大數(shù)據(jù)背景下茶產(chǎn)業(yè)鏈物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

宋蘭霞，周作梅

（凱里學(xué)院大數(shù)據(jù)工程學(xué)院，貴州凱里 556011）

我國(guó)作為全世界最主要的茶葉出口國(guó)之一，近些年，無(wú)論是國(guó)際市場(chǎng)需求的提高還是國(guó)內(nèi)需求的提升，都極大地推動(dòng)了我國(guó)茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這也使得我國(guó)茶葉的種植規(guī)模逐年提升，茶產(chǎn)業(yè)甚至已經(jīng)成為各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要支柱產(chǎn)業(yè)。但是也要看到，我國(guó)是茶葉大國(guó)，但是并非茶葉強(qiáng)國(guó)，我國(guó)茶產(chǎn)業(yè)在很多方面都較為落后，尤其是在信息服務(wù)上面，很多地方仍然延續(xù)過(guò)去小農(nóng)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的模式，尚未形成統(tǒng)一聯(lián)動(dòng)、信息共享的產(chǎn)業(yè)鏈物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)。因此，在大數(shù)據(jù)的背景下，就不妨充分發(fā)掘大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的積極作用，通過(guò)新技術(shù)的運(yùn)用、新平臺(tái)的搭建，對(duì)傳統(tǒng)茶產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行現(xiàn)代化改造，建起了科學(xué)實(shí)用的茶產(chǎn)業(yè)鏈物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)，為我國(guó)茶產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供堅(jiān)強(qiáng)的信息服務(wù)保障。

1 茶產(chǎn)業(yè)鏈物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和方案

大數(shù)據(jù)技術(shù)是茶產(chǎn)業(yè)鏈物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的核心部分，是其產(chǎn)生效果的重要驅(qū)動(dòng)力。何謂大數(shù)據(jù)？一言概之，其指的是在較短時(shí)間內(nèi)無(wú)法用常規(guī)技術(shù)和工具對(duì)一定范圍內(nèi)數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行收集、整理、儲(chǔ)存和分析的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在其種類(lèi)豐富、數(shù)量?jī)?nèi)容巨大、變化速度較快、單位數(shù)據(jù)價(jià)值較低等方面。

1.1 基于MapReduce的非關(guān)系數(shù)據(jù)分析技術(shù)

在現(xiàn)有的大數(shù)據(jù)技術(shù)當(dāng)中，用途較為廣泛的，具有一定代表性的技術(shù)是MapReduce，這是一種源自國(guó)外的非關(guān)系數(shù)據(jù)分析技術(shù)。其特點(diǎn)是能夠在較大范圍內(nèi)進(jìn)行使用，并且運(yùn)用起來(lái)較為簡(jiǎn)易。因此當(dāng)前很多非大數(shù)據(jù)專(zhuān)業(yè)的領(lǐng)域，會(huì)優(yōu)先選取此類(lèi)大數(shù)據(jù)技術(shù)。我國(guó)茶產(chǎn)業(yè)是一項(xiàng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，無(wú)論是產(chǎn)業(yè)本身的特點(diǎn)，還是該行業(yè)從業(yè)者的實(shí)際情況，都較為適用此類(lèi)大數(shù)據(jù)技術(shù)，一方面是容易上手，另一方面因?yàn)槠錇橹髁鞯拇髷?shù)據(jù)技術(shù)，在運(yùn)營(yíng)、維護(hù)等方面的成本都較低。

