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DICT项目

DICT项目方案:5G+智慧茶园

蜂窝物联智慧茶园解决方案由“一个平台、一个系统、一个中心”构成。通过茶叶质量溯源管理平台实现茶叶生产全流程的质量追溯,保证茶叶质量,提高消费者信赖度,从而提高经济效益;通过智慧化种植生产管理系统,对茶叶的种植、生产加工等环节进行高效有序的管理,进一步提高茶叶的品质和产量;通过统一管理中心可实现对茶园的相关业务和工作进行统一管理和智能化办公。智慧化种植生产管理系统1、通过在茶园安装农业气象站监测站,对茶园环境进行实时监测并上传云端为科学管理提供数据依据;2、在茶园内部安装智能水肥灌溉系统,通过手机APP/小程序和PC端云平台实现对茶园灌溉施肥的远程控制和依据云端大数据自动化控制,节水灌溉,精准配肥保障土壤肥力;3、在茶园内部部署物理灭虫灯和虫情测报灯,通过物理灭虫方式,绿色生产能够有效降低茶叶农残;4、在茶生产车间安装传感器实时监测生产车间环境情况,更好掌控茶生产环境对茶叶生产的影响;5、在茶园安装高清摄像头对茶园实时生产监控,并通过云端形式同步转播给消费者可以在手机上进行远程查看,提高消费者信任度。茶叶质量溯源与防伪平台通过茶叶质量溯源与防伪平台对茶叶进行质量的管控,从茶叶生产到加工、仓储、物流、销售全过程监理,建立有效的跟踪档案,提高茶叶品质和质量,保障原产地,提升产品价值和市场竞争力,提高企业经济效益。统一管理中心通过统一管理中心,对茶叶的种植环境、生长周期、气象和气候数据、病虫害资料数据、茶园经济数据进行统一管理、展示并进行决策分析。

智慧茶园一般会做智能化喷雾,虫情监测,物联网杀虫,气象,土壤墒情监测,绿色防控,当然还可以根据客户预算,进行虫情智能识别等。

一、方案概述

此前,由于一些品牌茶叶被曝出农药残留超标,这引起了许多爱茶人士的担忧。据专家分析,茶叶农药残留超标主要发生在源头种植上,为了防治虫害,茶农大都使用高毒性农药,茶树生长在高山、丘陵地带,喜欢温暖、潮湿、荫蔽的生长环境,需要适当的温度、光照、水分和土壤条件。影响茶树生长的自然环境条件主要是气候和土壤,在日常栽培和管理上必须重视。

智茶园,基于物联网、大数据及云计算等技术,并结合不同环境和茶园的生长要求,通过建立物联网络,实时对茶园土壤和空气的温、湿度等茶叶生长环境以及虫病害等异常情况的监测,结合以远程可控阀门、消杀无人机等作业设施,进而实现对茶园生长条件的智能化管理,达到保障茶叶增产、环境持续可发展的长远目标。

二、方案架构

根据应用场景以及实际方案实施的架构,将智慧茶园设计为四层结构,由下至上分别为:末端设备集群、网络传输层、云端管理层以及终端策略层;根据实际茶园规模以及茶叶特点,可将各层级的结构部署进行灵活配置,以适应实际应用场景的需求。

三、方案建设

末端设备集群:在智慧茶园的方案中,通过各类传感器,管理者可实时掌握土壤墒情,虫情,灾情,气象环境等数据,并根据不同的数值动态调整不同的浇灌策略;通过监控茶叶的生长态势,同时通过智能化管理,可有效预防虫、病灾害造成大范围的损失。

网络传输层:根据茶园的实际环境以及监控范围,可灵活选择使用3G/4G/5G、NB-IoT、LoRa等多网络覆盖形式,组成智慧茶园的物联网络,并最终通过公网与云端服务器进行数据和控制命令的交互。

云端管理层:通过云端综合数据处理平台,可将设备层的汇报数据与策略层的控制命令进行实时的整合和转发,最终实现策略层到感知层的实时交互。

终端策略层:基于本方案架构中底层数据的采集、传输、整合,终端策略层可为管理者提供茶园环境信息及茶叶生长态势的实时数据,同时为管理员提供茶园环境信息和茶叶生长态势的实时数据,负责与管理员进行交互。

四、方案应用

智慧茶园解决方案利用先进的物联网与互联网信息技术相结合,基于精准传感器技术实时监测茶叶的生长环境如:土壤PH值监测、土壤EC值监测、土壤温湿度监测、光照监测、虫情监测 等,并利用大数据、云计算等技术对系统传感器所采集的数据进行分析,建立相应的数据处理模型,预测茶叶的生长环境以及病害情况,为茶园管理人员提供实时数据信息,做出科技、准确的生产策略。达到茶叶增产、改善品质的目的。

1)通过土壤水分、成分监测等传感器的数据监测,土壤环境监控系统可自动上报预警,提示喷淋灌溉需求,并通过远程控制设施和联网表计实现自动化、精准化的浇灌,解决人力查看和模糊式估计的传统浇灌模式。

