物聯網在智慧林業建設的應用

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摘要：傳統林業建設工作在前沿技術賦能下實現智慧化發展，物聯網作為當前具有代表性的前沿技術之一，可有效推動智慧林業建設進程，以物聯網為技術驅動力，提高林業智慧化水平，使林業建設工作更為科學有效?；诖?，文章首先簡單闡述物聯網與智慧林業的聯系，描述物聯網技術體系，探尋物聯網與智慧林業建設之間的關聯，進一步提出智慧林業建設中物聯網的具體應用方向，旨在從不同方面實現物聯網的有效利用，促進林業智慧化發展。

關鍵詞：物聯網；智慧林業；射頻識別；傳感器

物聯網技術是一種綜合性較強的技術，涉及多種系統，在數據采集、數據計算及數據傳達等方面均表現出優異作用。林業具有發展周期長的特點，在傳統林業建設管理模式下，對于林業資源、環境參數等數據的監測精度較差，且需消耗時間精力進行監測監管，推動林業建設工作持續發展，實現林業管理創新變革，可將物聯網技術融入到林業體系中，打造現代化智慧林業。

1物聯網與智慧林業的聯系

物聯網能夠憑借信息傳感裝置連接網絡與物體，在傳輸媒介作用下，實現信息傳輸，繼而進行智能定位監督與實時跟蹤。物聯網主要分為2大部分，即嵌入式技術與傳感器技術，在智慧林業建設期間，主要應用的物聯網技術則為傳感器技術，依靠傳感器裝置監測管理目標，將實際采集的信息數據傳遞給林區終端設備，以此連接林區管理人員、網絡與物體。智慧林業是以多項技術為支撐而形成的新型林業建設管理模式，其核心在于應用前沿技術采集數據，對林區范圍內信息數據進行管控。隨著林業產業的發展，林業智慧化建設將成為必然產物，物聯網等先進技術會被應用到林業建設管理工作中，以智慧林業為推動力，提升林業產業的現代化水平，并在物聯網等技術應用下提高林業管理效率與質量，繼而推動林業實現可持續發展。除此之外，智慧林業的建設有助于同步實時管理林業資源，強化林業綠色生態建設，對林區資源統籌管理，以此保障林業綜合效益。物聯網與智慧林業的契合度較高，可借助物聯網定位系統、傳感系統等裝置采集林業資源信息，在紅外感應器、RFID射頻識別技術應用下采集不同類型的信息數據，并將所得信息數據上傳至網絡，經數據交換分析實現物體識別與監測，繼而確保林區管理中心可全面化掌握林業資源情況。物聯網技術主要包括3大系統，即傳感器系統、中間系統、應用系統。（1）傳感器系統。為物聯網系統前端部分，主要用于采集物體信息數據，而信息數據的采集主要依靠RFID射頻識別技術、各類傳感器以及紅外感應裝置，將前端設備根據實際需求安設在林區特定范圍內，以此即可獲得所需數據信息，且可將信息數據以可視化的形式展現出現。（2）中間系統。中間系統主要用于計算數據、分析信息，當前端傳感器系統完成信息采集后，可通過通信傳輸，將信息數據傳遞給中間系統，在信息數據存儲的同時，對數據信息進行篩選整理與分類匯總，并進一步展開數據計算與信息分析，為信息數據的有效利用奠定基礎。（3）應用系統。林區實測數據信息完成采集與分析計算后，可將數據信息成果傳遞給林區無線中線設備，此時可根據數據信息情況下達指令，指導林區活動。

