茶树栽培智能化办理研究进展

栽培是茶叶工业链中的要害环节，为高质量茶叶供给了保证，可是栽培本钱占有了现在茶叶出产本钱的首要比例。杂乱的栽培条件与劳动力短少使茶叶栽培本钱不断进步，栽培环节的智能化是茶叶出产从传统形式向现代形式改变的必经之路。

2. 传输存储层

传输存储层是智能化体系的“神经”与“库房”，监测感知层搜集的海量信息数据经过传输存储层聚集到数据库房，为后续的数据核算供给连绵不断的“营养”。传输进程首要依靠各类数据传输协议与设备对数据进行高效传输，尽可能削减数据传输推迟，一起还需求完成不同设备的组网与信息的兼容并行处理，而智能化体系中存储首要体现在海量数据的高效云存储与交流，完成数据存储与提取的高兼容、低延时、低差错。

3. 核算决议计划层

核算决议计划层是“大脑”，聚集的各类信息只要经过核算决议计划层的杂乱运算才干生成有使用价值的信息，反应给用户或许传送给作业设备。在栽培端，核算决议计划层首要是对农情信息的智能化处理，设备的途径规划、决议计划操控，完成作物成长态势的判别，以及不同场景下的应对决议计划生成，比方茶树钳制状况确诊、对应设备操作所需的参数等。核算决议计划层需求算力与算法一起完成，算力依托于核算芯片、内存，而算法是决议计划的中心。

4. 使用服务层

使用服务层是“四肢”，将核算决议计划层得出的信息、参数，反应到对应的终端，如显现器、机械设备，完成决议计划成果的操作使用。因为设备种类多样，参数需求杂乱，因而使用反应层要求数据信息的高度兼容、操作参数精准化。现在栽培智能化办理的首要瓶颈在监测感知层与核算决议计划层，在监测感知层、核算决议计划层，技能及配备均刚刚处于起步阶段，间隔工业化使用还有一段间隔。而传输存储层、使用服务层跟着近年来信息技能、互联网技能展开，海量数据传输与存储的技能难度不大，应战在于怎么降低本钱。

二、茶树栽培智能化办理研讨现状与问题

1. 农业传感器

与茶树栽培相关的农业传感器首要有环境传感器、植物生理传感器、智能设备传感器3类。环境传感器的首要作用是获取茶树赖以生存的土壤、大气环境中的相关参数。生理传感器用于获取与茶树成长态势相关的参数。智能设备传感器用于要害方针辨认、相关设备的履行作用监测。整体上我国现已展开了不少关于信息快速获取及组网技能的研制，但现在茶园才智办理中的传感器仍选用通用型农业传感器，专用传感器较为短少。

2. 信息感知技能

(1)空间信息获取

依托卫星、无人机等遥感渠道，合作地舆信息技能，能够完成茶树栽培区内要害信息的快速获取。使用不同的遥感数据源的光谱特征和各栽培被指数，结合不同的算法提取纹路特征完成对茶园的分类，以及茶树成长进程及受害状况、茶园产值猜测等。我国农业遥感卫星传感器以多光谱遥感为主，观测要素短少、短少光学与微波等协同观测才能，遥感数据保证率和质量有待进步。

(2)茶树成长态势感知

植物成长信息可直接用于钳制确诊、产值与质量猜测，这些参数大多依靠传统的理化剖析办法，费时吃力，而智能化办理体系所需的实时数据需求对作物生理参数进行快速、无损检测。近年来在茶树成长态势感知方面展开了很多反演模型算法研讨工作，如使用高光谱设备，对茶树种类、茶树叶面积指数、冠层叶片中叶绿素、氮、磷钾含量进行反演算法等研讨。

3. 才智茶园体系完成

(1)茶园归纳办理体系

使用无线通信、传感器检测和数字图画辨认技能，自主规划和研制了一套茶园可视化农业气候信息动态监测预警体系，该体系可完成茶园图画信息、温湿度、降水数据的一体化搜集和归纳显现的功用。

茶园监控体系整体结构图

在茶园生境才智管控技能研讨方面，树立了茶园生境才智管控技能，包括茶园土壤生态调控技能、茶园生态位配备与管控技能、茶园病虫害监测预警与生态防控技能、茶园生境环境信息自动化感知技能、茶园水分才智管控技能以及茶园生境才智管控专家服务体系等。从实践使用状况看，现在“才智茶园”均停步在农情信息搜集与信息汇总展现场景，办理决议计划依然依靠于人，而智能决议计划算法缺失是“才智茶园”的瓶颈问题。

茶园害虫监测预警渠道模型

(2)智能灌溉设备

茶园智能化灌溉体系展开有两个方面，一是优化灌溉体系的驱动结构，改善灌溉作用，研讨规划了由可编程操控器和变频器联合操控的茶园变频恒压喷灌操控体系，可根据用水量的改变，在全流量范围内使用变频泵的接连调理和工频泵的分级调理相结合，完成恒压、节能，并对喷灌进程中的各种特征量进行实时、动态显现，进步了茶园喷灌的自动化水平缓办理水平。

茶园智能化喷灌体系组成图

(3)其他智能机械

在通用智能机械渠道方面，规划可定制化的通用农机长途智能办理渠道。受制于茶园杂乱地势、植被掩盖、土壤类型差异，与茶树栽培相关的智能农机设备，如耕耘机、上肥机、修剪机的智能化程度远不及灌溉设备。此外，智能农机配备范畴未形成科学的标准化体系，导致该范畴相关标准定位不清、标准间穿插重复、配套性差。发布施行的智能农机配备当地标准、集体标准、企业标准质量良莠不齐，配备出产没有一致标准、新产品研制无标可依、上下游工业无法配套联接。

三、茶树栽培智能化办理研讨展望

1. 先进传感器研制

研讨牢靠的快速感知技能，研制高精度、牢靠性强的农业专用传感器，一起研讨多传感器的时空同步搜集、高效组网传输、多模态数据交融处理及实时在线解析等要害技能，用于很多不同参数的快速获取。

2. 智能决议计划办理模型

现在“才智茶园”体系的瓶颈之一是决议计划模型短少，形成了有数据无算法的窘境，因而需求深化茶树范畴相关的农业模型研讨，为茶园办理与作业进程的智能化决议计划供给根据。针对物联网引进的海量数据，需求研制大数据驱动的常识同享与归纳辅佐决议计划模型，经过常识和数据相结合的决议计划模型，将精准决议计划与智能算法进行有用相关，进行猜测评判，为出产作业供给智能化决议计划。

3. 智能茶园机械配备

需求展开茶园机械配备作业进程实时剖析、智能化决议计划与操控前期研讨，树立茶园农机智能化、精准化作业技能储备。但因为茶树栽培相关的机械化程度依然很低，除了研制自动化程度高的大型茶园机械外，还需求针对散布较广的山地丘陵茶园，加强结构简略、易于操作的轻小型机械的研制，进步我国茶树栽培的机械化水平。

本文节选自《我国茶叶》2022年第5期，P1-7，《茶树栽培智能化办理研讨进展及展望》，