物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧林業(yè)中的應(yīng)用

陳偉偉

（通渭縣林業(yè)和草原服務(wù)中心，甘肅 定西 743300）

我國森林資源分布廣泛，但由于傳統(tǒng)林區(qū)與外界環(huán)境因素影響，林業(yè)覆蓋率較低、生態(tài)環(huán)境惡化嚴(yán)重。傳統(tǒng)的人工林模式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求。因此在新時(shí)期和當(dāng)前時(shí)代背景下提出一種智能化立體式采伐系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)智慧林業(yè)建設(shè)目標(biāo)中的重要環(huán)節(jié)之一。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一項(xiàng)新興科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到林木生長(zhǎng)管理領(lǐng)域后所誕生出來的新型工程技術(shù)，其特點(diǎn)為實(shí)時(shí)性強(qiáng)、交互性高及信息量大，能夠提高林業(yè)資源利用效率、促進(jìn)林區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

1 智慧林業(yè)概述

1.1 智慧林業(yè)概念

智慧林業(yè)是以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，將計(jì)算機(jī)、信息通信和智能控制等高新技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的一種新模式。通過建立起一個(gè)全面的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)林業(yè)資源進(jìn)行科學(xué)合理的管理及預(yù)測(cè)。在這個(gè)平臺(tái)上可以完成包括采集、分類存儲(chǔ)及分析處理等功能；還能利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來收集各種相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)并加以分析與研究；同時(shí)也能夠?yàn)榱謽I(yè)企業(yè)提供更加準(zhǔn)確可靠且實(shí)用可行的技術(shù)信息支持和服務(wù)，進(jìn)而提高林業(yè)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 智慧林業(yè)的特征

智慧林業(yè)的核心是對(duì)數(shù)據(jù)感知技術(shù)的運(yùn)用，而不是人工操作，在物聯(lián)網(wǎng)中通過傳感器將信息傳送到云終端上，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化。由于在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用過程中需要大量人力來進(jìn)行采集、分析和處理等工作，而且隨著科技發(fā)展與進(jìn)步，以及人們生活水平提高后各種便利性需求也越來越高。因此，要想實(shí)現(xiàn)智能化就必須依靠先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段才能完成，而這就需要對(duì)其數(shù)據(jù)傳輸方式進(jìn)行創(chuàng)新并對(duì)新型技術(shù)加以利用。

1.3 智慧林業(yè)的功能

智慧林業(yè)主要是指利用信息技術(shù)，在智能化的基礎(chǔ)上，以先進(jìn)技術(shù)為依托來實(shí)現(xiàn)對(duì)林業(yè)資源的有效管理和控制。通過建立一個(gè)完整、科學(xué)及合理的評(píng)價(jià)體系，提高效率。隨著物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用范圍越來越廣，其自身特點(diǎn)的發(fā)展也呈現(xiàn)出不同類型的變化。因此要充分了解物聯(lián)網(wǎng)中蘊(yùn)含的信息量巨大且種類繁多等特性，將這些因素融入智慧林業(yè)建設(shè)中來，對(duì)林業(yè)資源進(jìn)行有效管理和優(yōu)化配置。

1.4 智慧林業(yè)的作用

智慧林業(yè)的應(yīng)用能夠提高我國經(jīng)濟(jì)水平和社會(huì)效益。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能化、信息化建設(shè)中起到了重要的作用。通過對(duì)林業(yè)資源進(jìn)行科學(xué)合理的管理，可以有效促進(jìn)林木生長(zhǎng)，使樹木的存活率得到大幅度提升，同時(shí)也有利于改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量；此外還能實(shí)現(xiàn)林業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制與監(jiān)控等方面工作。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平不斷提高及我國在國際上地位逐漸上升，智慧農(nóng)業(yè)是生態(tài)文明發(fā)展的必然要求之一和基礎(chǔ)條件。

