基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧土地管護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

廖玉佳，蔣 勵(lì)，張 楊

（1. 重慶市勘察規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，重慶 400120；2. 重慶欣榮土地房屋勘測技術(shù)研究所有限責(zé)任公司，重慶 400120）

0 引 言

土地儲(chǔ)備是指縣級（含）以上國土資源主管部門為調(diào)控土地市場、促進(jìn)土地資源合理利用，依法取得土地，組織前期開發(fā)、儲(chǔ)存以備供應(yīng)的行為[1]。土地儲(chǔ)備管理辦法中明確對納入儲(chǔ)備的土地需要建立巡查制度，進(jìn)行有效管護(hù)。目前儲(chǔ)備土地的管護(hù)方式還是采用傳統(tǒng)的人員巡查，土地儲(chǔ)備信息化建設(shè)較為滯后[2-5]。管護(hù)人員費(fèi)用所占比重大，巡查效率低，非法傾倒渣土、非法臨時(shí)建筑搭建[6]、居民開墾種地等現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。因此，為了實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)備土地的精細(xì)化、規(guī)范化管理，研究采用基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧土地管護(hù)系統(tǒng)。以花溝片區(qū)儲(chǔ)備土地為例進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施。

1 項(xiàng)目區(qū)概況

項(xiàng)目區(qū)面積14 790.85 m2，為丘陵地形，地勢東北低、西南高，最大高差為138 m，如圖1所示。現(xiàn)狀為自然地貌，植被茂密，僅有泥濘小路，看護(hù)難度大。同時(shí)，因?yàn)轫?xiàng)目區(qū)內(nèi)將開展11條道路新增建設(shè)項(xiàng)目，大型機(jī)械在看護(hù)范圍周邊交叉施工?？醋o(hù)人員在巡查過程中發(fā)現(xiàn)，部分看護(hù)圍欄已被破壞，看護(hù)范圍內(nèi)隨時(shí)有被倒渣、侵占的風(fēng)險(xiǎn)。由于現(xiàn)場條件復(fù)雜，交通不便，且沒有通電，因此達(dá)不到設(shè)立崗?fù)l件，看護(hù)人員不能實(shí)現(xiàn)蹲點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)管，常規(guī)看護(hù)工作已不能滿足日益精細(xì)化的管理工作需求。

圖1 項(xiàng)目區(qū)

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧土地管護(hù)系統(tǒng)的總體架構(gòu)由終端感知層、物聯(lián)網(wǎng)管理層和決策應(yīng)用層三個(gè)系統(tǒng)層次構(gòu)成[7-8]。

終端感知層：感知終端由視頻監(jiān)控、電子圍欄、稱重傳感器和全球定位系統(tǒng)（GPS）等設(shè)備組成。感知終端的功能主要是全天候采集管護(hù)土地需要的光、熱、位置和重力信息，通過GPS定位器實(shí)時(shí)獲取管護(hù)儲(chǔ)備土地范圍內(nèi)的人員、車輛和災(zāi)害情況。

物聯(lián)網(wǎng)管理層：物聯(lián)網(wǎng)由物聯(lián)通信組件、射頻通信模組和SM模塊組成，通過物聯(lián)通信協(xié)議接入感知層。物聯(lián)網(wǎng)管理層的功能主要是獲取、分析、處理物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)。

決策應(yīng)用層：由service分發(fā)服務(wù)器、應(yīng)用處理服務(wù)器和移動(dòng)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)組成，通過行業(yè)數(shù)據(jù)接口與用戶進(jìn)行連接。決策應(yīng)用層的功能主要是應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)合業(yè)務(wù)邏輯實(shí)現(xiàn)平臺(tái)各類業(yè)務(wù)功能。

2.2 技術(shù)架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧土地管護(hù)系統(tǒng)是基于Spring Cloud架構(gòu)[9-10]開發(fā)的，是一系列松耦合、開源的微服務(wù)集合。微服務(wù)集合由4個(gè)微服務(wù)層和兩個(gè)增強(qiáng)的基礎(chǔ)系統(tǒng)服務(wù)組成，提供從物理域數(shù)據(jù)采集到信息域數(shù)據(jù)處理等一系列的服務(wù)。系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)主要包括驅(qū)動(dòng)層、數(shù)據(jù)層、管理層和應(yīng)用層四個(gè)方面，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)

驅(qū)動(dòng)層：用于提供標(biāo)準(zhǔn)或者私有協(xié)議連接物理設(shè)備的SDK，負(fù)責(zé)南向設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和指令控制，基于SDK可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的快速開發(fā)。數(shù)據(jù)層：負(fù)責(zé)設(shè)備數(shù)據(jù)的收集和入庫，并提供數(shù)據(jù)管理接口服務(wù)。管理層：分為微服務(wù)注冊中心、設(shè)備指令接口、設(shè)備注冊與關(guān)聯(lián)配對、數(shù)據(jù)管理中心，是所有微服務(wù)交互的核心部分，負(fù)責(zé)各類配置數(shù)據(jù)的管理，并對外提供接口服務(wù)。應(yīng)用層：提供數(shù)據(jù)開放、任務(wù)調(diào)度、報(bào)警與消息通知、日志管理等功能，具備對接第三方平臺(tái)的能力。

