隨著我國經濟的不斷發(fā)展轉型，對農業(yè)的要求越來越高，農業(yè)必須根據社會發(fā)展需求，對其自身的發(fā)展結構作出一定的改變。智慧農業(yè)是農業(yè)生產的高級階段，是集新興的互聯網、云計算和物聯網技術為一體，依托部署在農業(yè)生產現場的各種傳感節(jié)點（環(huán)境溫濕度、土壤水分、二氧化碳、圖像等）和無線通信網絡實現農業(yè)生產環(huán)境的智能感知、智能預警、智能決策、智能分析、專家在線指導，為農業(yè)生產提供精準化種植、可視化管理和智能化決策。
2018年，《中共中央國務院關于實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的意見》文件提出要大力發(fā)展數字農業(yè)，實施智慧農業(yè)林業(yè)水利工程，推進物聯網試驗示范和遙感技術應用。茶葉是中國的傳統(tǒng)農業(yè)，為促進傳統(tǒng)茶產業(yè)向現代茶產業(yè)轉變，引進智能化設備，開發(fā)數字化系統(tǒng)，發(fā)展智慧茶業(yè)是當前茶葉發(fā)展和變革的方向。2017年，安溪縣發(fā)布《關于深入實施茶業(yè)莊園化戰(zhàn)略的通知》，明確提出至2020年，建成一批特色鮮明、生產方式綠色、經濟效益顯著、輻射帶動有力的“金牌茶莊園”，莊園化、集約化管理的茶莊園占全縣茶莊園面積80%以上，讓茶莊園成為引領安溪茶產業(yè)“二次騰飛”的新名片。
桃源智慧化有機茶莊園項目根據國家政策倡導的“生產智能化”“管理數據化”及“經營網絡化”建設理念，圍繞種植、生產、倉儲和銷售四個方面完善升級原有設施和平臺，利用大數據、云計算、物聯網等現代信息技術，通過智能化手段開展數字農業(yè)試點，成為當地領先的智慧化農業(yè)產業(yè)園。同時，以“品雅”為產品品牌，以“添壽福地”為文化品牌，以當地古茶文化、古村落文化、農耕文化、母親河晉江源為依托，借助閩南古式大厝建筑風格，并融合安溪特色茶文化，打造以養(yǎng)眼、養(yǎng)耳、養(yǎng)肺、養(yǎng)胃且養(yǎng)心為特色的智慧茶莊園。
01
智慧化茶莊園建設要點
茶莊園是指在一定的原產地區(qū)域內，采用先進國家的農業(yè)管理方式，按照我國綠色茶葉標準建立起來的可以追溯的茶園和茶葉加工廠。茶莊園具有嚴格的種植標準、加工標準，鮮葉流向和干茶流向可以追溯，遵循可持續(xù)發(fā)展的理念，通過環(huán)境保護、人文關懷等措施，使之長期品質穩(wěn)定，符合低碳理念。
下面以安溪桃源茶莊園為例，介紹智慧化茶莊園的建設要點。
1、基礎設施
供電：用電取自安溪縣供電公司，項目區(qū)建有完善的供電網絡，專線三相電力直達基地，并配置有1座250kVA變壓器，電力容量能夠滿足需要。
供水：所在基地灌溉用水為基地中的自然山泉水，并有8000平方米水庫，水量充足，能夠滿足項目用水需求。
通訊：配置專用移動基站并以高速光纖寬帶為主的高效迅捷的網絡，各類信息能夠及時傳輸交流，為項目的建設提供了便利條件。
2、智慧化茶園管理智能化
項目以戶外茶園、生產加工廠房、深加工標準化廠房作為升級改造主體，通過在產前、產中、產后各環(huán)節(jié)配備水肥一體化系統(tǒng)、精準環(huán)境測控系統(tǒng)、生產過程管理系統(tǒng)、采后商品化處理系統(tǒng)以及農產品質量安全追溯系統(tǒng)，構建茶葉數字農業(yè)物聯網綜合管理平臺，實現了從種植、加工（包括初精制加工與深加工）、倉儲、物流到銷售全過程的數字化、信息化與智慧化。