1.5 智慧林業(yè)的價(jià)值

智慧林業(yè)是以人為核心，通過運(yùn)用先進(jìn)的信息技術(shù)和理念，將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、生物工程技術(shù)等高新技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中。在物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)背景下進(jìn)行智能決策輔助管理，提高信息處理能力及服務(wù)水平；利用云計(jì)算、移動(dòng)通信及互聯(lián)網(wǎng)等新一代網(wǎng)絡(luò)工具來實(shí)現(xiàn)對(duì)林業(yè)資源信息采集分析并反饋給相關(guān)管理者；同時(shí)也要充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件和硬件設(shè)施，將林業(yè)企業(yè)的業(yè)務(wù)流程和工作標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化，從而達(dá)到提升生產(chǎn)效率降低成本的目標(biāo)。

2 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要利用信號(hào)傳感裝置將物體與互聯(lián)網(wǎng)連接，進(jìn)而利用信號(hào)傳播媒介進(jìn)行物體之間和互聯(lián)網(wǎng)間的信息交流與通信，以達(dá)到高智能的物體追蹤定位與識(shí)別等功能。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到智能林業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)中國智能林業(yè)發(fā)展的全新模式，它可以把傳統(tǒng)林業(yè)體系和電腦等現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)更有效地融合到一起，不但能夠提升中國相關(guān)林業(yè)體系的發(fā)展水平，還可以預(yù)防自然災(zāi)害，進(jìn)而保障中國綠色生態(tài)文明的健康和發(fā)展，進(jìn)而提升中國綠色生態(tài)林業(yè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的整體水平和效益，更關(guān)鍵的是還可以保障中國社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展。

3 我國智慧林業(yè)建設(shè)現(xiàn)狀

3.1 我國智慧林業(yè)建設(shè)基本情況

我國智慧林業(yè)建設(shè)已經(jīng)取得了明顯的成效，在全國范圍內(nèi)形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，并逐步向國際化發(fā)展。但地方政府對(duì)智能電網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等相關(guān)技術(shù)認(rèn)識(shí)程度不深以及缺少相應(yīng)配套設(shè)施和平臺(tái)支撐，導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中存在問題：缺乏對(duì)智慧林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概念內(nèi)涵及關(guān)鍵特征的深入理解；沒有建立起系統(tǒng)化與規(guī)范性相融合的體系結(jié)構(gòu)，無法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。這也影響了我國物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)工作效率。

3.2 我國智慧林業(yè)建設(shè)的制約因素

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，使得林業(yè)企業(yè)可以通過智能化、信息化來進(jìn)行林業(yè)采伐，從而達(dá)到提高林木質(zhì)量和產(chǎn)量的目的。我國在“十二五”期間將智慧林業(yè)建設(shè)作為重點(diǎn)項(xiàng)目。其中主要是利用云計(jì)算平臺(tái)對(duì)林業(yè)主管部門提供信息服務(wù)；借助大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)（RF）等信息技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)林業(yè)資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與管理；運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立起高效可行的綜合評(píng)價(jià)體系來進(jìn)行評(píng)估、決策，通過智能化水平提高林木質(zhì)量和產(chǎn)量，降低木材運(yùn)輸成本并減少浪費(fèi)率。

4 林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在國家智慧林業(yè)工程建設(shè)中的發(fā)展戰(zhàn)略

4.1 加快了林業(yè)專用傳感器的研究和發(fā)展

一方面要針對(duì)林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境特點(diǎn)，開發(fā)能夠適應(yīng)林業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐、林業(yè)精度，以及具備高度適應(yīng)性和高可靠性的林業(yè)傳感器；另外，還需要做好相關(guān)的林業(yè)病蟲害、樹木胸徑、林分郁閉度和葉面積指標(biāo)等現(xiàn)代林業(yè)行業(yè)專用傳感器的開發(fā)工作，以使林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更能符合現(xiàn)代林業(yè)應(yīng)用的需求。

4.2 自動(dòng)化測(cè)試

為滿足日益擴(kuò)大的林業(yè)資源在物聯(lián)網(wǎng)中的使用及行業(yè)蓬勃發(fā)展的現(xiàn)狀，在此進(jìn)程中對(duì)系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)的安全性進(jìn)行了檢驗(yàn)，以避免林業(yè)火災(zāi)。自動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)不但能夠提升檢測(cè)效能，同時(shí)能夠精確計(jì)算所需要的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧林業(yè)中的運(yùn)用