1.2 基于SOA架構(gòu)的云服務(wù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)需要一定的云服務(wù)技術(shù)作為支撐，而SOA架構(gòu)作為一種較為普遍的軟禁體系架構(gòu)，在構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)體系中有著很好的優(yōu)勢(shì)。SOA架構(gòu)與其它形式的架構(gòu)相比的獨(dú)特之處，就在于其能夠?yàn)榇髷?shù)據(jù)提供一系列相互獨(dú)立的服務(wù)。而每一項(xiàng)服務(wù)都有著自己?jiǎn)为?dú)的輸入與輸出接口，這是SOA架構(gòu)最為獨(dú)特之處。這也就意味著，將其運(yùn)用于大數(shù)據(jù)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建當(dāng)中，能夠使物聯(lián)網(wǎng)中的各個(gè)功能既可以相互聯(lián)系，又可以各自獨(dú)立，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和獨(dú)立性。SOA架構(gòu)的云計(jì)算技術(shù)，一方面能夠進(jìn)行并行運(yùn)算，可以將海量的數(shù)據(jù)內(nèi)容按照一定的規(guī)律和方式來(lái)并行計(jì)算，使其結(jié)果更具規(guī)律性，能夠讓人從中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)本身所蘊(yùn)含的一系列規(guī)律，從而更好地讓數(shù)據(jù)服務(wù)于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。另一方面，其可以進(jìn)行分布式計(jì)算，能將海量的數(shù)據(jù)根據(jù)不同的內(nèi)容分成不同的部分，并根據(jù)其內(nèi)容大小和計(jì)算難度，智能地分配給不同的計(jì)算機(jī)來(lái)分析和處理。這種計(jì)算方式能夠大大節(jié)約數(shù)據(jù)分析和計(jì)算的時(shí)間，提高系統(tǒng)運(yùn)行的效率。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)，其本質(zhì)上是將物與物進(jìn)行連接，把全球不同地區(qū)、不同物品都與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，將身處物聯(lián)網(wǎng)之中的物品的各種信息進(jìn)行分享和交互，進(jìn)而通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)物與物之間的信息交換、智能化管理、監(jiān)控以及跟蹤等功能。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在茶產(chǎn)業(yè)鏈中的應(yīng)用十分廣泛，可以應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中。從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)狀來(lái)看，傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、二維碼技術(shù)和智能終端技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到茶產(chǎn)業(yè)鏈中的主要技術(shù)。

傳感器網(wǎng)絡(luò)指的是將傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)的布置，將其有機(jī)分配到不同的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將其組建成一個(gè)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的網(wǎng)絡(luò)。如此，不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)便能通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)入傳感器網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)收集到大量的數(shù)據(jù)后，后臺(tái)便會(huì)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理、歸類(lèi)、分析以及管理等工作。從現(xiàn)實(shí)來(lái)看，傳感器網(wǎng)絡(luò)可以大規(guī)模地應(yīng)用到茶產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié)，如茶葉種植、采摘、制作和儲(chǔ)存，一方面可以及時(shí)監(jiān)測(cè)和管理茶葉的生長(zhǎng)、儲(chǔ)存等情況，讓茶企更好地控制產(chǎn)品的質(zhì)量，另一方面更是能通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，對(duì)茶葉的生長(zhǎng)等情況有更加深入的了解，為企業(yè)技術(shù)改造提升提供有價(jià)值的參考。二維碼技術(shù)則是當(dāng)前一種較為流行的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其能夠通過(guò)黑白相間的圖形來(lái)記錄物品的數(shù)據(jù)，并能夠利用手機(jī)的掃碼功能讀取數(shù)據(jù)。二維碼技術(shù)能夠大規(guī)模地運(yùn)用到茶產(chǎn)業(yè)鏈的儲(chǔ)存、運(yùn)輸以及銷(xiāo)售環(huán)節(jié)，通過(guò)為每一件物品生成唯一的身份識(shí)別二維碼，讓廠(chǎng)商更加便捷地進(jìn)行物品的管理，同時(shí)也能讓消費(fèi)者更加迅速地知道產(chǎn)品的各種信息。

2 茶產(chǎn)業(yè)鏈物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 茶產(chǎn)業(yè)鏈物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的總體實(shí)現(xiàn)方案

在該系統(tǒng)當(dāng)中，茶企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是重要的基礎(chǔ)所在。物聯(lián)網(wǎng)既需要“仰望星空”，利用各種現(xiàn)代化的信息技術(shù)讓其連接萬(wàn)物、溝通世界，又需要“腳踏實(shí)地”，踏踏實(shí)實(shí)做好基礎(chǔ)性的工作，為其高效運(yùn)轉(zhuǎn)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)設(shè)施保障。在茶產(chǎn)業(yè)鏈的物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)中，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)必不可少。譬如說(shuō)，在茶葉生產(chǎn)環(huán)節(jié)，通過(guò)在茶園內(nèi)部建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，搭建起物聯(lián)網(wǎng)信息監(jiān)測(cè)、收集和分析系統(tǒng)，可以將茶園內(nèi)部的實(shí)時(shí)溫度、濕度、土壤、茶葉生長(zhǎng)等情況在第一時(shí)間進(jìn)行采集和分析，這樣就能讓工作人員在后臺(tái)對(duì)茶園的各種信息有足夠的了解，以便于其作出各種應(yīng)對(duì)措施。這對(duì)于茶葉病蟲(chóng)害的防治有著很好的作用，從現(xiàn)實(shí)看我國(guó)不少茶園在病蟲(chóng)害的防治上的技術(shù)較差，單憑自己去分析和防治的效果并不是太好，而倘若有了物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，則可以第一時(shí)間將茶葉的病蟲(chóng)害通過(guò)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)散出去，以此得到全國(guó)乃至全球一流專(zhuān)家的判斷，并作出最優(yōu)治理方案。

