息泄露或流失的情况。并且无线传感技术下的信息处理，还能进行自动识别整合，将零散的数据资源有计划的进行分类，便于茶企工作人员对数据进行人工分析。

1.3 智能环境监控

无线传感器网络不仅在智能交通监控上有强大的效用，在各类环境下也能够进行实时监控及智能管理。目前为了进一步加强茶叶的培育质量、实现高度智能化茶园管理，无线传感网路在茶园的智能监控上多有应用。一方面，茶园的整体管理可以通过无线传感进行远程监控。在缺少人手时，部分高端茶园还能够通过无线传感人工智能技术，自动识别茶田实时情况，进行水利浇灌或大棚移动遮阳等等。另一方面，无线传感技术能够通过监测土壤数值，精确分析茶种在某一温度和环境下的最优生长环境。通过数据信息的实时采集和有效分析，保障茶叶的高质量种植。并且，无线传感技术能够观测到人肉眼观测不到的微信息，通过实时监测，能够有效防止茶病虫害和浇灌过多产生的茶叶种植状况。然而由于无线传感器的技术性要求极高，现阶段的茶园分布还不普及，仅在个别高端茶种种植基地有所开发。

2 茶园环境监测及信息采集处理分析

2.1 监测系统时效性分析

现阶段的茶园环境监测系统还只是通过传统的计算机感应系统进行有线网络监控。首先，监测系统上屏幕显示的实时性状况与茶田的实时性状况有十秒以内的误差。然而，微小的误差也会造成不良后果。在进行员工手控茶园浇灌时，因视频和数值误差，经常会导致浇灌过多的状况。既浪费了水资源，又让茶叶土壤过于饱和，产生多水环境，不利于茶叶的生长。其次，有线传感网络的线路需要不停维护，因使用时间久而产生的网络故障较多。现阶段的茶园设备维护费用高，信息采集与监测也因线路故障问题多有迟缓。最后，传统茶园监测系统无法对茶的根茎及土壤的细微成分进行监测分析。综上，茶园的环境监测系统时效性较差。基于此，必须将无线传感器技术引入茶园，对现有茶园系统更新换代。

2.2 信息采集安全性分析

茶园内相同茶种的不同种植方式，都会影响茶叶碱的成分含量以及茶土壤的微量酸碱元素。通过不同种植方式下不同茶叶信息的收集和分析，才能够掌握到种植茶叶的最佳方式。对于高度智能茶园来说，不仅无线传感设备是一大市场竞争力，在此技术下的茶园信息收集与整合也是各茶园竞争中的关键因素。因此，信息采集的安全性至关重要。面对每日的大量观测数值，以往的传统数据库无法对其进行有效保存。在数据库膨胀的情况下，只能进行多个数据库的建立重组。这就造成了工作人员在进行信息分析时的片面性。除此之外，传统信息收集无法对所有微观信息进行分析，都是靠茶叶研究人员根据数据人工分析后再录入。人工研究的整个过程无法受到信息安全管理的保护。茶园的独创性种植数值及技术的安全性受到威胁，茶叶信息的泄露也会造成整个茶叶市场的紊乱。基于此，必须在茶园引入无线传感技术，高度保障茶园茶种观测数值的信息安全。

2.3 智能管控可行性分析

现阶段的茶园管理还处于“半智能”管控状态，即人工操控智能设备。在茶园的有限范围内，人工管控能够起到一定的效果。当茶园无人看管时，有线网络的弊端便显现出来。工作人员无法远程进行操控，而茶园内的智能设备也没有主动识别操作功能。鉴于茶园面积大、茶叶工作人员配备不足等问题，茶叶管理失误多有发生。茶叶因“间歇性管理”，无法持续健康生长。在大部分生产普通茶种的地区，其茶种的普适性本身就没有市场竞争力，加之管控不到位，茶种的质量下滑，市场占有率下降。茶基层市场无法得到充分的盈利保证，会引发整个茶叶市场的不稳固。由此可见，传统智能管控效果不可行，其方式无法在现代化的高度智能农产品市场下获得自有竞争力。

3 无线传感网络在智能茶园中的应用

3.1 高敏感监测实时性

无线传感网路作为环境监测的热点技术，具备目前为止的最高监测系统。将无线传感技术应用在智能茶园中，能够零误差地对茶园的各个方面进行实时监测。首先，无线传感技术能够采集茶园的温度、湿度、光照，经过测算对茶园的整体环境进行分析。其次，采集土壤微量成分元素，来控制施肥和浇灌量的大小。通过对土壤酸碱度及周遭环境的物质检测，还能够准确预测出未来天气，从而结合当下情况，判定茶田需求，并且提前做好恶劣天气的预防措施。无线传感网络，“传感器”设置也十分精细快捷，很少出现传感器损坏而造成的监测延迟情况。

3.2 防复制数据机密性

一方面，参考防复制USB的功能，无线传感技术也有防复制的机密数据系统。在进行实时监测后的信息采集与整合下，其数据只有内部工作人员能够从内部的互联网终端上看到，即“访问控制”。只有合法进入数据库的，才能够观看数据。即便有内部工作人员想复制数据也无法完成。反之，在内部数据入侵后，有自动销毁功能；并且在检测出入侵退出后，销毁数据能够自动还原。无线传感技术的“鲁棒性”能够适应各类网络安全攻击，保障数据的完整。除此之外，无线传感器在信息整合中还能够自动生成分类，加入计算机数据，进行模拟人脑的智能分析。避免了人工分析时产生的“疲劳性误差”。

3.3 多系统设置灵活性

无线网络传感器通过无线通信方式形成了“多跳自组织网络”。在此系统下，茶园的智能管控能具备高度的灵活性，不需进行复杂的人工操作。在人工操控时，系统能够根据实时状况对人工操控提出合理建议；在无人操作时，系统也可以自行对茶园各类设施进行管控处理。面对突发紧急情况，无线传感器系统通过模拟人工智能技术，直接对当下情况进行辨别，并灵活调控设备，从而进行有效解决。由此可见，无线传感技术是一个具有“整体性”的管控系统，它避免了传统系统中的固化呆板模式，能够实现现代化茶园的高度智能管控。