5.1 林業(yè)智能灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用

傳統(tǒng)灌溉技術(shù)是必須人工定期地根據(jù)灌水經(jīng)驗(yàn)把水閥打開，這無疑會(huì)導(dǎo)致自然資源的耗費(fèi)。智慧灌溉系統(tǒng)則可利用無線網(wǎng)絡(luò)直接對(duì)接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施，工作人員不僅能夠及時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)排氣閥實(shí)施開關(guān)，還能經(jīng)過分析后自主地對(duì)林區(qū)實(shí)施灌溉；另能對(duì)林區(qū)土壤空氣溫濕度變化情況實(shí)行即時(shí)監(jiān)測(cè)，隨時(shí)錄入、檢索并打印整個(gè)灌溉區(qū)的天氣信息、土壤濕度、灌溉設(shè)備、灌水進(jìn)度和灌溉記錄等信息。

智能灌溉管理系統(tǒng)，一般由中央主控系統(tǒng)（服務(wù)器設(shè)備、信息管理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)）、電子磁閥、土壤濕度感應(yīng)器（可測(cè)土地溫濕度一定值）和天氣觀測(cè)站（可測(cè)量溫度、潮濕、風(fēng)速、風(fēng)向和降水量）等裝置所構(gòu)成。應(yīng)當(dāng)重視的問題是要真正做到水資源的有效使用，僅靠單項(xiàng)節(jié)水澆灌技術(shù)是不能夠解決問題的。而應(yīng)該從水源開發(fā)利用、輸配水、灌溉技術(shù)，以及降水、蒸發(fā)、土地墑情和林木需水規(guī)律等方面統(tǒng)一綜合考慮，以實(shí)現(xiàn)雨水、灌溉水、土壤水和地下水統(tǒng)一調(diào)度，做到按期、按需及按量自動(dòng)供應(yīng)。

5.2 在林業(yè)資源保護(hù)中的應(yīng)用

林業(yè)資源是十分關(guān)鍵的再生資源，分為木材資源和非木材資源，木材資源一般是指樹木資源，非木材資源包含了林業(yè)、動(dòng)物、細(xì)菌和環(huán)保資源等。但由于中國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的日益深入，林業(yè)資源損失巨大，大量古樹名木遭到遷移，稀有的野生動(dòng)物棲息地遭到毀壞，致使林業(yè)資源日益減少，環(huán)境保護(hù)工作迫在眉睫。建設(shè)信息系統(tǒng)庫、數(shù)據(jù)庫，設(shè)計(jì)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)體系，大大拓寬了對(duì)林業(yè)資源環(huán)境保護(hù)的監(jiān)測(cè)范圍，并進(jìn)行了動(dòng)態(tài)管理，提升了工作效能，提高了決策的科學(xué)化。在林業(yè)資源保護(hù)管理工作中，要對(duì)資源進(jìn)行劃分，根據(jù)生物習(xí)性、保護(hù)需求等及時(shí)適地采取多樣化的保護(hù)與運(yùn)用模式，特別要注意充分保存資源的原有狀況與價(jià)值，并利用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)完成由人為化、小區(qū)域的管護(hù)，向智能化、大范圍的保護(hù)過渡。

5.3 虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)也作虛擬實(shí)境，又稱VR，是使用計(jì)算機(jī)仿真形成一個(gè)三維的虛擬世界，進(jìn)行參與者視、聽、觸等感覺的仿真并與之形成互動(dòng)的活動(dòng)。VR科技是計(jì)算機(jī)硬件、軟件、傳感器、人工智能、生物心理學(xué)和地理科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶。選擇具有代表性的林地環(huán)境實(shí)景，根據(jù)現(xiàn)有的林業(yè)、動(dòng)植物資源特征數(shù)據(jù)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建設(shè)VR珍稀林業(yè)資源，并運(yùn)用該地的山勢(shì)景觀數(shù)據(jù)、航空攝像、遙感錄像和實(shí)地照片收集等，采取全景或2D紋理制圖的方法描繪現(xiàn)場(chǎng)，構(gòu)建VR天空環(huán)境，進(jìn)行全景內(nèi)容觀賞、虛幻現(xiàn)實(shí)情景模型漫游。5G技術(shù)的海量數(shù)據(jù)和低延遲特點(diǎn)，可以讓人類透過佩戴VR頭顯直接走入真實(shí)的大自然，并透過手柄點(diǎn)選樹種、動(dòng)植物自然資源，其有關(guān)資訊、分布區(qū)域和特征逐步展示，使人類能夠近距離、浸泡式地感受珍稀動(dòng)植物資源優(yōu)勢(shì)和大自然的生態(tài)環(huán)境，從而切實(shí)增強(qiáng)人類環(huán)境保護(hù)與林業(yè)資源的意識(shí)。