2)通过环境气象监测系统,可根据气象信息提前预警大风、暴雨等恶劣气候条件,提示用户予以必要的保护性措施。

3)通过数据管理中心的控制后台,用户可进行策略设置,实现自动化监测、响应的管理模式,可实现干旱自动浇灌、水量自动控制。

智慧化种植生产管理系统
通过全程监控系统进行影像管理,环境监测系统进行气象管理,节水灌溉系统进行智能灌溉管理,病虫害监测系统实现屋里杀虫,精 准配肥系统保障土壤肥力。最终实现综合全面的数据信息反馈。全角度的诠释茶叶的质量和生产过程。

茶叶质量溯源与防伪平台
通过茶叶质量溯源与防伪平台对茶叶进行质量的管控,从茶叶生产到加工、仓储、物流、销售全过程监理,建立有效的跟踪档案,提高茶叶品质和质量,保障原产地,提升产品价值和市场竞争力,提高企业经济效益。

系统硬件
远程监控系统:高清摄像头、气象站等

病虫害监测系统:病虫害监测设备

精确配肥系统:土地养分分析仪

精准溯源系统:溯源标签、阅读器

统一管理中心:拼接屏、服务器、电脑

系统软件
智慧茶园远程监控平台

BI决策分析系统

专家库系统

茶叶质量溯源与防伪平台

蜂窝物联承建的5G智慧茶园安溪感德镇东泽智慧生态茶园和5G智慧茶厂武夷山三仰峰智慧茶厂将5G、物联网、信息化、大数据、云服务等智慧农业等核心技术应用融为一体,充分利用5G等前沿通信技术及物联网技术和创新应用研发,不断加快推动智慧茶园数字化发展的步伐。

蜂窝物联5G智慧茶园-安溪感德镇东泽智慧生态茶园

1、茶园气象站监测站:对茶园环境进行实时监测并上传云端为科学管理提供数据依据
2、茶园智能水肥灌溉系统:通过手机APP/小程序和PC端云平台实现对茶园灌溉施肥的远程控制和依据云端大数据自动化控制,节水灌溉,精准配肥保障土壤肥力

3、茶园绿色防控系统:物理灭虫灯,通过光源引诱,物理灭虫,虫情自动测报灯,光源诱捕,自动识别害虫类别,并分析上报,精准防治。绿色虫控能够有效灭虫并降低茶叶农残
4、茶园可视化管理系统:安装高清摄像头对茶园实时生产监控,并通过云端形式同步转播给消费者可以在手机上进行远程查看,提高消费者信任度。

5、5G智慧茶园大数据云平台:将茶园数据化,对茶叶的种植环境、生长周期、气象和气候数据、病虫害资料数据、茶园生产数据进行统一管理、展示并进行决策分析,科学高效,环保节能!

随着科技进步与产业升级,制茶工艺也从传统的手工迈向自动化,提供更高产能及更加稳定的产品质量。而这过程中的每一道工序,对于茶叶的味道与口感都有着至关重要的影响,因此必须严格把控制茶过程的各项环境参数,才能确保做出好茶叶。

蜂窝物联为福建武夷山三仰峰茶厂提供了一套监测制茶环境的LoRaWAN解决方案,实时监测制茶过程中的环境温湿度、含氧量、制茶机器的温度等的变化情况,以及制茶机内部的不同位置的温湿度等参数,制茶师傅可以根据这些参数,指导进行相应的制茶操作步骤,即使是制茶新手,也能根据制茶过程数字化的指导,做出好茶,从原本的单纯靠经验制茶转为科技与经验结合的新型方法,更能确保茶叶的品质始终如一。

具体方案说明:

蜂窝物联温湿度传感器(FW300-TH)精致小巧,并且支持IP67防护等级。将传感器安装于做青桶内部不同的位置,实时监测做青桶内部不同位置的温湿度值变化,实现对做青过程中温湿度的把控,确保茶叶品质。

统一管理中心
通过统一管理中心,对茶叶的种植环境、生长周期、气象和气候数据、病虫害资料数据、茶园经济数据进行统一管理、展示并进行 决策分析。

空气含氧量对于茶叶的发酵与做青过程至关重要。本方案中,含氧量传感器与温湿度传感器通过RS485与 LoRaWAN多功能数据采集器对接,采集器采用Modbus协议主动采集传感器数据后,再将数据通过LoRa发送给LoRaWAN网关,最后,网关会将数据转发到蜂窝云进行数据记录、存储、分析,判断当下的环境温度和含氧量是否适宜,当相关参数超过阈值时,立即告警,及时作出应对策略。

以上的监测数据,用户都可以用蜂窝云和手机APP实时监测与查看。用户还可以在云平台设置告警值,当监测到的数据超过阈值时,平台会通过手机APP推送和邮件及时告警,使用户及时做出调整,及时止损。

“山中忙碌有生涯,采罢山椒又采茶。此外别无玄妙事,春风一夜长灵芽。” 每年清明前后,是春茶采摘上市的关键时期。作为知名的中国有机茶之乡,浙江省金华市武义县的地方政府一直把发展“茶经济”作为贯彻落实乡村振兴战略的重要抓手。

