什么是智能有机茶庄园 智能茶产业是如何建设和设计的？

随着中国经济的不断发展和转型，对农业的要求越来越高。农业必须根据社会发展的需要，对自身的发展结构进行一定的变革。农业是农业生产的高级阶段，融合了互联网、云计算、物联网等新兴技术。它依赖于各种传感器节点(环境温湿度、土壤湿度、二氧化碳、图像等。)部署在农业生产现场和无线通信网络，实现智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准种植、可视化管理和智能决策。2018年《中共中央国务院关于实施乡村振兴战略的意见》号文件提出，大力发展数字农业，实施智能农林水利工程，推进物联网试验示范和遥感技术应用。茶叶是中国的传统农业。为了促进传统茶产业向现代茶产业的转变，引入智能设备、发展数字化系统、发展智能茶产业是当前茶产业发展和改革的方向。2017年，安溪县出台《关于深入实施茶业庄园化战略的通知》，明确提出到2020年，建成一批特色鲜明、生产方式绿色、经济效益显著、辐射带动力强的“黄金茶庄园”。庄园式、集约化经营的茶场占全县茶场的80%以上，使茶场成为引领安溪茶业“二次腾飞”的新名片。桃源有机茶庄园项目按照国家政策倡导的“智能生产”、“数据管理”、“网络管理”的建设理念，围绕种植、生产、仓储、销售等环节，对原有设施和平台进行完善和升级，利用大数据、云计算、物联网等现代信息技术，以智能化手段进行数字农业试点，成为当地领先的智能农业产业园。同时，以“品雅”为产品品牌，“天寿笛福”为文化品牌，依托当地的古茶文化、古村落文化、农耕文化和母亲河锦江源头，借助闽南古老的大错建筑风格，融合安溪特色茶文化，打造养眼、养耳、养肺、养胃、养心为特色的智慧茶庄园。01智能茶庄园建设要点茶庄园是指采用先进国家的农业管理方法，按照我国绿茶标准，在一定产地建立的可追溯的茶园和茶叶加工厂。庄园有严格的种植加工标准，鲜叶和干茶的流向都可以追溯。它遵循可持续发展的理念，通过环保和人文关怀等措施，其长期品质稳定，符合低碳理念。以安溪桃源茶庄园为例，介绍了智能茶庄园的建设要点。1.基础设施供电：电力由安溪供电公司提供。项目区建有完善的供电网络，专用三相电力线直接接入基地，并配备250kVA变压器，电力容量满足需求。供水：基地灌溉用水为基地内的天然山泉水，并建有8000平方米的蓄水池，水量充足，可满足项目用水需求。通讯：高效快捷的网络，配有专用移动基站和高速光纤宽带，各种信息可以及时传递和交换，为项目的建设提供了便利条件。2.智能茶园管理智能化项目以室外茶园、生产加工车间、深加工标准化车间为升级改造主体，通过提供产前、产中、产后各环节的水肥系统、精准环境监控系统、生产过程管理系统、采后商品化处理系统、农产品质量安全追溯系统，搭建茶叶数字农业物联网综合管理平台，实现从种植、加工到销售的全过程
这两种功能的结合，实现了园区水量计量、水量调度和灌溉控制的有机结合。自动喷灌系统的技术结构图如图1所示。系统会根据获取的定量传感器数据，对比作物生理生态模型，向灌溉相关设备发出灌溉指令，实现轮灌中知情、有序、差异化定量的决策模式，从而实现茶园用水的智能化管理。茶园环境的精确测控为了保证园区自动控制系统的运行不受外界环境因素的干扰，需要建设气象监测设备。根据海拔差异，三个丘陵区各安装两套设备，公园中央绿地安装一套。气象湿度监测站用于监测室外空气温湿度、降雨量、太阳辐射强度、风速、风向、四层土壤温度和四层土壤含水量指标。结合当地气象部门发布的气象预报信息，形成气象监测服务子系统，为园区在恶劣的环境气候条件下，不利于开展相应的养殖作业提供技术指标。茶园网络和监控全覆盖。为了方便园区的“移动”管理，园区内进行无线覆盖，让园区管理人员和养殖主管可以随时随地使用物联网系统记录、填写和咨询养殖问题。监控球机均匀分布在种植区域，用于监控全园种植情况和关键部位的治安情况，记录24小时不间断图像数据，为应对突发事件或紧急情况提供远程监控手段。茶园防虫均匀分布。安装多功能植保机，配备手持式健康诊断仪。多功能植保机不仅为疾病控制系统提供空气温度和湿度的参考参数，还具有光学诱捕和杀虫功能。