智能化GPS巡檢系統(tǒng)在森林管護中的應用

王曉庭

（山西省國有林管理局，山西太原 030012）

智能化GPS巡檢系統(tǒng)在森林管護中的應用

王曉庭

（山西省國有林管理局，山西太原 030012）

智能化GPS巡檢系統(tǒng)目前已經(jīng)廣泛應用于森林管護。分析了新一代智能化GPS森林管護巡檢系統(tǒng)開發(fā)背景，介紹了該系統(tǒng)的主要功能，并詳細闡述了該系統(tǒng)的主要優(yōu)勢。

智能化GPS；森林管護；應用

森林資源是人類賴以生存的基礎資源，具有維護地球生命，改造人類生存空間的生態(tài)價值。由于環(huán)境變化和人為破壞，森林一直受到火災、盜伐、林業(yè)有害生物、毀林開墾、亂占林地、亂捕濫獵野生動物等的威脅，尤其是人類的破壞，對森林資源的危害是十分巨大的。因此，加強森林資源管護尤為重要。

1 智能化GPS巡檢系統(tǒng)開發(fā)背景

2013年8月，國家林業(yè)局出臺了《中國智慧林業(yè)發(fā)展指導意見》，標志著我國林業(yè)信息化將由“數(shù)字林業(yè)”步入“智慧林業(yè)”發(fā)展新階段。如果說“數(shù)字林業(yè)”是以數(shù)據(jù)的采集和整理為重點的信息化發(fā)展初步階段，“智慧林業(yè)”則是基于所獲取的信息深層次高級綜合利用的發(fā)展階段。指導意見的出臺為我國林業(yè)現(xiàn)代化進一步指明了方向，明確了林業(yè)工作的新任務、新要求。“智慧林業(yè)”其典型之一就是建立林業(yè)圖像、視頻資源庫，充分發(fā)揮圖像、視頻信息在理解林業(yè)問題中的重要作用。相關研究表明，人類獲取的信息80%以上是通過視覺通道獲得的。合理有效的圖形能比文字表達出更加豐富且易于人們理解的信息。由于林業(yè)資源的特殊性，很多林業(yè)信息通過圖像和視頻傳遞比文字更具優(yōu)勢。

2 巡檢系統(tǒng)的發(fā)展

目前的巡檢系統(tǒng)開發(fā)和應用已經(jīng)經(jīng)歷了四代。第一代巡檢系統(tǒng)，采用的是人工巡檢、手工紙質記錄的工作方式，巡檢質量和到位率無法保證。第二代巡檢系統(tǒng)，是基于RFID（無線射頻識別）技術的電子巡更巡檢系統(tǒng)。它不能在電子地圖上直觀地查看巡查人員發(fā)現(xiàn)的情況，此外安裝巡檢點（信息鈕）也受限于現(xiàn)場情況。第三代利用GPS進行巡檢，但它的信息不能實時傳輸，存在著對現(xiàn)場情況不能形成圖片影像資料、數(shù)據(jù)容易丟失。第四代智能化巡檢系統(tǒng)，是通過GPS定位技術、GIS和實時數(shù)據(jù)庫、關系數(shù)據(jù)庫等技術的綜合應用，實現(xiàn)實時跟蹤、定位管護人員的準確位置，查詢相關人員的行進軌跡，不僅擺脫了人工管理的問題，還彌補了GPS系統(tǒng)的滯后性、無法可視化等缺點，也可以通過管護人員上傳的現(xiàn)場圖片或視頻，實現(xiàn)相關專家對災害的遠程診斷，從而提高林區(qū)管理工作效率。

3 智能化GPS巡檢系統(tǒng)簡介

第四代巡檢系統(tǒng)是基于GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）、GPRS（通用分組無線業(yè)務）、（GIS地理信息系統(tǒng)技術）和云計算的在線巡檢系統(tǒng)。該系統(tǒng)由信息的采集、處理和管理三大部分構成。信息采集系統(tǒng)主要由管護人員的森林巡護終端進行信息采集、GPRS信號傳輸和云信息存儲構成。信息處理系統(tǒng)主要依托本地服務器和阿里云服務硬件和管理平臺的數(shù)據(jù)處理軟件完成。信息管理系統(tǒng)主要依托運行于本地服務器的管理平臺結合云服務完成自動預警、人員考勤、應急處理等方面的主要功能，并形成自動化分級報警、人員通知、資源調度等智能化自適應處理。

4 系統(tǒng)功能和優(yōu)勢

4.1 人員巡檢軌跡監(jiān)控、記錄查看和軌跡回放

在電子地圖上準確標注出管護人員的當前位置，可以實時監(jiān)測并跟蹤管護人員軌跡等信息。

軌跡記錄功能可以對任何一位管護人員歷史軌跡點進行調閱，直觀查看到達某個位置的時間、時速、精度等信息。必要時可以隨時在電子地圖上調閱某位護林人員某時段的巡檢軌跡回放。