·茶園自動化噴灌
將山泉水和飲用水通過輸水管網輸送至茶園各個蓄水池中，每個蓄水池出口安裝過濾系統(tǒng)以及智能水表，每個灌溉區(qū)域配置手自一體電磁閥。軟件系統(tǒng)集成了用水管理和灌溉控制兩種功能，一方面，服務器通過智能控制器讀取各水表用水信息，從而反映各灌溉區(qū)域當前的灌溉狀態(tài)；另一方面，通過智能控制器進行灌溉控制。
此兩種功能的結合，實現了園區(qū)用水計量、用水調度、灌溉控制三方面的有機結合，自動化噴灌系統(tǒng)技術結構示意圖如圖1所示。
系統(tǒng)將依據獲取的量化傳感器數據，比對作物生理生態(tài)模型，對灌溉相關設備下達灌溉指令，實現用量有據、輪灌有序、區(qū)別配給的決策模式，實現了茶園用水的智能管理。
·茶園環(huán)境精準測控
為確保園區(qū)各自動化調控系統(tǒng)的運行不受外部環(huán)境因素干擾，需要建設氣象監(jiān)測設備，設備根據海拔高低差，分別于3塊丘陵分區(qū)各安裝2臺，于園區(qū)中心綠地位置安裝1臺。氣象墑情監(jiān)測站用于監(jiān)測室外空氣溫濕度、降雨量、太陽輻射強度、風速、風向、4層土壤溫度及4層土壤含水量指標。結合當地氣象部門發(fā)布的氣象預告信息，共同構成氣象監(jiān)測服務子系統(tǒng)，為園區(qū)在惡劣環(huán)境氣候、不利于開展對應農事操作的條件下提供技術指標。
·茶園網絡及監(jiān)控全覆蓋
為方便園區(qū)“移動式”管理，在園區(qū)內開展無線覆蓋工作，使園區(qū)管理人員及農事執(zhí)行人員可隨時隨地應用物聯網系統(tǒng)記錄、填報、咨詢農事問題。于種植區(qū)域內平均分布安裝監(jiān)控球機，用于監(jiān)測全園種植狀況與重點位置安防情況，記錄24小時不間斷影像數據，為處理突發(fā)事件或應急情況提供遠程監(jiān)控手段。
·茶園病蟲害防治
平均分布安裝多功能植保機，配備手持式健康診斷儀。多功能植保機除了為病害防治系統(tǒng)提供空氣溫濕度環(huán)境參考參數外，還具備光學誘捕殺蟲功能；手持式設備健康診斷儀，內嵌利用長時序數據建立的穩(wěn)定模型，針對不同生育期進行科學建模；同時儀器還充分考慮物候信息，克服了傳統(tǒng)光譜測量儀器單時間點測量的不足，能夠快速測得歸一化植被指數（NDVI）、葉面積指數（LAI）、植被覆蓋度（FVC）、葉綠素含量（Cab）、產量（Yield）以及推薦施用氮肥量（Nc），為高效開展農事勞作起到了重要作用。
3、加工廠房智能化
在原有機械設備條件基礎上定制開發(fā)自動化程控系統(tǒng)，結合制茶工藝要求定制開發(fā)初制和精制茶葉控制模型，并將各獨立設備通過連接附件，整合升級為一體化生產線設備，為依據制茶工藝模型的自動化、智能化茶葉初制生產線的研建，解決茶葉初制標準化生產提供技術保障，初制和精制茶葉自動化控制系統(tǒng)如圖2所示。
·茶葉初制生產線智能化升級改造
