物聯網技術在我國智慧林業建設中的應用現狀及發展策略探討

楊 格，程春曉，章 璐

（湖北生態工程職業技術學院，湖北武漢 430012）

智慧林業的發展主要是通過在工作中應用物聯網、云計算、大數據等技術實現的，這也是林業三維感知與協調發展的新發展模式形成的關鍵因素。智慧林業建設為我國林業建設的發展開辟了新天地，同時智慧林業建設對生態環境的改善與林業生產率的提高有極其重要的正向促進作用。但由于林業工作的環境險峻、工作面積大、工作周期長，實現對信息的快速響應和對工作內容的精確控制要借助物聯網技術，這也是智慧林業的三維感知中不可或缺的關鍵步驟。研究發現，我國的林業物聯網技術已經奠定了發展基礎，可相比于發達國家還有待提高，基于此，對智慧林業中物聯網的應用現狀和發展方向進行了全面的研究與討論。

1 概述

1.1 無線傳感器網絡

無線傳感器網絡是由處于隨機分布狀態的傳感器節點組成的無線網絡。傳感器節點是由數據處理單元和無線通信模塊組成的工作節點，這些工作節點在傳感器的作用下能更準確地掌握外部信息的變化，并借助數據處理單元將其轉換為物理量，在節點工作中實現信息的交流與流通。在無線傳感器網絡中，傳感器節點可以分散在監視位置，并且可以在無線通信的作用下形成節點與節點連接，并經直接或逐步聚合，與互聯網建立良好連接。

1.2 無線射頻識別技術

20 世紀90 年代，作為無線自動識別技術的射頻技術得到了空前的發展。該技術的主要特征是通過射頻的非接觸式雙向通信，與傳統的條形碼、磁卡等方式相比，射頻識別技術具有更大的數據存儲容量，而且能應用在廣泛的環境條件下，讓商業與工業商業領域處于平穩的發展狀態。

天線、閱讀器、電子標簽是射頻識別技術的3 個主要環節，它們在工作過程中是環環相扣的，閱讀器需要編碼和處理將要發送的信息，并進行天線傳輸。當信號傳遞到電子標簽后，電子標簽會立即進行信號調制和解碼分析。若需讀取命令，可直接在內存中讀取。

2 應用

2.1 森林資源監督

林木資源在森林資源中有極其重要的地位，林地資源、森林環境資源、微生物資源和野生動物資源是林木資源的主要部分。森林資源監督是林業部門的基本職能之一，林業物聯網已被廣泛用于森林資源的管理和保護。無線射頻識別技術是我國當前森林資源監測環節中應用的主要技術，能快速、準確地識別資源，給資源的智能控制與管理提供了有力幫助。但無線射頻識別技術在森林資源監測中也存在不足之處，如缺乏統一的識別方法，大規模的技術推廣和應用難以實現，再加上應用標簽是通用標簽，壽命縮短之類的問題極有可能發生。

國外相對較早地研究了林業物聯網技術，并對林業專用傳感器進行了深度開發。在這些傳感器的作用下，工作人員可以隨時監視樹木的狀況，避免了非法砍伐樹木問題，對改善森林資源的保護產生了重大影響。目前國內外在野生動植物保護工作中普遍加強了無線傳感器網絡的應用，這種方法可以提高人們對野生動植物信息的感知靈敏度。

2.2 林業災害監控

森林病蟲害、極端氣候等引起的森林火災與森林災害是林業災害的主要表現。林業災害可通過林業物聯網技術實行有效監測，物聯網技術的事前預報能在林業災害中最大程度地減少損失，并為后續的災害提供有效的參考和幫助重建工作。目前，林業物聯網在病蟲害防治與森林火災監測方面處于平穩發展的狀態。西方發達國家較我國而言在技術能力上處于領先地位，目前已經開發出了更先進的病蟲害專用傳感器，在監測特殊的森林病蟲害方面能發揮出更為準確的優勢。相較之下，我國有關研究人員與工作人員需要加強對傳感器技術的研究，才能在實際工作中更準確地評價與分析相關問題。

2.3 林業生態監測

林業生態監測主要是指對森林環境中生態因素的連續觀察、對當地森林環境變化的認識，小氣候變化、森林環境、森林火災和其他自然災害及環境健康狀況的預測，評估森林生態系統和生態服務的功能和價值。主要使用WSN 等物聯網技術來實現森林生態監測，這不僅可以通過合理的節點部署來解決由于生態系統的時空異質性和規模復雜性而引起的監測困難，且與人工和遙感方法相比，它還有大規模、長期、連續與同步監控的優點。

3 問題

3.1 林業物聯網配套標準滯后

源自于不同廠家的射頻識別系統具有不同的設計標準，而正是由于設計標準的不一致，導致系統與設備之間的兼容性存在問題。在缺乏統一標準的基礎上，無線傳感器在林業數據采集與傳輸過程中存在明顯差異，因此對工作信息的融合更是難上加難。若相關情況無法得到妥善解決，不可避免地會極大地限制和影響數據的共享［1］。

3.2 林業專用傳感器匱乏

智慧林業建設對于林業傳感器的需求量相對較高，而目前林業專用傳感器的數量有限，不僅影響到了智慧林業系統的作用價值，同時也難以在當前的工作中實現廣泛的應用和推廣。

3.3 林業商業模式的實用性低

從當前林業物聯網的實際應用情況可以看出，林業物聯網在林業災害監測方面準確性不高，這意味著目前的物聯網技術的應用價值不高，因此有必要加強林業物聯網在后續工作中生態監測數據的優化，確保最大限度地提高監控工作的準確性［2］。

4 發展對策

4.1 加強林業物聯網標準的研究與修訂

在林業數據采集和信息傳輸過程中，當前的林業物聯網由于不具備統一的標準而引發了許多異質性問題。因此有必要建立基于林業物聯網系統的相關標準體系，以保證林業物聯網體系的建設規范性。唯有這樣，信息存儲和信息處理鏈接才能避免信息孤島或者系統孤島的問題，對提高林業物聯網系統的水平起決定性作用［3］。

4.2 加強林業專用傳感器的研發

1）根據林業物聯網環境的要求，對具有良好林業生產實踐效果和較強適應性的傳感器進行研究和創新［4］。2）加強林業病蟲害、葉面積指數等特殊傳感器的研究與開發，以確保林業物聯網技術能夠滿足林業的發展需求。

4.3 推進全新無線通信技術在林業物聯網中的應用

在當前社會發展水平全面提升背景下，我國林業發展應更嚴謹地審核相關人員提出的專業技術要求，并大力支持能在林業信息傳輸過程中充分發揮低能耗與低成本等優點的技術。讓林業物聯網具備卓越的應用效果，專業工作人員要加快技術研究和開發速度，為提升我國林業物聯網的發展水平打下堅實的基礎［5］。

4.4 加強人工智能技術在林業物聯網信息處理中的應用

林業物聯網的發展涵蓋了大量林業數據，這些數據需要在應用鏈接中進行全面研究和分析，最終對林業工作進行科學的指導。因此在實際工作中，工作人員一定要加強對設備和機器學習，加強對新數據的挖掘和分析方法的學習，確保在林業物聯網信息處理過程中及時有效發揮自身作用，并對最終提高網絡業務模型的實用性打下良好的基石。

5 結語

林業自身具有很強的空間擴展性和時間周期性特征，這些特征對資源監控工作是不小的挑戰。在智慧林業發展過程中，物聯網技術能應用在資源監測、森林防火和病蟲害防治中并且展現出重要的作用。