使用 树莓派3B+ 对日本葡萄园进行经济实惠的环境监测

对于菊岛邦夫—Vineyard Kikushima 而言，Raspberry Pi 生态系统提供了支持和信息，通过基于温度和湿度监测的有针对性的最低限度杀虫剂方案，来提高葡萄的健康产量。

解决方案	Raspberry Pi 3B+
企业规模	中小型企业
行业	葡萄栽培

菊岛邦夫的第一份职业是日本一家 “大牌 ”电子产品制造商的员工。2015 年，他改行开始经营葡萄园，并乐在其中，这也支撑起了他不富裕的生活。然而，他也热衷于酿造 “优质葡萄酒”，随着他所居住的东京北部胜沼地区葡萄酒旅游业的兴起，他感觉到了商机。为自己和自己的葡萄酒扬名立万的一个途径是投资和扩张，但菊岛更看重的是质量，而不是与知名葡萄酒品牌竞争。对他来说，负责任的生产方式也很重要，他热衷于尽量减少杀虫剂和其他化学品的使用。

早在 2020 年项目开始时，他就告诉树莓派杂志 MagPi，他的目标是 “尽可能不使用任何农业化学品，酿造生态友好型葡萄酒”。菊岛葡萄园的葡萄栽培和酿造始于菊岛邦夫在山梨县甲州市的基地和胜沼的一个小葡萄园。

挑战

胜沼地区气候炎热，湿度大，容易招来大量害虫，进而侵害葡萄树或传播疾病。为了使自己刚刚起步的葡萄酒事业取得成功，菊岛需要有人帮助他抵御害虫的威胁，同时又不损害葡萄酒的口味和质量。

更具体地说，他需要一种精确使用农用化学品和杀虫剂的方法，只有在天气条件理想时才使用这些化学品和杀虫剂，从而最大限度地发挥它们的功效。另一个挑战是从田间向菊岛的办公室传递信息，为此需要太阳能和无线连接。“他解释说："我想通过收集定期自动测量的温度和湿度数据来检查高湿度的时间。“我想通过网络实时检查这些数据，因为田地分散，离我的办公室很远"。

技术解决方案似乎显而易见，但菊岛在编程和开发方面没有太多经验。

解决方案

当菊岛邦夫解释他在有效监控葡萄作物方面遇到的问题时，他得到了日本树莓派用户组的支持。他们建议菊岛使用树莓派温度和湿度监测物联网装置，告知菊岛施用杀虫剂的最佳时间，以保护他的葡萄树。他还可以在办公室里随时观察大气状况。

在他们的帮助下，菊岛利用 35 美元的 Raspberry Pi 3B+ 计算机开发了一套系统，用于汇总田间空气温度和湿度传感器的数据。该系统由太阳能电池板和电池供电，并配有充放电系统控制器，提供可持续的低成本电源。

传感器数据每隔一小时通过 3G 无线发送到菊岛公司的云仪表板。这些数据可以在 AmbiData.io 物联网可视化平台上以图表形式显示，供进一步分析。它还会实时显示在 Twitter 上，因此可以在任何地点轻松监控和访问。

当菊岛开始实施葡萄园监控项目时，他还没有掌握任何编程技巧。他通过观察和模仿其他 Raspberry Pi 用户，学会了组装一切所需的知识，并首先在一块田地里部署了系统，然后在其他三块葡萄园里增加了传感器。他相信，类似的温度和湿度测量装置可以应用于其他农业场景。菊岛热衷于在他所谓的 “Hinno ”物联网系统中使用太阳能，日语中的 “Hinno ”表明这是一种简单的农民葡萄栽培方法，因为太阳能还可以用来为电栅栏供电，防止动物靠近作物。作为一个经济条件一般的农民，把成本降到最低是一个重要因素。

为什么选择Raspberry Pi？

当菊岛弄清了能够满足其需求的技术设置后，很明显 Raspberry Pi 可以在他的葡萄园中发挥巨大作用。他被 Raspberry Pi 的 “超低成本 ”和容易获得性所吸引，而作为 Raspberry Pi 的使用新手，有关如何实现温度监测和湿度测试的丰富信息又让他感到放心。他对能够简单搜索如何使用 Raspberry Pi 实现某些功能以及 Linux 的易用性印象深刻。Kunio 能够设置物联网设置的试用版和提供实际结果的现场版。

结果

菊岛从试验阶段开始，包括实地测试和预留的系统开发设置。包括太阳能设备在内，总成本为 30,000 至 40,000 日元（约合 225 至 300 英镑，或 275 至 370 美元）。如果在系统中加入 3G dongles，总成本将达到 50,000 至 60,000 日元（约合 375 至 450 英镑，或 460 至 550 美元）。

菊岛说，在安装过程中，他 “轻松 ”地组装了一个原型，其中包括挂在盒子侧面的传感器。令人欣慰的是，即使在试验阶段，他也能节省开支：从一开始，远程报告过程就省去了亲自到葡萄园收集数据的麻烦。

他很快就报告说，他 “很享受建立试用系统的过程，并对目前的进展情况感到满意，以至于我们打算将该系统推广到其他三个葡萄园”。他还增加了新的功能，例如在温度或湿度超过某个阈值时设置警报，以及计算累积温度，以便更好地预防病虫害。

菊岛葡萄园率先引入物联网监控系统后的两年里，更多的小型葡萄园陆续加入进来，菊岛邦夫确信该系统有助于他们的葡萄栽培。

自从菊岛开始使用树莓派（Raspberry Pi）监控作物后，他就能在最佳时间施用杀虫剂。这有助于减少葡萄的病害数量，从而提高健康葡萄的产量。

当然，最重要的是，这意味着菊岛能够实现他酿造优质葡萄酒的目标：“我可以用树莓派酿造出美味的葡萄酒”。