2023年我国数字茶业研究进展和应用
新世纪以来，我国茶业规模快速扩张。茶园面积从2000年的1633万亩增长到2021年的4995万亩，产量增长3.64倍。我国茶叶种植面积、总产量、总消费量均位居世界第一。
随着现代科技的进步，茶产业正从传统产业向现代产业转型升级。茶业高效生产和高质量发展的关键在于机械化、智能化、数字化。探索茶产业数字化转型升级，实现数字赋能全链条，进行全方位、系统性变革，从数字采摘到数字加工，从数字茶园、数字茶厂的试点到未来茶场新范式的迭代，全面推进茶产业数字化改革已经刻不容缓。
一、智慧茶园
智慧茶园是指基于物联网、大数据、人工智能及云计算等技术建立的智慧茶园控制系统，通过全方位感知、管理、分析、分享，实现对茶树的整个生长周期进行监测管理。目前智慧茶园建设主要通过茶园智能“四情”监测系统、茶园遥感和测绘系统等茶园智能监测模块和集成茶园水肥一体化自动灌溉系统、茶园无人机飞防技术、智能采茶机器人等智慧茶园调控模块，实现茶树种植效率的提高、茶园管理水平的提升。
1. 茶园智能监测
1）茶园智能“四情”监测系统
茶园智能“四情”监测系统包括茶园土壤墒情监测系统 (土壤pH、含水量、温湿度)、茶园监控系统(茶树生长态势和情况)、茶园病虫害监测系统 (虫口数量和虫口种类)、茶园气象监测系统 (光照强度、太阳辐射、CO₂ 、降雨量、温湿度、大气压、风速、风向、风力、年积温等)。目前在监测茶园生态环境、冷害、病害等多种胁迫和土壤水分、有机质含量，以及进行茶树表型识别、茶树生长预测等方面取得了一定成效。
2） 茶园遥感和测绘系统
茶园遥感和测绘系统是以无人机为载体，搭载高光谱成像仪、多光谱相机等传感器获取茶园地表及地表附着物的连续光谱及图像信息，利用遥感光谱曲线描述地上物的光谱特征，从而识别出具有诊断性光谱特征的地面物体，进而实现茶树生长和病虫害监测。目前国内外还没有形成一个专门利用遥感监测茶园等方面的研究体系，难以判定各种遥感数据源与不同的分类方法和研究区域结合的效果及其差异，国家和全球尺度的茶园分布制图还未能实现。
2. 智慧茶园调控
1）茶园水肥一体化系统
茶园水肥一体化系统主要为灌溉和施肥系统，该系统应用物联网、计算机和无线通讯等技术，根据茶树生长所需水量和肥料，系统自动监测茶园土壤水分和需肥种类规律后自动设置水肥轮灌供给计划，以最大程度优化灌溉和施肥，从而控制茶树生长。目前，水肥自动灌溉技术在我国茶园中的应用还不成熟，大多数茶园主要是采用传统的滴灌和喷灌方式，应深入研究水肥一体化技术下茶树需肥、需水生长规律，并建立适合各区域的茶园数学模型及机理模型，加大茶园水肥一体化研究。
2）智能绿色防控系统
智能绿色防控系统主要是以物联网及大数据等信息技术为基础，在茶园安装智能虫情测报及智慧性诱测报系统等，在无人监管的情况下，系统实时查看茶园虫口情况，自动完成虫害计数、诱虫杀虫、拍照运输等作业，通过数据信息化操作提高茶园病虫害疫情及灾害预警和绿色防控能力。目前茶园智能绿色防控技术发展迅速，但仍存在光强会影响成像亮度与清晰度，雨水会影响粘虫板和摄像头的清晰度，粘虫板长时间不更换会影响小贯小绿叶蝉褪色和堆叠等问题。
3）无人机飞防
茶园无人机飞防作业具有灵活性强、靶标明确、作业效率高等优势。但目前仍处在起步阶段，还存在多数无人机作业续航时间短（现有的电动无人机单次飞行电池可持续时间仅为15~30 min），缺乏飞防专用药剂等问题。
4）智能采茶机器人
智能采茶机器人是基于人工智能识别、空间精准定位和智能采摘控制等程序与模块对茶树嫩芽进行选择性采摘。目前，智能采茶机器人在国内的研究较多，主要集中在芽头识别、末端采摘设备、采茶机器人、耕作采摘设备的研发上，但是研究还不够深入。存在智能采茶机器人的芽叶识别准确性不足，名优茶采摘机器人构造不够便捷，针对幼嫩的芽叶无更加适配的小型末端采摘器等问题。
二、智能加工
1. 茶叶加工数字化技术
茶叶数字化加工技术较智慧茶园的研究相比进展更快，在鲜叶分选、萎凋、杀青、干燥、发酵、分拣、品质检测方面均取得一定成效。有学者将基于深度学习的图像识别技术用于鲜叶分选，最高分选精度可达92%。红茶萎凋和绿茶微波杀青过程中的含水量可通过机器视觉进行监测和智能控制。红茶发酵监测可通过高光谱纳米卟啉传感器、表面增强拉曼光谱、电子鼻技术、搭载物联网技术实现。茶叶中茶梗和虫子可利用电磁振动进料联合高光谱成像系统进行检测。茶叶品质检测可采用电子鼻、电子舌和电子眼结合化学计量学方法，构建茶叶品质定性鉴定模型和定量预测模型等实现对茶叶品质的控制。
2. 实践运用
茶叶数字化、智能化加工技术目前已经在茶叶生产中得到较好的运用，如目前工夫红茶已实现数字化管控，能够进行86条生产线的远程可视化访问、大数据采集和自动控制。小罐茶建立了全自动生产线，实现无人化自动立库智能仓储、AI机器人除杂。
三、数智经营
目前，已经建成国家茶叶全产业链大数据中心、茶树生物组数据库、数字产业平台等茶叶数字化管理平台。浙江、福建、贵州等我国主要产茶地区的茶业数字化建设已经初显成效。西湖龙井茶品牌实现数字化管理，利用区块链技术可进行产品溯源、产品质量安全监测。
当前，茶产业数字化发展的系统化和规范化指导有待加强，数字产业发展的信息基础有待完善，信息使用程度较低。未来可通过加强引导，夯实数字基础；加大攻关，创新关键技术；加快布局，搭建数据平台；加速示范，做强数字赋能等措施进一步加速茶产业数字化、智能化发展。