2智慧林業建設中物聯網的具體應用

2.1林業動態監測

在林業建設期間，可根據林區結構設置監測點，將電子標簽粘貼至樹干表面，用于了解特定區域內林木的樹高、樹齡情況，輔以傳感器系統，實時了解林木生長狀態，在傳感器及電子標簽的應用下，實現林業遠程監測。應用物聯網實現林業動態監測主要可表現在以下3個方面。第一，林區防火監測。在林區代表性地段安設各類傳感器裝置，用于監測林區內風向、風力、蒸發量、干燥度和溫濕度等參數，同時定點掃描林區環境，一旦林區內出現火災險情，則會立即被發現，而林區防火指揮中心則可根據實際監測數據制定火災防控措施，實時了解火災情況，以此便于盡快撲滅火災。第二，病蟲害防治。將360度監視器、全球定位系統、紅外感應器與林區信息中心連接，憑借上述設備可實時監測林區內病蟲害發生情況，監控病蟲害活動范圍，獲得真實數據后，還可用于預測病蟲害蔓延趨勢，通過動態跟蹤監控來提高林區病蟲害防治效果。除此之外，還可將物聯網設備與林區管理人員移動終端連接，一旦有病蟲害發生，相關信息將會自動化傳輸給林區管理人員，起到一定的提醒效果，避免病蟲害造成極大危害。第三，道路視頻監控。依托于物聯網體系搭建林區道路監控系統，重點監管道路通行情況，以此保障林區資源安全與人員安全。在林區道路監控系統中，主要包括前端攝像裝置、視頻顯示設備、視頻計算裝置、視頻存儲裝置、信息傳輸裝置以及其他應用性軟件構成，其中前段攝像裝置主要安設在林區路口及事件多發區，全時段監測林區車輛方位及外來人員情況，并進行可視化展現，輔以視頻回放等功能，當人員車輛長時間停留在監控區域內或試圖穿過警戒線時，將會有警報發出，以此更好地應對突發事件，抑制盜獵、盜伐、盜采事件。

2.2動植物保護

傳感器與RFID射頻識別是物聯網技術的主要內容，在智慧林業建設期間，可在林區野生動植物區域內安設傳感器，并借助RFID射頻識別標簽實時感知野生動植物生長狀態，若有不法分子潛入林區搶奪、破壞野生動植物，林區管理人員將會根據傳感器數據及RFID射頻識別標簽得知不法分子行為，便于第一時間進行處理應對，并為林區野生動植物保護工作提供保障。除此之外，還可在林區珍稀動物、古樹名木表面粘貼電子標簽，電子標簽內含有動植物屬性信息，電子標簽與林區網絡相連，可基于林區管理系統更改電子標簽內容，同時人們還可通過直接掃描電子標簽，得知珍稀動物、古樹名木信息。智慧林業建設期間，可將物聯網紅外感應設備打造為紅外野保相機，將其設置在林業區域內。區別于RFID射頻識別與傳感器，紅外野保相機無法實現野生動物的實時信息采集，但可定期拍攝野生動物靜態、動態影像，便于林區管理人員以照片、視頻的方式了解野生動物生長運動情況。紅外野保相機能夠實現持續工作，且可將其安設至隱蔽地點，在觀測稀少隱秘動物方面具有極大優勢。紅外野保相機在實際工作期間多成對應用，將其布設在動物出沒地點，2臺紅外野保相機可監測動物兩側，因紅外野保相機具有紅外探頭，故不受黑夜環境干擾，同樣可拍攝動物圖像。紅外野保相機所拍攝的圖片與影像可本地存儲，并可通過林區通信網絡進行回傳，同時紅外野保相機能源方式為太陽能供電，可持續性較強，此外，相機外部設有特定外殼，配以防盜功能，最大程度確保紅外野保相機可在智慧林業建設中發揮效用。

2.3造林工程監管

造林工程為林業建設重大工程項目，在智慧林業建設期間，可應用物聯網進行造林工程監督監管，從立項到執行，實現造林工程的全過程管理。在實際造林管理期間，可應用物聯網采集林地類型數據，分析造林樹種，計算造林時間，統籌現有資料確定造林方式，同時控制造林密度，完成整體造林計劃后，還可將上述信息資料整理并存儲至電子標簽內，便于整體把控造林方案。在造林重大工程中，可應用RFID射頻識別技術，采集造林區域的溫濕度、降雨量等數據，輔以傳感器監測，以此確保造林計劃可順利推進。在物聯網技術幫助下完成造林工作后，還可繼續應用RFID射頻識別技術與傳感器裝置進行管理控制，監測造林區域林木生長數據，從造林重點工程促進林業建設智慧化發展。

