“智慧林”浙江試點(diǎn)
——基于物聯(lián)網(wǎng)的珍稀樹種監(jiān)測(cè)及智能管理系統(tǒng)研究

文|張 科 葉 影 張 紅

探索珍稀樹種的實(shí)時(shí)智慧監(jiān)管，浙江省以杭州植物園為試點(diǎn)，建立了基于物聯(lián)網(wǎng)的珍稀樹種監(jiān)測(cè)及智能管理系統(tǒng)。

長期以來，由于多種原因，古樹名木遭受破壞現(xiàn)象嚴(yán)重，數(shù)量急劇減少，古樹無人養(yǎng)護(hù)、古樹周邊環(huán)境惡劣等問題層出不窮。近年來，古樹名木保護(hù)愈加成為熱點(diǎn)和重點(diǎn)，中央一號(hào)文件指出“實(shí)施鄉(xiāng)村綠化行動(dòng)，全面保護(hù)古樹名木”，如何通過信息化手段對(duì)古樹名木進(jìn)行有效監(jiān)管和保護(hù)值得深究。為探索珍稀樹種的實(shí)時(shí)智慧監(jiān)管，浙江省以杭州植物園為試點(diǎn)，建立了基于物聯(lián)網(wǎng)的珍稀樹種監(jiān)測(cè)及智能管理系統(tǒng)。在園區(qū)內(nèi)盆栽園、珍稀瀕危植物保護(hù)區(qū)等點(diǎn)位選取試驗(yàn)樹木，利用微功耗無線終端，監(jiān)測(cè)樹木生長環(huán)境溫濕度、水分，獲取樹木的地理坐標(biāo)位置、傾角等參數(shù)信息，構(gòu)建樹木信息數(shù)據(jù)庫，并應(yīng)用RFID無線射頻終端讀取樹木信息檔案。通過云平臺(tái)分析和管理數(shù)據(jù)，探索樹木胸徑物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)、土壤養(yǎng)分監(jiān)測(cè)技術(shù)，建立生長環(huán)境評(píng)價(jià)、趨勢(shì)分析等數(shù)學(xué)模型，智能化監(jiān)測(cè)分析，可視化分析結(jié)果，供養(yǎng)護(hù)人員參考利用。

經(jīng)調(diào)研，目前管護(hù)人員較難獲得全面的樹木生長及其周圍環(huán)境信息，需提升數(shù)據(jù)采集方法的可靠性和科學(xué)性。同時(shí)，林業(yè)有著自己的環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)各監(jiān)測(cè)對(duì)象有著一定的同步需求，供能體系有著較高的要求，需提升監(jiān)測(cè)監(jiān)管信息化、自動(dòng)化。此外，由于古樹名木監(jiān)測(cè)監(jiān)管數(shù)據(jù)多通過人工上報(bào)，相應(yīng)信息系統(tǒng)單一，尚未完全實(shí)現(xiàn)共享，需提升業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共享性、協(xié)同化。為此，浙江省林業(yè)信息宣傳中心針對(duì)以上問題開展“智慧林”試點(diǎn)建設(shè)。

建設(shè)可復(fù)制性珍稀樹種“智慧林”

建立無人值守監(jiān)測(cè)體系架構(gòu)。“智慧林”建立相對(duì)完整的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)較高精度數(shù)據(jù)采集、無線上傳、實(shí)時(shí)告警，并獲取樹木的位置、傾角、溫度和土壤水分等參數(shù)，在系統(tǒng)可靠性、適用性、易維護(hù)、低成本等方面進(jìn)行改進(jìn)，為物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)大規(guī)模部署進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，為林業(yè)樹木自動(dòng)監(jiān)測(cè)探索解決方案。

構(gòu)建“智慧林”信息數(shù)據(jù)平臺(tái)。建立一套樹木信息數(shù)據(jù)庫，通過RFID終端讀取樹木信息檔案，包括基礎(chǔ)信息、日常監(jiān)測(cè)測(cè)量信息等。每棵樹木設(shè)置獨(dú)立的RFID標(biāo)簽，當(dāng)專用終端靠近樹木時(shí)，便讀取樹木檔案信息，檔案信息數(shù)據(jù)庫易于維護(hù)。

開展樹木物理狀態(tài)監(jiān)測(cè)。樹木的防盜、定位以及現(xiàn)場自然環(huán)境危害的監(jiān)測(cè)通過加裝智能測(cè)控終端來實(shí)現(xiàn)。智能測(cè)控終端包含傾倒檢測(cè)、環(huán)境溫濕度檢測(cè)、實(shí)時(shí)定位以及無線上傳四個(gè)功能，當(dāng)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)值大于設(shè)定值，自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警，并將信息推送到維護(hù)人員手機(jī)，增強(qiáng)監(jiān)測(cè)維護(hù)智慧化。