今年开春,武义更香茶叶与浙江移动金华分公司合作共同打造的全省首个5G+智慧茶园呈现出一派与以往不同的繁忙景象——在浙江移动5G、云、物联网等技术的支持下,目前茶园的3000平方米茶叶数字化生产线和200亩种植基地初步完成了调测和数字化改造,茶叶生产正从以前的手工作业向规模化、标准化、数字化发展,无论是茶叶产量、质量还是茶园工作效率都得到了显著提升。

3000平方米5G数字化生产线投产

“经验做茶”向“数字制茶”升级

驱车40多公里从浙江金华市区到达位于武义县白姆乡金坑脚的更香有机茶基地,一股淡淡的茶叶清香扑鼻而来,基地入口的墙壁上,“绿水青山就是金山银山”十个大字映入眼帘。“提升茶叶种植水平,大力发展‘茶经济’,是我们深入践行‘两山’理论的重要载体。” 首批中国制茶大师、杰出中华茶人、浙江更香有机茶业开发有限公司总经理金国庆表示。

作为武义有机茶第一品牌,浙江更香有机茶业开发有限公司是一家集产、供、销、研于一体的农业产业化国家重点龙头企业,主要生产、经营有机绿茶、无公害茶等,年生产能力达2000吨,早春茶产量达40~50万斤,其茶叶种植基地是农业部批准认定的“国家茶叶加工技术研发中心”。

更香茗茶数字化生产线总控云平台。

走进茶叶数字化生产车间,更香茗茶数字化管理负责人金丰迅正坐在数字化生产线总控云平台屏幕前,电磁滚筒杀青机组AB线电压383PV、上料(直)速度29SV……贮青机组、杀青机组、烘干机组等不同生产工序25个作业模块的数据正实时滚动着,另一个屏幕上,各条生产线的生产过程通过监控视频高清回传,每一道工序、每一台机器的作业情况都清晰可见。

“通过在烘干、揉捻各个工序的制茶设备中加装5G通信模块,对电机转速、通风风量、风速、温度、湿度、振动时间、揉捻圈数、转速和时间等设备工艺数据进行采集,并通过5G网络上传至总控云平台对数据进行整合、分析,能更好地指导茶叶加工。”金华移动武义分公司项目经理张谢锴介绍。同时,总控平台还可以提前设置好各台设备参数发起启动或终止指令,实时记录各项工艺参数,保证工序之间通过敏锐的感应器,实现工艺上无缝衔接。如在总控平台点一芽一叶的鲜叶原料,加工车间自动开启生产线,使茶叶生产迈向规模化、标准化、数字化。

通过对12台摊青机、3台贮青机和一套流水线制茶工艺设备进行5G改造,茶厂以前一天三班倒需要40人,现在只需要5~6人即可完成。

据了解,2020年年底,更香茗茶购置了12台摊青机、3台贮青机和一套流水线制茶工艺设备,并进行了5G改造,最近茶厂的鲜叶量在4万斤/日左右,同样产量,以前一天三班倒需要工人40人,现在只需要5~6人即可完成。

“以前温度的控制、杀青程度的把控全凭经验,现在引入了数字化技术,可以把种茶、做茶的经验融入数字化,同时有了大量精准数据的积累和分析,茶叶品质的稳定性及制茶效率、茶叶产量都将大幅提升。” 金国庆表示。

种植基地装上“智慧大脑”

一个5G摄像头掌握方圆500米茶叶长势

跟随茶园工作人员来到更香有机茶种植基地,在1120亩碧波翻滚的茶园里,除了采茶工,矗立在茶园中的摄像头和气象数据采集设备引起记者的注意。

更香茶园5G视频监控。

“茶园里的摄像头就像是‘眼睛’,24小时不间断地观察和记录茶叶的生长情况。”张谢锴介绍,特别是通过安装在移动基站上的5G高清全景摄像头,能看到方圆500米每一片茶叶的‘面孔’,是否有虫害等情况一目了然。

茶园环境及茶叶种植数据采集设备。

运用浙江移动物联网技术,风速传感器、降水量传感器、光照度传感器、视频监控、土壤温湿度传感器、电导率传感器、土壤PH值传感器等不断自动采集茶园多源环境数据,这些数据可以实时回传到智慧茶园系统,为实现平台功能提供数据基础。“有机茶叶对生长环境的要求非常高,通过分析采集到的环境监测数据、茶叶种植数据,智慧茶园平台可以实现茶叶长势监测及采摘预测、虫情测报、土壤及水肥管理和防冻害管理等功能,为种植防控决策、茶园植保管理提供更加科学的支撑。”金丰迅表示。记者了解到,对于防霜扇、灭虫灯、监控、水肥一体灌溉设施,智慧茶园的总控平台可以实现一键控制设备的开启和关闭,达到精准防控和生产的目的。

“作为数字经济的先行地,浙江数字农业农村发展也走在全国前列。目前,我们已经在金华所有乡镇都开通了5G网络,我们将发挥网络能力和技术优势,助力‘三农’数字化发展,为绿水青山向金山银山转化赋能。”浙江移动金华分公司相关负责人表示。