2.2 云計(jì)算綜合服務(wù)平臺(tái)建設(shè)亦是茶產(chǎn)業(yè)鏈物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容

該平臺(tái)建設(shè)包括兩大方面，一是應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)，二是云計(jì)算平臺(tái)的硬件建設(shè)。先來(lái)看應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)。一般而言，類(lèi)似于茶產(chǎn)業(yè)鏈的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)，最佳選擇是SOA的平臺(tái)架構(gòu)，其優(yōu)勢(shì)在與開(kāi)發(fā)成本低，靈活性高以及響應(yīng)速度快。同時(shí)，該技術(shù)的平臺(tái)架構(gòu)還能夠?yàn)槠髽I(yè)提供功能模塊的個(gè)性化定制功能，會(huì)根據(jù)茶產(chǎn)業(yè)鏈的特殊情況進(jìn)行應(yīng)用的定制服務(wù)。如此便能使其更加符合茶產(chǎn)業(yè)鏈的實(shí)際情況，能讓傳統(tǒng)的茶產(chǎn)業(yè)更好地融入到大數(shù)據(jù)背景下的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中。

2.3 茶產(chǎn)業(yè)鏈物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的整體系統(tǒng)建設(shè)方案，應(yīng)當(dāng)包含產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)部分，無(wú)論是縱向的方面還是橫向的方面都應(yīng)當(dāng)被囊括進(jìn)去

從實(shí)際看，我國(guó)南方一些發(fā)達(dá)地區(qū)的茶產(chǎn)區(qū)已經(jīng)開(kāi)始著手建設(shè)全產(chǎn)業(yè)鏈的物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)，并取得了一定的成效。從他們的經(jīng)驗(yàn)我們可以得知，該系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)當(dāng)包含智慧茶園的管理平臺(tái)，來(lái)對(duì)茶葉的種植、生產(chǎn)和采摘等環(huán)節(jié)進(jìn)行智能化、信息化的管理分析；應(yīng)當(dāng)包含智能配送平臺(tái)，來(lái)對(duì)物品的配送進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)測(cè)和管理，并且通過(guò)對(duì)配送目的地的需求情況，合理分配產(chǎn)品配送的數(shù)量和速度；應(yīng)當(dāng)包含智能追溯平臺(tái)，來(lái)對(duì)產(chǎn)品的銷(xiāo)售情況和顧客的反饋在大數(shù)據(jù)的層面進(jìn)行智能分析，以便企業(yè)在第一時(shí)間掌握銷(xiāo)售環(huán)節(jié)的真實(shí)狀況，從而對(duì)產(chǎn)品的種植、生產(chǎn)做出科學(xué)有效的調(diào)整改變；應(yīng)當(dāng)包括電子商務(wù)平臺(tái)，這樣就能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)銷(xiāo)售商品，并且能將市場(chǎng)端的各種信息納入到大數(shù)據(jù)當(dāng)中，讓企業(yè)能夠?qū)κ袌?chǎng)的情況有充分的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而對(duì)產(chǎn)品的包裝設(shè)計(jì)、價(jià)格和種類(lèi)進(jìn)行有針對(duì)性的變化，從而更好地滿(mǎn)足市場(chǎng)和消費(fèi)者的需求。

2.4 茶產(chǎn)業(yè)鏈物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)從傳感層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、應(yīng)用層和訪(fǎng)問(wèn)層等五個(gè)層面進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)