開展“智慧林”土壤監(jiān)測(cè)。布設(shè)監(jiān)測(cè)裝置，進(jìn)行土壤水分含量、土壤溫度狀態(tài)、土壤PH狀態(tài)監(jiān)測(cè)，周期性采集特定區(qū)域內(nèi)水分、溫濕度、酸堿度等各項(xiàng)指標(biāo)，并通過GPRS/NB-IOT方式上傳至維護(hù)后臺(tái)，供管理人員查看和分析。

“智慧林”監(jiān)控平臺(tái)輔助管理。應(yīng)用集基礎(chǔ)信息展示、GIS定位、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、維護(hù)管理為一體的平臺(tái)，管護(hù)到每株樹木，并可進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，自動(dòng)輸出各種數(shù)據(jù)信息報(bào)表，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理、信息資源多級(jí)共享。同時(shí)，對(duì)平臺(tái)使用人員進(jìn)行信息維護(hù)、權(quán)限設(shè)定，使古樹名木日常維護(hù)具體到人。

落腳基層，完善監(jiān)測(cè)及智能管理體系

林業(yè)作業(yè)環(huán)境復(fù)雜特殊且特變，需要充分發(fā)揮無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，建設(shè)抗干擾傳輸網(wǎng)絡(luò)及低功耗監(jiān)測(cè)設(shè)備。同時(shí)，需建立和完善古樹名木數(shù)據(jù)庫，調(diào)查、登記、存檔及有關(guān)資料保存。在調(diào)查的基礎(chǔ)上完善分級(jí)，對(duì)于百年以上古樹名木，均應(yīng)設(shè)永久性標(biāo)牌，編號(hào)在冊(cè)并數(shù)字化入庫。

應(yīng)推廣基于“物聯(lián)網(wǎng)+”的林業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，滿足林業(yè)決策和生態(tài)建設(shè)對(duì)森林資源宏觀信息的需求，提供林業(yè)樹木生長環(huán)境、森林管理分類判讀、盜伐火情等信息讀取等功能，在林業(yè)環(huán)境保護(hù)、林業(yè)知識(shí)宣傳領(lǐng)域具有重要意義。

結(jié)合浙江省政府?dāng)?shù)字化轉(zhuǎn)型總體框架要求，根據(jù)林業(yè)特色，打造跨部門、跨系統(tǒng)、跨地域、跨層級(jí)高效協(xié)同，構(gòu)建智慧化林業(yè)生態(tài)監(jiān)測(cè)體系，同時(shí)將數(shù)據(jù)推送至浙江省智慧林業(yè)云平臺(tái)，做好綜合協(xié)同管理、科學(xué)管理，完善數(shù)據(jù)資源，推進(jìn)數(shù)據(jù)共享，做強(qiáng)支撐體系，建設(shè)數(shù)字政府。

加強(qiáng)信息化專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)，加強(qiáng)專業(yè)人員培訓(xùn)，包括專業(yè)技術(shù)人才的引進(jìn)和培養(yǎng)，不斷提高綜合素質(zhì)和業(yè)務(wù)技能，創(chuàng)造“智慧”聚集的團(tuán)體和勤學(xué)、鉆研、實(shí)干的隊(duì)伍。同時(shí)，要理清發(fā)展思路、搞好頂層規(guī)劃、打造精品示范工程，真正做到智慧引領(lǐng)、共治共享、信息惠林。

浙江省“智慧林”試點(diǎn)——基于物聯(lián)網(wǎng)的珍稀樹種監(jiān)測(cè)及智能管理系統(tǒng)研究，是物聯(lián)網(wǎng)、RFID、無線傳輸技術(shù)等在珍稀樹種及古樹名木監(jiān)測(cè)上的針對(duì)性應(yīng)用，是可復(fù)制性智慧化珍稀樹種及古樹名木保護(hù)的探索性試驗(yàn)。探索林業(yè)智慧監(jiān)管應(yīng)用，為無人值守監(jiān)測(cè)平臺(tái)構(gòu)建、低能耗監(jiān)測(cè)保護(hù)體系打造提供先行經(jīng)驗(yàn)。這是信息化機(jī)制模式的創(chuàng)新應(yīng)用，將提升生態(tài)環(huán)境管理決策定量化、精細(xì)化，生態(tài)環(huán)境信息服務(wù)多樣化、專業(yè)化和智能化。下一步，浙江省將鞏固試點(diǎn)建設(shè)成果，進(jìn)一步提高生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警預(yù)報(bào)水平及生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域科學(xué)研究水平，為省內(nèi)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)提供技術(shù)支撐。