物聯網技術在智慧林業中的應用

陳偉偉

（通渭縣林業和草原服務中心，甘肅 定西 743300）

我國森林資源分布廣泛，但由于傳統林區與外界環境因素影響，林業覆蓋率較低、生態環境惡化嚴重。傳統的人工林模式已經不能滿足現代生態經濟發展要求。因此在新時期和當前時代背景下提出一種智能化立體式采伐系統，是實現智慧林業建設目標中的重要環節之一。物聯網技術作為一項新興科學技術應用到林木生長管理領域后所誕生出來的新型工程技術，其特點為實時性強、交互性高及信息量大，能夠提高林業資源利用效率、促進林區生態環境保護。

1 智慧林業概述

1.1 智慧林業概念

智慧林業是以物聯網技術為基礎，將計算機、信息通信和智能控制等高新技術應用到農業生產過程中的一種新模式。通過建立起一個全面的大數據平臺，實現對林業資源進行科學合理的管理及預測。在這個平臺上可以完成包括采集、分類存儲及分析處理等功能；還能利用互聯網技術來收集各種相關動態數據并加以分析與研究；同時也能夠為林業企業提供更加準確可靠且實用可行的技術信息支持和服務，進而提高林業生產效率和經濟效益。

1.2 智慧林業的特征

智慧林業的核心是對數據感知技術的運用，而不是人工操作，在物聯網中通過傳感器將信息傳送到云終端上，實現半自動化。由于在物聯網應用過程中需要大量人力來進行采集、分析和處理等工作，而且隨著科技發展與進步，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，要想實現智能化就必須依靠先進的科學技術手段才能完成，而這就需要對其數據傳輸方式進行創新并對新型技術加以利用。

1.3 智慧林業的功能

智慧林業主要是指利用信息技術，在智能化的基礎上，以先進技術為依托來實現對林業資源的有效管理和控制。通過建立一個完整、科學及合理的評價體系，提高效率。隨著物聯網系統應用范圍越來越廣，其自身特點的發展也呈現出不同類型的變化。因此要充分了解物聯網中蘊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建設中來，對林業資源進行有效管理和優化配置。

1.4 智慧林業的作用

智慧林業的應用能夠提高我國經濟水平和社會效益。物聯網技術在智能化、信息化建設中起到了重要的作用。通過對林業資源進行科學合理的管理，可以有效促進林木生長，使樹木的存活率得到大幅度提升，同時也有利于改善生態環境質量；此外還能實現林業生產過程自動化控制與監控等方面工作。隨著社會經濟水平不斷提高及我國在國際上地位逐漸上升，智慧農業是生態文明發展的必然要求之一和基礎條件。

1.5 智慧林業的價值

智慧林業是以人為核心，通過運用先進的信息技術和理念，將現代科學技術、生物工程技術等高新技術應用到傳統農業生產過程中。在物聯網與大數據背景下進行智能決策輔助管理，提高信息處理能力及服務水平；利用云計算、移動通信及互聯網等新一代網絡工具來實現對林業資源信息采集分析并反饋給相關管理者；同時也要充分運用計算機軟件和硬件設施，將林業企業的業務流程和工作標準統一化、標準化，從而達到提升生產效率降低成本的目標。

2 物聯網概述

物聯網技術主要利用信號傳感裝置將物體與互聯網連接，進而利用信號傳播媒介進行物體之間和互聯網間的信息交流與通信，以達到高智能的物體追蹤定位與識別等功能。將物聯網技術運用到智能林業，能夠實現中國智能林業發展的全新模式，它可以把傳統林業體系和電腦等現代網絡信息技術更有效地融合到一起，不但能夠提升中國相關林業體系的發展水平，還可以預防自然災害，進而保障中國綠色生態文明的健康和發展，進而提升中國綠色生態林業經濟社會發展的整體水平和效益，更關鍵的是還可以保障中國社會穩定發展。