5.4 建立信息收集中心

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)林業(yè)企業(yè)生產(chǎn)、消費(fèi)和服務(wù)過程中的各種信息進(jìn)行收集，并通過網(wǎng)絡(luò)將這些數(shù)據(jù)傳送到智能終端上。在智慧林體系統(tǒng)中建立一個(gè)“大數(shù)據(jù)庫”。這個(gè)系統(tǒng)是由專業(yè)機(jī)構(gòu)開發(fā)出來的一種具有強(qiáng)大功能的結(jié)構(gòu)化軟件來支持其內(nèi)部業(yè)務(wù)處理與分析工作，主要由信息采集模塊、電子控制管理及應(yīng)用分析等內(nèi)容組成。該平臺(tái)可以為用戶提供各種形式的服務(wù)，比如信息發(fā)布和檢索方式等。

5.5 提高工作效率

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是智慧林業(yè)的核心，在應(yīng)用過程中，需要不斷優(yōu)化工作流程。通過對(duì)信息流、資金流動(dòng)和數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。利用智能化設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。將智能終端與遠(yuǎn)程客戶端相結(jié)合，可以使物控中心的工作人員隨時(shí)隨地了解到具體情況并及時(shí)作出應(yīng)對(duì)措施；同時(shí)也能提高系統(tǒng)運(yùn)行效率及安全性等問題；還能夠減少人工操作時(shí)間及勞動(dòng)強(qiáng)度來有效提升智慧林業(yè)應(yīng)用管理水平，促進(jìn)工作質(zhì)量不斷改進(jìn)、完善。

5.6 數(shù)據(jù)采集與傳輸

大數(shù)據(jù)采集是智慧林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的核心，通過對(duì)海量信息進(jìn)行有效處理，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)傳輸。在物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)林業(yè)樹木狀態(tài)。當(dāng)采集到植物生長(zhǎng)情況時(shí)就會(huì)被及時(shí)地感知并記錄下來；當(dāng)收集到植物病蟲害等相關(guān)信息后也能夠立即發(fā)送給大數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分析與管理控制；同時(shí)還能對(duì)其生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，以便采取相應(yīng)措施來減少損失或避免不必要浪費(fèi)。

5.7 提高了林業(yè)資源管理水平

林業(yè)資源是人類的寶貴財(cái)富，也是國家生態(tài)文明建設(shè)重要物質(zhì)基礎(chǔ)，因此，林業(yè)主要從保護(hù)林業(yè)和改善生態(tài)環(huán)境出發(fā)。在林業(yè)管理過程中引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后通過對(duì)林區(qū)各樹種、林地等不同類型林木進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與跟蹤監(jiān)測(cè)。利用智能化設(shè)備系統(tǒng)采集各類數(shù)據(jù)信息并實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)分析處理及快速檢索功能可將大量資料提供給管理人員查詢或統(tǒng)計(jì)分析的作用；借助云計(jì)算平臺(tái)可以及時(shí)了解到各種林情變化，提高林業(yè)的管理效率。

6 結(jié)束語

綜上所述，目前科技的發(fā)展趨勢(shì)正在改變，新科技所造成的人們?cè)谏a(chǎn)、生活等方面的巨大改變，更是今非昔比。在我國的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，因?yàn)榧夹g(shù)和管理存在一定的問題。例如：數(shù)據(jù)信息采集精度低、實(shí)時(shí)性差；物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)滯后。因此對(duì)智能化大生產(chǎn)提出了更高要求與挑戰(zhàn)。通過研究發(fā)現(xiàn)智慧林業(yè)是一種新事物，不僅需要依靠科技來提高效率，還需從實(shí)際出發(fā)進(jìn)行創(chuàng)新才能達(dá)到目的，只有這樣才會(huì)有可能在將來的發(fā)展中成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中堅(jiān)力量。