手持设备健康诊断仪，内嵌长时间序列数据建立的稳定模型，针对不同生长期进行科学建模；同时，该仪器还充分考虑了物候信息，克服了传统光谱测量仪器在单一时间点测量的缺点，可以快速测量归一化植被指数(NDVI)、叶面积指数(LAI)、植被覆盖度(FVC)、叶绿素含量(Cab)、产量(产量)和推荐氮肥施用量(Nc)，对高效开展农业工作具有重要作用。3.使加工厂智能化。在原有机械设备条件基础上定制开发自动程序控制系统，结合制茶工艺要求定制开发初、精制茶控制模型，通过连接配件将所有独立设备集成升级为一体化生产线设备，为基于制茶工艺模型的自动化、智能化制茶生产线的研究建设提供技术支持，解决初、精制茶标准化生产。初、精制茶自动控制系统如图2所示。茶叶初制生产线智能化升级改造铁观音茶叶初制工艺流程为：采摘鲜叶、晒青(日光萎凋)、做青(摇青、晒青)、杀青(炒青)、揉捻、整形、烘焙、生茶。在机械化生产过程中，采用机械设备如青储加料设备、萎凋设备、杀青设备、揉捻设备、烘烤设备代替传统的手工设备。为提高初期生产效率，统一制茶标准，利用传感器技术和自动控制技术对原有设备进行升级改造，形成完整的生产线。智能茶叶精制过程信息采集系统由拣梗设备、颜色分选设备和茶叶增香设备组成。它集光学技术、物理技术、机械技术和自动控制于一体
4.智能茶叶深加工系统由智能冲击磨浓缩机、涡流微分器、脉冲除尘器、卧式双螺杆混合机、粉碎机、脱粉机、单片打孔机、混合机、槽式混合机、热风循环烘箱、摆动造粒机、振动筛分机、深加工粉料自动包装系统及配套部件组成。该机组主要由粉碎、除尘、混合、干燥、包装等五大功能模块组成。粉碎部分分粗粉碎和细粉碎两步完成，提高了生产效率和细度；除尘部分采用袋式脉冲除尘器，减少生产过程中的粉尘污染；混合部分为卧式双螺杆混合机，混合均匀度高，操作简单；干燥部分选用微波干燥，具有干燥和杀菌双重功效，干燥温度低，提高了干燥产品的品质；部分包装采用自动包装机，效率更高，操作简单，智能化。整套设备采用食品级304不锈钢制造，从进料到成品出料无需人工操作，随时调整。在控制上可以实现一键操作和实时监控，通过手机进行远程监控和操作，完全实现智能控制。智能茶叶深加工系统的工作流程如图3所示。5.数控中心将建设园区农业数据中心，建设数字农业物联网综合管理平台，对项目建设的应用系统采集的农业数据进行汇总和展示。各业务系统数据交互共享，农业数据包括基础数据、专家数据、企业数据、产品数据、土壤肥料数据、环境数据、作物数据等。形成物联网技术应用的集中展示功能，通过丰富的表现手段，直观展示茶叶种植过程的视频场景、气温、空气湿度、土壤含水量、地温等参数。通过数控中心，可以直观地感知基地环境信息、生产历史信息、视频场景信息等。依托云服务平台的分布式数据存储系统，形成基于海量时序感知数据的挖掘、切片、统计、分析功能，辅助茶叶种植专家提炼形成基于物联网的作物生长生产模型和病虫害预警模型。该系统直接参与茶叶种植，通过控制园区内的控制设备，可以实现生产环境的远程控制、水的精确输入等。庄园有机茶是指在原料生产过程中遵循自然规律和生态学原理，采用有利于生态和环境可持续发展的农业技术，不使用合成农药、化肥、生长调节剂等物质，生产中不使用食品添加剂，经专业机构认证的茶叶及相关产品。1.有资质认证的有机茶产品应按照有机产品国家标准GB/T19630—2019 《有机产品生产、加工、标识与管理体系要求》中的技术要求进行生产。加工产品经过相关认证机构认证，具有完整的产品追溯体系和完善的生产记录。有机产品认证证书由认证机构根据《有机产品认证管理办法》的规定颁发，有效期为一年。结合有机茶产品的实际生产加工情况，在有机产品认证证书中详细记录了有机茶园、鲜叶产量、有机茶产品名称、加工地址、生产数量等信息。安溪桃源有机茶园有限公司于2004年开始建设茶园，从基地开发开始就全程采用有机控制技术。比如开发茶园时，保留原有的树木和林带，在茶园边界保留并种植树木，形成天然的隔离屏障；公司于2005年开始申请有机茶认证，同年通过有机茶产品认证。经过多年对有机茶园生态环境和生产加工技术的不断完善，已连续16年通过国家有机茶认证