4.2 巡檢現(xiàn)場觀測

數(shù)據(jù)采集功能可以通過文字描述、拍照、錄像的方式采集林區(qū)巡檢現(xiàn)場情況，讓管理人員進行記錄留存并上報到處理中心。

4.3 隱患（災害）處理和實時報警響應

報警功能可以幫助管護人員將發(fā)現(xiàn)的隱患、事件（如火災現(xiàn)場）等突發(fā)情況實時通過文字描述、拍照、錄像等方式進行上報，為管理中心提供直觀有效的現(xiàn)場情況，為處理隱患（災害）提供基本依據(jù)。支持短信、郵件通知管理者。

4.4 巡檢考核記錄匯總

巡檢考核可以對管護人員進行限制性考核?？梢灶A先設定完成工作的必要條件，服務器將記錄每名管護人員的考核數(shù)據(jù)，支持選擇時間段和人員來進行條件查詢，并通過管理者設定的條件來進行匯總，查看護林人員的考核完成率。

4.5 圖層管理

支持第三方影像圖層的導入，可將每位管護員管護區(qū)域地形圖覆蓋到對應電子地圖上，在電子地圖上可以直接看到管護員在巡檢片區(qū)內行走軌跡。

4.6 巡檢器電量監(jiān)控

定時采集巡檢器電量使用情況，檢測在巡檢過程中的電量變化，防止巡檢人員惡意關機的發(fā)生。

4.7 面積和距離測算

通過鼠標點擊，形成閉環(huán)圖形，系統(tǒng)在線實時計算其面積。也可以通過鼠標點擊，描繪實際行走路線，系統(tǒng)在線實時計算其距離。

4.8 巡護區(qū)域管理、自動推送公告

一是可以精確繪制各管護人員的巡護范圍，有效提高了管護人員巡護范圍的數(shù)據(jù)采集精度。二是通過公告管理，可以實現(xiàn)自動向下級發(fā)送通知，提高管理者的工作效率。

智能巡檢系統(tǒng)不同于以往單純的基于GPS的巡檢系統(tǒng)，其創(chuàng)新性地解決了以下問題：一是自動化全面數(shù)據(jù)采集。本系統(tǒng)通過智能終端的使用，實現(xiàn)了語音、視頻、圖片、短信等全方位的現(xiàn)場信息采集。同時系統(tǒng)還會將地理信息系統(tǒng)、氣象記錄、本地森林災害歷史記錄、本系統(tǒng)的報警記錄和使用記錄等全面進行采集，形成豐富的全面信息以供使用。二是高可靠性數(shù)據(jù)傳輸、存儲。本系統(tǒng)采用GPRS技術和阿里云組合，并結合終端的緩沖機制，形成了可靠的數(shù)據(jù)傳輸和存儲。三是可視化顯示、智能化信息分析和處理。系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)融合和神經(jīng)網(wǎng)絡的自主學習，將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析和處理提高到智能化的水平，遠高于傳統(tǒng)的單純數(shù)據(jù)堆積。對于輸出結果采用可視化顯示方式，大大提高了系統(tǒng)的人性化特性。四是自動化預警和應急處理。系統(tǒng)所形成的自動化預警系統(tǒng)將大大減小森林災害的發(fā)生概率，并將發(fā)生災害時的危害降低到最低水平。五是系統(tǒng)成本大幅降低。系統(tǒng)資源主要在阿里云服務器上進行存儲，減少了購買硬件和軟件的投入，減少了系統(tǒng)專業(yè)維護人員的管理和維護工作；使用安卓智能手機作為系統(tǒng)巡檢器，可以有效降低系統(tǒng)應用中的成本。

5 系統(tǒng)發(fā)展前景

隨著資源保護意識的增強，對林區(qū)巡檢監(jiān)管工作有著越來越高的要求。積極利用日漸成熟的云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術，通過感知化、物聯(lián)化、智能化的手段，形成林業(yè)立體感知、管理協(xié)同高效、生態(tài)價值凸顯、服務內外一體的林業(yè)發(fā)展新模式，已經(jīng)成為一種必然趨勢。目前該系統(tǒng)是以縣為單位進行管理，隨著在全省的統(tǒng)一使用，可以實現(xiàn)全省森林管護一張圖，管理人員可以在任何有互聯(lián)網(wǎng)終端的地方進行現(xiàn)場指揮和調度。如果能結合太陽能源技術、紅外或者光學攝像技術、圖像識別和處理技術，作進一步研究，最終實現(xiàn)無人值守和人工巡檢的組合優(yōu)化。林業(yè)部門在標準化的指導下，建立符合林業(yè)特點的行業(yè)規(guī)范和標準，實現(xiàn)林業(yè)系統(tǒng)內互聯(lián)互通、信息共享和業(yè)務協(xié)同的有效整合與高效利用，將會有效提高林業(yè)管理工作的成效。

[1]張揚南.智慧林業(yè)：現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的新方向[J].南京林業(yè)大學學報，2013，4.

[2]羅四維．視覺感知系統(tǒng)信息處理理論[M]．北京:電子工業(yè)出版社，2006，2．

TN967.1

B

1005-4707（2015）03-011-02

10.3969/j.issn.1005-4707.2015.06.004

王曉庭（1971-），男，1994年東北林業(yè)大學畢業(yè)，現(xiàn)任山西省國有林管理局工程師。

2015-04-25；

2015-05-10。