经济实惠的环境监测：树莓派3B在日本葡萄园的成功应用

菊岛邦夫在其经营的Vineyard Kikushima中，利用Raspberry Pi生态系统提供的支持和信息，通过基于温度和湿度的监测制定有针对性的最低限度杀虫剂方案，从而有效提升葡萄的健康产量。

Vineyard Kikushima：官方网站

菊岛邦夫曾在日本一家大型电子产品制造商工作，2015年他转行经营葡萄园，乐在其中，这为他带来了相对稳定的生活。他对酿造优质葡萄酒充满热情，尤其是在东京北部胜沼地区葡萄酒旅游业蓬勃发展的背景下，他感受到了一种商机。尽管他考虑过投资与扩张以提升知名度，但他更在意的是葡萄的品质，而非与知名品牌竞争。对他而言，采用负责任的生产方式至关重要，他努力减少杀虫剂和化学品的使用。

早在2020年项目启动之初，菊岛就向树莓派杂志MagPi透露，他的目标是“尽可能不使用农业化学品，酿造生态友好的葡萄酒”。菊岛葡萄园的葡萄栽培和酿造是在山梨县甲州市及胜沼的小葡萄园中展开的。

面临的挑战

胜沼地区气候炎热且湿度高，容易吸引大量害虫，给葡萄树及其健康带来威胁。为了使他新成立的葡萄酒事业成功，菊岛需要一种有效的方式来抵御虫害，同时又不影响葡萄酒的风味和质量。

具体来说，他需要一种精确的农药和杀虫剂使用方法，仅在天气条件合适时施用，以发挥其最大效益。另一个挑战是如何将田间的实时数据传输到菊岛的办公室，这需要依赖太阳能和无线连接。“我想通过定期自动测量的温度和湿度数据来监控高湿度的时间。”他表示，“因为田地分散，远离我的办公室，我希望能通过网络实时查看这些数据。”

技术解决方案看似显而易见，但菊岛在编程和开发方面缺乏经验。

技术解决方案

在菊岛谈论他在有效监控葡萄作物方面遇到的困难时，他得到了日本树莓派用户组的支持。他们建议他使用树莓派温度和湿度监测的物联网设备，以确定施用杀虫剂的最佳时机，从而保护他的葡萄树。此外，他还可以在办公室实时监测环境情况。

在这一支持下，菊岛利用价值仅为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。该系统通过太阳能电池板和电池供电，并配有充放电控制系统，实现了可持续的低成本电源。

传感器数据每小时通过3G无线网络发送到菊岛公司的云仪表板。这些数据在AmbiData.io物联网可视化平台上以图表形式呈现，并可实时显示在Twitter上，让监控变得更加便捷。

在实施葡萄园监控项目时，菊岛并不具备编程能力。他通过观察和模仿其他Raspberry Pi用户，掌握了所需的组装知识，并首先在一块田地里部署了系统，随后将传感器扩展至其他三块葡萄园。他坚信，类似的温度和湿度测量设备也可以在其他农业场景中应用。菊岛热衷于在他所称的“Hinno”物联网系统中采用太阳能，Hinno在日语中意味着一种简单的农民耕作方式，因为太阳能还能为电栅栏供电，防止动物靠近作物。作为一位经济条件有限的农民，控制成本至关重要。

为什么选择Raspberry Pi？

在确定所需技术设置后，菊岛意识到Raspberry Pi在他的葡萄园中能够发挥重要作用。他被Raspberry Pi的“超低成本”和易得性所吸引，作为新手，他对如何进行温度监测和湿度测试的信息充足感到安心。他对能够轻松搜索Raspberry Pi功能实现的方式及Linux的易用性印象深刻。Kunio成功地设置了物联网的试用版并在现场取得了实际效果。

项目成果

菊岛的试验阶段包括实地测试和系统开发，整体成本在30,000至40,000日元（约合225至300英镑，或275至370美元）之间。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）。

在安装过程中，菊岛表示他“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，即便在试验阶段，他也能节省开支：远程报告的过程让他不必亲自到葡萄园收集数据。

他很快反馈，自己“非常享受建立试用系统的过程，并对目前的进展感到满意，以至于我们打算将该系统推广到其他三个葡萄园”。他还新增了报警功能，当温度或湿度超过某个阈值时将发出警报，并计算累积温度，以便更好地预防病虫害。

自从菊岛在其葡萄园首次引入物联网监控系统以来，已有更多小型葡萄园陆续加入。菊岛邦夫坚信该系统对他们的葡萄栽培大有裨益。

自他开始使用树莓派（Raspberry Pi）监控作物以来，他能够在最佳时机施用杀虫剂，这帮助减少了葡萄的病害数量，提高了健康葡萄的产量。

最重要的是，这让菊岛能够实现他酿造优质葡萄酒的梦想：“我可以用树莓派酿造出美味的葡萄酒。”