3 智慧土地管護(hù)系統(tǒng)功能

3.1 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成

系統(tǒng)支持多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，包括自然資源管理數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、三維時(shí)空專題數(shù)據(jù)和智慧場景實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的各個(gè)數(shù)據(jù)庫通過接口包裝成服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在邏輯上的整合。根據(jù)看護(hù)人員權(quán)限，下放指定的看護(hù)地塊范圍至手持終端設(shè)備的APP中。在看護(hù)過程中，看護(hù)人員可直觀地查看出當(dāng)前位置是否處于看護(hù)范圍內(nèi)；通過互聯(lián)網(wǎng)地圖與地塊信息的疊加，可直觀地查看到當(dāng)前看護(hù)地塊的范圍、位置及相關(guān)屬性信息。

3.2 時(shí)空大數(shù)據(jù)數(shù)字大屏

通過對時(shí)空專題數(shù)據(jù)庫里的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、抽取、整合，然后以熱點(diǎn)圖、柱狀圖、餅狀圖、折線圖等方式展示到平臺(tái)的數(shù)字大屏上。數(shù)字大屏支持多維數(shù)據(jù)組合，即不同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)多維組合；可靈活展示，支持自定義展示方式；可實(shí)時(shí)展示土地變化情況，輔助領(lǐng)導(dǎo)決策。數(shù)字大屏具有直觀、精確、同步等特點(diǎn)，可做到關(guān)鍵指標(biāo)一覽無遺，數(shù)據(jù)提煉更精準(zhǔn)，輔助決策更有效。

3.3 監(jiān)控范圍實(shí)時(shí)監(jiān)測與定位

儲(chǔ)備土地通常面積較大、范圍較廣，針對安裝了圖像監(jiān)控設(shè)備的地塊，在圍欄旁邊搭建脈沖電子圍欄和相對較高位置安裝日夜全彩攝像機(jī)等硬件設(shè)備，通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)動(dòng)方式接入智能看護(hù)監(jiān)管系統(tǒng)。后臺(tái)管理系統(tǒng)可以通過物聯(lián)網(wǎng)一鍵接入所有監(jiān)控設(shè)備并進(jìn)行編碼，清晰標(biāo)識每個(gè)監(jiān)控設(shè)備的位置，看護(hù)人員可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)通過手持終端設(shè)備登錄移動(dòng)端APP，實(shí)時(shí)查看監(jiān)控信息，隨時(shí)了解看護(hù)地塊現(xiàn)狀。

3.4 熱成像功能

違法傾倒渣土通常發(fā)生在夜間，因此普通的監(jiān)控設(shè)備難以滿足夜間監(jiān)控的需要。智能看護(hù)監(jiān)管系統(tǒng)可以通過紅外線監(jiān)控設(shè)備，利用熱成像原理對渣車、行人進(jìn)行監(jiān)控和識別。熱成像分辨率為256×192，最遠(yuǎn)車輛周界報(bào)警距離達(dá)到300 m，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)備范圍內(nèi)所有路口的全覆蓋。在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離檢測的同時(shí)，還可以提供高質(zhì)量的偽彩色圖像，以提升熱成像圖像的視覺效果。

3.5 災(zāi)害自動(dòng)預(yù)警功能

系統(tǒng)通過視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，定時(shí)（每分鐘）對拍攝的照片進(jìn)行特征提取；對比發(fā)現(xiàn)明顯異常或特征差異快速變化后，進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，將監(jiān)控設(shè)備編號、位置發(fā)送給對應(yīng)巡查人員、管理人員，從而達(dá)到快速響應(yīng)的目的。同時(shí)可在三維場景中直觀生動(dòng)地展示災(zāi)害發(fā)生情況和災(zāi)害預(yù)警情況，輔助進(jìn)行災(zāi)害評估。

3.6 GPS實(shí)時(shí)定位

移動(dòng)端APP通過GPS信號獲取位置，并可實(shí)時(shí)查看當(dāng)前看護(hù)地塊信息。通過GPS定位與看護(hù)地塊信息相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)定位提醒和位置報(bào)送。在看護(hù)人員工作期間，通過手機(jī)終端實(shí)時(shí)定位，可每隔一定時(shí)間或到達(dá)特定區(qū)域讓看護(hù)人員記錄打卡并上傳到服務(wù)器，形成看護(hù)人員巡查軌跡，便于指揮調(diào)度人員實(shí)時(shí)核查看護(hù)人員工作狀態(tài)；每月末后臺(tái)系統(tǒng)可以根據(jù)動(dòng)態(tài)打卡記錄，生成考勤臺(tái)賬表，優(yōu)化管理人員的人事考勤工作。

4 結(jié) 語

智慧土地管護(hù)系統(tǒng)通過成熟的計(jì)算機(jī)技術(shù)對土地資源看護(hù)過程進(jìn)行信息化管理，有效提高了管理水平。通過計(jì)算機(jī)輔助土地看護(hù)管理，對土地看護(hù)管理的全生命周期進(jìn)行信息化建設(shè)；采用頂層設(shè)計(jì)理念，將日常辦公、土地看管、土地巡查、看管移動(dòng)終端聯(lián)動(dòng)等內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，形成以土地看管為核心、以綜合辦公為手段、以智能分析為依據(jù)、以手持終端APP和在線視頻監(jiān)控系統(tǒng)為渠道的多位一體化綜合管理服務(wù)平臺(tái)。建立跨部門的協(xié)同辦公機(jī)制，形成專業(yè)化、精細(xì)化、集約化的內(nèi)部管理和外部事務(wù)管理體系，提升管理的約束性和科學(xué)性，全面實(shí)現(xiàn)管理信息化、智能化。