傳感層應(yīng)當(dāng)包括視頻監(jiān)控、控制器、傳感器等設(shè)備，其屬于茶產(chǎn)業(yè)鏈物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的上游層面，主要是對(duì)茶葉的生產(chǎn)和種植等進(jìn)行科學(xué)及時(shí)的監(jiān)控和管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能化的管理，如智能調(diào)節(jié)濕度、溫度，智能精準(zhǔn)噴灌等。網(wǎng)絡(luò)層主要處理感知層所搜集來(lái)的大數(shù)據(jù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將其匯總，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)層所采用的技術(shù)手段主要包括無(wú)線(xiàn)蜂窩通訊技術(shù)和有線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。數(shù)據(jù)服務(wù)層主要是針對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，根據(jù)其內(nèi)容和所應(yīng)用的方向，分門(mén)別類(lèi)進(jìn)行儲(chǔ)存和管理，以便于后續(xù)工作的高效率開(kāi)展。應(yīng)用層則是物聯(lián)網(wǎng)與產(chǎn)業(yè)相結(jié)合的層面，其能真正將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)的發(fā)展當(dāng)中，讓數(shù)據(jù)服務(wù)于產(chǎn)業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)和層面，實(shí)現(xiàn)茶產(chǎn)業(yè)鏈的智能化、信息化管理和運(yùn)轉(zhuǎn)。訪(fǎng)問(wèn)層則是該系統(tǒng)的具體呈現(xiàn)層面，其主要體現(xiàn)在兩方面，一是內(nèi)部訪(fǎng)問(wèn)層，如企業(yè)的管理系統(tǒng)，能通過(guò)合理的系統(tǒng)頁(yè)面和功能設(shè)計(jì)，提高企業(yè)的運(yùn)行效率。二是外部訪(fǎng)問(wèn)層，主要體現(xiàn)在企業(yè)與經(jīng)銷(xiāo)商和消費(fèi)者之間的互動(dòng)上，企業(yè)通過(guò)電商平臺(tái)，或是自己開(kāi)發(fā)的電子商務(wù)平臺(tái)，來(lái)對(duì)自己的商品進(jìn)行全方位的展現(xiàn)和銷(xiāo)售。

3 茶產(chǎn)業(yè)鏈物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用效果

茶產(chǎn)業(yè)鏈物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的建立，必然要耗費(fèi)一定的資金和精力，對(duì)于一些茶企來(lái)講應(yīng)該是一筆不小的負(fù)擔(dān)。但是其所帶來(lái)的效果從長(zhǎng)期看是值得的，該系統(tǒng)的應(yīng)用效果主要體現(xiàn)在以下幾方面。

一是可以提升茶葉的畝產(chǎn)量，讓企業(yè)在上游環(huán)節(jié)有更高的收益。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)信息服務(wù)能夠?qū)Σ枞~種植生長(zhǎng)進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)控和管理，能讓茶企從科學(xué)的角度去施肥、灌溉，并合理控制茶園的濕度溫度等，從而最大程度提高茶葉的畝產(chǎn)量。二是能夠提高茶葉加工的效率和收益，讓企業(yè)能以較小的投入換來(lái)更大的產(chǎn)出。物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)改變了過(guò)去那種傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，其能夠?qū)?lái)自市場(chǎng)端以及其它層面的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，從而對(duì)自己的生產(chǎn)進(jìn)行最優(yōu)處理，讓產(chǎn)品更加符合市場(chǎng)需求。三是可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化和精準(zhǔn)化的物流配送系統(tǒng)，來(lái)對(duì)產(chǎn)品的儲(chǔ)存、配送進(jìn)行科學(xué)的監(jiān)測(cè)和管理，在最大程度上降低產(chǎn)品的損耗。同時(shí)還能夠減少這些環(huán)節(jié)中的人工費(fèi)用，在很大程度上降低企業(yè)的人力成本支出，讓企業(yè)輕裝上陣，提高在行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力。

此外，茶產(chǎn)業(yè)鏈物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的效果不僅能提高單一企業(yè)的效益，更是能對(duì)我國(guó)茶產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展產(chǎn)生極大的助推作用。因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)鏈中的云平臺(tái)能夠連接整個(gè)茶產(chǎn)業(yè)的大小企業(yè)，一方面能夠促進(jìn)行業(yè)的信息共享，讓身處其中的企業(yè)都能從互動(dòng)和信息交換中了解到行業(yè)的前沿動(dòng)態(tài)，從而更好地促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的整合與發(fā)展。另一方面，很多新技術(shù)和先進(jìn)管理模式也能夠通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)推廣到整個(gè)行業(yè)當(dāng)中，讓那些地處偏遠(yuǎn)地區(qū)的小茶企利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，迅速得到技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)上的支持，從而彌補(bǔ)其在資金、區(qū)域等方面的劣勢(shì)，讓我國(guó)茶產(chǎn)業(yè)得到全方面的繁榮發(fā)展。