鐵觀音茶初制生產流程依次為鮮葉采摘、曬青（日光萎凋）、做青（搖青與晾青）、殺青（炒青）、揉捻、整形、烘焙、毛茶，在機械化生產過程中，應用儲青進料設備、萎凋設備、殺青設備、揉捻設備、烘焙設備等機械設備代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工作業(yè)；為提高初制效率，統(tǒng)一制茶標準，應用傳感器技術、自動化控制技術，將原有的設備進行升級改造，形成一條完整的生產線。
·智能化茶葉精制過程信息采集系統(tǒng)
由揀梗設備、色選設備及茶葉提香設備構成，集成應用光學技術、物理學技術、機械學技術及自動化控制技術，實現茶葉品質篩選與提升的全程流水線作業(yè)。揀梗設備將經過篩分和風選后的茶?；旌衔?，通過振動槽板和揀梗軸將較長的茶葉梗送越槽溝，使茶葉與茶梗分離，在揀梗的同時也有區(qū)分茶條長短的作用；色選設備應用高清晰度全色譜傳感器對茶葉進行篩選，通過程控裝置，準確開啟氣動閥門，將低品質茶葉吹入次品槽，保留精品，實現自動化篩選；茶葉提香設備通過紅外燈管產生的紅外線對精制后的茶葉進行提香、醇化。
4、茶葉智能化深加工系統(tǒng)
系統(tǒng)由智能化沖擊磨濃縮機、渦流微分機、脈沖除塵器、臥式雙螺旋混合機、粉碎機、除粉器、單片沖壓機、混合機、槽型混合機、熱風循環(huán)烘箱、搖擺式顆粒機、震動篩分機、深加工粉劑自動化包裝系統(tǒng)及配套組件共同組成機組，機組主要由粉碎、除塵、混合、干燥、包裝等五個功能模塊組成。
粉碎部分由粗粉碎、細粉碎兩步來完成，以提高生產效率和細度；除塵部分采用袋式脈沖除塵器，減少生產過程中的粉塵污染；混合部分為臥式雙螺帶混合機，混合均勻度高，操作簡單；干燥部分選擇微波烘干，具有干燥殺菌雙重功效，且烘干溫度低，提高了烘干后的產品質量；包裝部分采用了全自動包裝機，效率更高，操作簡單、智能。
整套設備材質選用食品級304不銹鋼材質，且從進料到成品出料無需人工操作，并可隨時調整，在控制上實現一鍵操作，實時監(jiān)測，并可通過手機進行遠程監(jiān)控和操作，完全實現智能化控制，智能化茶葉深加工系統(tǒng)工作流程如圖3所示。
5、數控中心建設
建設園區(qū)農業(yè)數據中心，搭建數字農業(yè)物聯網綜合管理平臺，將項目中建設的各應用系統(tǒng)所采集的農業(yè)數據匯總展現。各業(yè)務系統(tǒng)數據交互共享，農業(yè)數據分為基礎數據、專家數據、企業(yè)數據、產品數據、土肥數據、環(huán)境數據、作物數據等。
形成物聯網技術應用集中展示功能，通過豐富的表現手段直觀展示茶葉種植過程的視頻場景、空氣溫度、空氣濕度、土壤含水量、地溫等參數。通過數控中心可直觀感知基地環(huán)境信息、生產履歷信息、視頻場景信息等；依托云服務平臺的分布式數據存儲系統(tǒng)，形成基于海量時間序列感知數據的挖掘、切片、統(tǒng)計、分析等功能，輔助茶葉種植專家提煉形成基于物聯網的作物生長、生產模型，病蟲害預警模型等；通過該系統(tǒng)直接參與茶葉種植，通過操控園區(qū)內的控制設備，實現生產環(huán)境遠程調控、用水精準投入等。
02
莊園有機茶生產技術要點
有機茶是指在原料生產過程中遵循自然規(guī)律和生態(tài)學原理，采取有益于生態(tài)和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的農業(yè)技術，不使用合成的農藥、肥料及生長調節(jié)劑等物質，在生產中不使用食品添加劑，并經專業(yè)機構認證的茶葉及相關產品。