桃源有机茶园位于海拔800-1000米之间，庄园内60%的树木，40%的茶树。自然植被覆盖率高，生物多样性优势明显。庄园内有80公顷铁观音、20公顷金观音，还有金牡丹、梅展、黄金桂、本山、大闸蟹等良种茶叶。3.茶叶加工工艺特点初加工工艺在茶叶初加工中，介绍了一条智能化、标准化、清洁化、自动化的乌龙茶生产线。其主要组件和功能如下。杀青模块采用全自动乌龙茶生产设备，可自动完成杀青、风干、摇青和环境调节。生茶品质优于传统摇青和单独风干，省工省力30%。集成冷热风烘干、太阳能烘干、红外线烘干、自动摇铺。这些自动化设备和控制系统使乌龙茶做青智能化、标准化、清洁化和自动化。灭酶模块中灭酶设备主要有两段，前段为连续滚筒式灭酶机，后段配备连续式微波灭酶机。这种新能源灭酶系统已获得国家实用新型专利。在包缠成型模块中通过自动揉捻式包缠成型机加工的茶叶成型工艺接近传统工艺，制作出来的茶叶紧密结团，叶片较为完整，优良品率大大提高，品质高于传统的半机械化产品。烘焙模块采用自动烘干机，按照预设的温度和时间进行低温烘焙，最大程度保留铁观音花香的特征品质。控制模块控制模块由触摸屏电脑控制。桃园有机茶厂应用计算机技术、电子技术和传感技术，开发了一套乌龙茶连续做青自动控制系统，可供不同操作水平的技术人员在人工操作和自动操作之间自由切换。茶叶初制、精制工艺智能系统。茶叶精制加工主要由自动拣梗机、色选机、链板干燥机和自动包装机组成，通过传送带连接，由电脑中央控制器智能控制。深加工技术采用以有机茶为原料的超细粉体研发技术和茶叶含片加工技术，让人们从“喝茶”到“吃茶”，满足不同口味消费者的需求。超细茶粉生产线主要由连续初级粉碎机和精细粉碎机、重金属分选设备、连续微波干燥设备和自动粉末包装机组成，最终茶粉可达800目以上。茶含片生产线主要由粉碎机、槽式搅拌机、粗造粒机、烘烤机、V型搅拌机、精造粒机、压片机和包衣机组成。茶含片的配方可以根据消费者的口味进行调整。目前，桃园有机茶厂已开发出抹茶味和江三高茶含片。3有机茶庄园的成就与启示1。成果通过茶产业物联网的建立，实现了从茶叶种植、生产、储存到物流销售全过程的数字化、信息化、自动化和智能化，采用标准化、精细化控制，减少了中间环节的人工干预，提高了茶叶生产效率和质量；降低茶企人力成本和劳动强度，建设后员工由原来的98人减少到69人；改变传统茶农的生产方式，提高每亩茶园的经济效益，茶园蚊虫减少50%左右。进一步探索智能农业技术集成的应用解决方案和产业化模式，通过提供产前、产中、产后各环节的精准环境测控系统、生产过程管理系统、采后商品化处理系统和农产品质量安全追溯系统，构建茶叶物联网体系，实现种植、初加工、销售的数字化
2.启示目前茶制品企业种植加工方式落后，生产效率低，产销没有联动机制。中国已经进入了智慧农业快速发展的阶段，但是中国大部分茶企还没有意识到智慧农业能给茶产业带来多大的影响。物联网、大数据、云计算、智能种植和加工管理在茶行业还没有得到有效的探索和发挥。在建设过程中，数据应用还存在很多“痛点”。比如有机肥、害虫追踪系统的数据没有全部得到有效利用，行业内的相关信息不能及时获取和共享。去除这些痛点，要靠构建端到端的数据供应链，让数据流动起来，成为“循环农业”的一部分。通过数据供应链，企业可以源源不断地从中获取数据，并利用从数据中获取的信息来优化经营决策，提高盈利能力。尤其是在利润管理、风险管理、供应链管理、创新与合规五个方面，数据供应链会给企业带来很多市场价值。目前，中国茶企还处于创建数据供应链的早期阶段，应该加快建设。互联网公司如阿里、JD.COM、网易等。已经积极利用数字技术和网络平台，使中国的“智慧农业”初具规模，但对于大多数传统茶企来说，构建数据供应链仍是一个全新而长期的过程。作者简介：李付德，福建安溪人，高级农艺师，从事茶叶生产技术推广和物联网、信息技术在农业中的应用。详见《中国茶叶加工》杂志2020年第3期《智慧化有机茶庄园的建设与启示》页码：9-14。作者：刘，王，金水*，魏火林，曾炳南，王志友，戴健，徐永泉，苏峰。如涉及版权问题，请联系删除信息。