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

文|張 科 葉 影 張 紅

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

長期以來，由于多種原因，古樹名木遭受破壞現(xiàn)象嚴重，數(shù)量急劇減少，古樹無人養(yǎng)護、古樹周邊環(huán)境惡劣等問題層出不窮。近年來，古樹名木保護愈加成為熱點和重點，中央一號文件指出“實施鄉(xiāng)村綠化行動，全面保護古樹名木”，如何通過信息化手段對古樹名木進行有效監(jiān)管和保護值得深究。為探索珍稀樹種的實時智慧監(jiān)管，浙江省以杭州植物園為試點，建立了基于物聯(lián)網(wǎng)的珍稀樹種監(jiān)測及智能管理系統(tǒng)。在園區(qū)內盆栽園、珍稀瀕危植物保護區(qū)等點位選取試驗樹木，利用微功耗無線終端，監(jiān)測樹木生長環(huán)境溫濕度、水分，獲取樹木的地理坐標位置、傾角等參數(shù)信息，構建樹木信息數(shù)據(jù)庫，并應用RFID無線射頻終端讀取樹木信息檔案。通過云平臺分析和管理數(shù)據(jù)，探索樹木胸徑物聯(lián)網(wǎng)自動監(jiān)測技術、土壤養(yǎng)分監(jiān)測技術，建立生長環(huán)境評價、趨勢分析等數(shù)學模型，智能化監(jiān)測分析，可視化分析結果，供養(yǎng)護人員參考利用。

經(jīng)調研，目前管護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性。同時，林業(yè)有著自己的環(huán)境特點，對各監(jiān)測對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)測監(jiān)管信息化、自動化。此外，由于古樹名木監(jiān)測監(jiān)管數(shù)據(jù)多通過人工上報，相應信息系統(tǒng)單一，尚未完全實現(xiàn)共享，需提升業(yè)務數(shù)據(jù)共享性、協(xié)同化。為此，浙江省林業(yè)信息宣傳中心針對以上問題開展“智慧林”試點建設。

建設可復制性珍稀樹種“智慧林”

建立無人值守監(jiān)測體系架構。“智慧林”建立相對完整的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)較高精度數(shù)據(jù)采集、無線上傳、實時告警，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、低成本等方面進行改進，為物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測大規(guī)模部署進行實際驗證，為林業(yè)樹木自動監(jiān)測探索解決方案。

構建“智慧林”信息數(shù)據(jù)平臺。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，包括基礎信息、日常監(jiān)測測量信息等。每棵樹木設置獨立的RFID標簽，當專用終端靠近樹木時，便讀取樹木檔案信息，檔案信息數(shù)據(jù)庫易于維護。

開展樹木物理狀態(tài)監(jiān)測。樹木的防盜、定位以及現(xiàn)場自然環(huán)境危害的監(jiān)測通過加裝智能測控終端來實現(xiàn)。智能測控終端包含傾倒檢測、環(huán)境溫濕度檢測、實時定位以及無線上傳四個功能，當各項監(jiān)測值大于設定值，自動觸發(fā)報警，并將信息推送到維護人員手機，增強監(jiān)測維護智慧化。

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

“智慧林”監(jiān)控平臺輔助管理。應用集基礎信息展示、GIS定位、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、維護管理為一體的平臺，管護到每株樹木，并可進行數(shù)據(jù)查詢，自動輸出各種數(shù)據(jù)信息報表，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理、信息資源多級共享。同時，對平臺使用人員進行信息維護、權限設定，使古樹名木日常維護具體到人。

落腳基層，完善監(jiān)測及智能管理體系

林業(yè)作業(yè)環(huán)境復雜特殊且特變，需要充分發(fā)揮無線傳感器網(wǎng)絡的優(yōu)點，建設抗干擾傳輸網(wǎng)絡及低功耗監(jiān)測設備。同時，需建立和完善古樹名木數(shù)據(jù)庫，調查、登記、存檔及有關資料保存。在調查的基礎上完善分級，對于百年以上古樹名木，均應設永久性標牌，編號在冊并數(shù)字化入庫。

應推廣基于“物聯(lián)網(wǎng)+”的林業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)，滿足林業(yè)決策和生態(tài)建設對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、林業(yè)知識宣傳領域具有重要意義。

結合浙江省政府數(shù)字化轉型總體框架要求，根據(jù)林業(yè)特色，打造跨部門、跨系統(tǒng)、跨地域、跨層級高效協(xié)同，構建智慧化林業(yè)生態(tài)監(jiān)測體系，同時將數(shù)據(jù)推送至浙江省智慧林業(yè)云平臺，做好綜合協(xié)同管理、科學管理，完善數(shù)據(jù)資源，推進數(shù)據(jù)共享，做強支撐體系，建設數(shù)字政府。

加強信息化專業(yè)技術隊伍建設，加強專業(yè)人員培訓，包括專業(yè)技術人才的引進和培養(yǎng)，不斷提高綜合素質和業(yè)務技能，創(chuàng)造“智慧”聚集的團體和勤學、鉆研、實干的隊伍。同時，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、共治共享、信息惠林。

浙江省“智慧林”試點——基于物聯(lián)網(wǎng)的珍稀樹種監(jiān)測及智能管理系統(tǒng)研究，是物聯(lián)網(wǎng)、RFID、無線傳輸技術等在珍稀樹種及古樹名木監(jiān)測上的針對性應用，是可復制性智慧化珍稀樹種及古樹名木保護的探索性試驗。探索林業(yè)智慧監(jiān)管應用，為無人值守監(jiān)測平臺構建、低能耗監(jiān)測保護體系打造提供先行經(jīng)驗。這是信息化機制模式的創(chuàng)新應用，將提升生態(tài)環(huán)境管理決策定量化、精細化，生態(tài)環(huán)境信息服務多樣化、專業(yè)化和智能化。下一步，浙江省將鞏固試點建設成果，進一步提高生態(tài)環(huán)境風險預警預報水平及生態(tài)環(huán)境領域科學研究水平，為省內生態(tài)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設提供技術支撐。