2.4生態因子監測

林區生態因子主要包括溫濕度、風向、風速、大氣壓力、土壤溫度、土壤熱通量、降雨量、土壤水分、負氧離子、二氧化碳、長波輻射和氣象生態等，依托于物聯網建設智慧林業時，可通過安設各類傳感器，對上述生態因子數據進行監測采集，并在此基礎上搭建智慧林業生態因子監測站，依靠傳感器獲得生態因子數據后，可將其實時傳輸給監測站計算機系統內，并對生態因子數據進行存儲與分析。部分林區有水源，在智慧林業建設期間，可直接根據實際條件建立水文地質監測站，運用物聯網傳感器監測林區水文地質情況，了解林區水源pH值、鹽度、水溫、水位、流速、流量、濁度、電導率和溶解氧等指標情況，分析林區水源是否存在污染問題，以此便于林區水源管控，為林業生態建設提供保障。生態因子的持續監測是林業管理建設的重點內容，物聯網的應用可對林區環境小氣候進行感知監測，便于實時了解林區生態服務性能及健康狀況。WSN無線傳感器網絡是物聯網技術之一，可對整個林業生態展開監測，科學部署傳感監測點，良好處理林業系統內繁瑣性、時空異質性監測難題，在先進無線傳感器裝置幫助下，對林區生態進行連續性、長時間、規?；膶崟r監測，并可在獲取信息數據的同時，將采集所得信息數據同步至林區管理中心。隨著林業智慧化水平的提升，對現已有部分林區引進了物聯網技術進行生態監測，但在智慧林業生態監測系統方面尚未形成統一標準，導致不同林區的生態監測精度、監測周期仍存在一定差異，但隨著生態監測系統的更新，對于生態因子的監測周期已逐漸從48h縮小至1h。此外，空氣溫度精度范圍為0.2~0.4℃；空氣相對濕度精度范圍1%~3%；光照強度精度范圍1~2lx；土壤溫度、含水率精度范圍分別為0.2~0.4℃、2%~3%；二氧化碳濃度監測精度范圍50~100mg·L-1?，F階段我國WSN無線傳感器網絡在信息數據傳輸過程中普遍應用ZigBee協議，該協議在傳輸距離上存在一定缺陷，僅可在林業環境內實現60m有效傳輸，在大規模林業區域內，ZigBee協議存在極大限制，此時可引入LoRa廣域網，對信息數據通信傳輸進行完善。生態因子監測是智慧林業建設的重要部分，為實現精準高效檢測，必須引入物聯網技術，并將其貫徹落實在智慧林業建設的方方面面。完成生態因子信息數據監測后，需對所采集的數據信息進行篩選整合，剔除重復性或無價值信息，完成數據篩選后將其分析利用，將其作為林業建設管理的重要依據，以此方可確保生態因子切實服務于林業建設工作。

2.5建設通信專網

為搭建完整化、全面化的智慧林業系統，使物聯網相關設備可形成聯動效應共同發揮價值，確保數據信息可實現零誤差實時傳輸，智慧林業建設期間需搭建無線通信專網，實現無線信號全林區覆蓋，以此保障設備前端信息可實時回傳，使林區管理中心與巡護人員無縫對接。結合上述分析可見，物聯網在智慧林業建設中的應用較為多樣，包括森林防火系統、病蟲害防治、道路監控系統、生態因子監測站和紅外野保相機等，該類監測站或監測設備均需將所采集到的信息數據傳輸至林區管理中心，以此方可確保信息數據得到充分應用。林區無線通信專網基站位置可通過仿真模擬的方式進行選擇，盡可能保障無線通信專網作用。完成基站設置后，在物聯網設備安設區域內新增CPE無線路由設備，將通信基站與無線專網連接，在無線光通信、光纖傳輸專網作用下，使物聯網設備信息數據可傳輸至林區管理中心。隨著通信技術的發展，無線通信專網現已具備實時、高清、大容量和集群調度等功能，依托于無線通信專網，將前端設備采集到的視頻、圖片、文字及數據信息發送給護林人員，以此起到通知引導效果。除此之外，在智慧林區管理中心還可根據現實需求選擇單向、雙向音視頻通信模式，結合場景進行通信，并下達指令。護林人員在林區內執行任務時，在物聯網標簽應用下，護林人員位置可實時上傳至電子地圖內，林區管理中心可根據傳感器、紅外野保相機等物聯網設備傳來的信息下達指令，對護林人員線路方向進行調整，通過實時指揮提高林業建設管理質量，若林區突發火災險情，同樣可在無線通信專網幫助下實現針對性控制，以此提高林區管理指令有效性。

3結束語

綜上所述，在智慧林業建設期間融入物聯網技術是極為可行的，在智慧林業建設期間，應積極尋找物聯網與智慧林業的契合點，爭取將物聯網技術滲透到智慧林業的各個方面，結合實際情況來看，可運用物聯網進行林業動態化監測，對林業動植物進行監測保護，并對造林等重大工程展開監管，此外，還可對生態因子進行全面監測，建設林業通信專網，以此全面化借助物聯網的力量提升林業建設效果。

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作者：汪林桂 單位：江西省上饒市弋陽縣林業局