1、資質認證
有機茶產品需按照有機產品國家標準GB/T19630—2019《有機產品生產、加工、標識與管理體系要求》中的技術要求進行生產，加工后的產品得到相關認證機構認證，具有完整的產品可追溯體系，健全的生產記錄。有機產品認證證書由認證機構根據《有機產品認證管理辦法》的規(guī)定頒發(fā)，有效期為一年。結合有機茶產品的生產加工實際情況，有機產品認證證書中詳細記錄了有機茶園信息、鮮葉產量、有機茶產品名稱、加工地址、生產數量等信息。
安溪縣桃源有機茶場有限公司于2004年開始茶園建設，從基地開發(fā)開始就全程采取有機管控技術，例如，開發(fā)茶園時，保留原有的樹木和林帶，并在茶園的邊界保留和種植樹木，使之形成天然的隔離屏障；公司于2005年開始申請有機茶認證，并于同年通過有機茶產品認證，經過多年持續(xù)改進有機茶園的生態(tài)環(huán)境及生產加工技術，至今已經連續(xù)16年通過國家有機茶認證。現有有機茶園133公頃，年產有機鐵觀音120噸。
2、茶園管理技術特點
有機茶所有原料要求生長在生態(tài)環(huán)境良好、遠離城市的區(qū)域。這些區(qū)域污染少，氣候條件適宜，晝夜溫差大，土壤腐殖質多，有機質含量高，營養(yǎng)元素充足，茶樹抗性好，茶葉品質優(yōu)異，為有機的生產奠定了良好的基礎。
桃源有機茶園位于海拔800~1000米之間，莊園中林木占60%，茶樹占40%，自然植被覆蓋率高，生物多樣性優(yōu)勢明顯。莊園現有鐵觀音80公頃，金觀音20公頃，另外還有金牡丹、梅占、黃金桂、本山、毛蟹等茶樹良種。
3、茶葉加工技術特點
·初制工藝
在茶葉初制加工上，引進一條不落地的智能化、標準化、清潔化、自動化烏龍茶生產線，其主要構成模塊及特點如下。
做青模塊
采用全自動烏龍茶生產設備，自動完成曬青、晾青、搖青和環(huán)境調控作業(yè)，毛茶品質優(yōu)于傳統(tǒng)搖晾分置做青，省工節(jié)能30%；集成冷熱風吹干太陽能曬青，紅外線曬青，自動搖青與攤青。這些自動化設備及控制系統(tǒng)使烏龍茶做青實現了智能化、標準化、清潔化、自動化。
殺青模塊
殺青設備主要有兩段，前段為連續(xù)式滾筒殺青機，后端配置連續(xù)式微波殺青機，該新能源殺青系統(tǒng)已獲得國家實用新型專利。
包揉造型模塊
采用自動揉捻型包揉造型機加工茶葉的成型過程接近于傳統(tǒng)工藝，所制的茶葉緊結呈團，葉片較完整，制優(yōu)率大幅提高，品質高于常規(guī)半機械化產品。
烘焙模塊
采用自動烘干機，按照預先設定的溫度和時間進行低溫烘焙，最大程度保留鐵觀音花香特色品質。
控制模塊
控制模塊由觸摸屏電腦控制，桃源有機茶廠應用計算機技術、電子技術和傳感技術，開發(fā)出一套烏龍茶連續(xù)做青自動控制系統(tǒng)，可在手動和自動操作間自由切換，供不同操作水平的技術人員使用。
▲茶葉初制智能化系統(tǒng)
·精制工藝
茶葉精制加工主要由茶葉自動揀梗機、色選機、鏈板式烘干機、全自動包裝機組成，通過輸送帶連接，通過電腦中央控制器，達到智能化控制。
·深加工技術
采用以有機茶為原料的超微粉研發(fā)技術和茶含片加工技術，讓人們從“喝茶”到“吃茶”，滿足消費者不同口味的需求。超微茶粉生產線的構成主要有連續(xù)式初粉碎機和精粉碎機、重金屬挑揀設備、連續(xù)式微波干燥設備、全自動粉劑包裝機，最終出來的茶粉能達到800目以上。茶含片生產線主要由粉碎機、槽式攪拌器、粗造粒機、烘焙機、V型攪拌機、細造粒機、壓片機和包衣機組成?？梢罁M者口味調節(jié)茶含片配方，目前桃源有機茶廠已研制出抹茶口味和降三高茶含片兩種產品。
03
有機茶莊園的成效與啟示
1、成效
通過茶產業(yè)物聯網的搭建，實現了茶葉種植、生產、倉儲到物流銷售全過程的數字化、信息化、自動化與智慧化，采取規(guī)范化與精細化的控制，減少中間環(huán)節(jié)人工的干預，提高茶葉生產效率和質量；降低茶企的用工成本與勞動強度，建設后的用工由原來的98人減少到69人；改變傳統(tǒng)茶農生產模式，提高茶園畝產的經濟效益，茶園的蚊蟲數量減少50%左右。
進一步探索了智慧農業(yè)技術集成應用解決方案和產業(yè)化模式，通過在產前、產中、產后各環(huán)節(jié)配備精準環(huán)境測控系統(tǒng)、生產過程管理系統(tǒng)、采后商品化處理系統(tǒng)以及農產品質量安全追溯系統(tǒng)，構建了茶葉物聯網系統(tǒng)，實現了種植、初精制加工、深加工、倉儲物流、銷售的數字化，打造了中國智慧化茶莊園的樣板，獲得“國家數字農業(yè)試點項目”“福建省級智慧示范園”“全國商業(yè)企業(yè)文化優(yōu)秀成果”“泉州市休閑農業(yè)示范點”“泉州市文化產業(yè)示范基地”“安溪縣金牌茶莊園”等榮譽。
2、啟示
目前，茶產品企業(yè)種植加工方式落后，生產效率不高，生產與營銷尚未形成聯動機制，我國已進入智慧農業(yè)快速發(fā)展階段，但中國多數茶企仍然沒有意識到智慧化農業(yè)能給茶行業(yè)帶來多大影響，物聯網、大數據、云計算、智能化種植與加工管理在茶行業(yè)內未能被有效發(fā)掘并發(fā)揮最大價值。
在建設過程中，數據應用上還存在多處“痛點”。例如有機肥、病蟲害追蹤系統(tǒng)擁有的數據并未全部被有效利用，行業(yè)內相關信息無法及時獲取、共享。移除這些痛點，有賴于打造一個端到端的數據供應鏈，讓數據流動起來，成為“循環(huán)農業(yè)”的一部分。通過數據供應鏈，企業(yè)可以不斷從中獲取數據，并利用從數據中獲取的信息優(yōu)化業(yè)務決定，提升盈利能力。特別是在盈利管理、風險管理、供應鏈管理、創(chuàng)新以及合規(guī)這五個方面，數據供應鏈將為企業(yè)帶來諸多市場價值。
目前，中國茶企仍然處于創(chuàng)建數據供應鏈的早期階段，應抓緊打造。阿里、京東、網易等互聯網公司通過對數字技術和網絡平臺的積極利用，使得中國打造“智慧農業(yè)”已經初具雛形，但是對絕大多數傳統(tǒng)茶葉企業(yè)而言，打造數據供應鏈仍然是一個全新且長期的過程。
作者簡介：
李福德
福建安溪人，高級農藝師，從事茶葉生產技術推廣和物聯網及信息化技術在農業(yè)上的應用工作。
具體內容詳見《中國茶葉加工》雜志，2020年第3期文章《智慧化有機茶莊園的建設與啟示》，頁碼：9-14，作者：李福德，劉鈺懿，汪健仁，黃金水*，魏伙霖，曾炳南，王志友，代劍，許勇泉，蘇峰
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