3 我國智慧林業建設現狀

3.1 我國智慧林業建設基本情況

我國智慧林業建設已經取得了明顯的成效，在全國范圍內形成統一標準，并逐步向國際化發展。但地方政府對智能電網、大數據等相關技術認識程度不深以及缺少相應配套設施和平臺支撐，導致在實際應用中存在問題：缺乏對智慧林業物聯網概念內涵及關鍵特征的深入理解；沒有建立起系統化與規范性相融合的體系結構，無法實現統一管理。這也影響了我國物聯網建設工作效率。

3.2 我國智慧林業建設的制約因素

物聯網技術的應用，使得林業企業可以通過智能化、信息化來進行林業采伐，從而達到提高林木質量和產量的目的。我國在“十二五”期間將智慧林業建設作為重點項目。其中主要是利用云計算平臺對林業主管部門提供信息服務；借助大數據分析系統（RF）等信息技術手段實現對林業資源動態監測與管理；運用物聯網技術建立起高效可行的綜合評價體系來進行評估、決策，通過智能化水平提高林木質量和產量，降低木材運輸成本并減少浪費率。

4 林業物聯網在國家智慧林業工程建設中的發展戰略

4.1 加快了林業專用傳感器的研究和發展

一方面要針對林業物聯網的環境特點，開發能夠適應林業生產實踐、林業精度，以及具備高度適應性和高可靠性的林業傳感器；另外，還需要做好相關的林業病蟲害、樹木胸徑、林分郁閉度和葉面積指標等現代林業行業專用傳感器的開發工作，以使林業物聯網技術更能符合現代林業應用的需求。

4.2 自動化測試

為滿足日益擴大的林業資源在物聯網中的使用及行業蓬勃發展的現狀，在此進程中對系統和物聯網的安全性進行了檢驗，以避免林業火災。自動系統檢測不但能夠提升檢測效能，同時能夠精確計算所需要的系統數據。

5 物聯網技術在智慧林業中的運用

5.1 林業智能灌溉系統的應用

傳統灌溉技術是必須人工定期地根據灌水經驗把水閥打開，這無疑會導致自然資源的耗費。智慧灌溉系統則可利用無線網絡直接對接現場設施，工作人員不僅能夠及時利用網絡平臺對現場排氣閥實施開關，還能經過分析后自主地對林區實施灌溉；另能對林區土壤空氣溫濕度變化情況實行即時監測，隨時錄入、檢索并打印整個灌溉區的天氣信息、土壤濕度、灌溉設備、灌水進度和灌溉記錄等信息。

智能灌溉管理系統，一般由中央主控系統（服務器設備、信息管理網絡平臺）、電子磁閥、土壤濕度感應器（可測土地溫濕度一定值）和天氣觀測站（可測量溫度、潮濕、風速、風向和降水量）等裝置所構成。應當重視的問題是要真正做到水資源的有效使用，僅靠單項節水澆灌技術是不能夠解決問題的。而應該從水源開發利用、輸配水、灌溉技術，以及降水、蒸發、土地墑情和林木需水規律等方面統一綜合考慮，以實現雨水、灌溉水、土壤水和地下水統一調度，做到按期、按需及按量自動供應。

5.2 在林業資源保護中的應用

林業資源是十分關鍵的再生資源，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、動物、細菌和環保資源等。但由于中國城鎮化進程的日益深入，林業資源損失巨大，大量古樹名木遭到遷移，稀有的野生動物棲息地遭到毀壞，致使林業資源日益減少，環境保護工作迫在眉睫。建設信息系統庫、數據庫，設計構建物聯網體系，大大拓寬了對林業資源環境保護的監測范圍，并進行了動態管理，提升了工作效能，提高了決策的科學化。在林業資源保護管理工作中，要對資源進行劃分，根據生物習性、保護需求等及時適地采取多樣化的保護與運用模式，特別要注意充分保存資源的原有狀況與價值，并利用物聯網系統完成由人為化、小區域的管護，向智能化、大范圍的保護過渡。

5.3 虛擬現實

虛擬現實也作虛擬實境，又稱VR，是使用計算機仿真形成一個三維的虛擬世界，進行參與者視、聽、觸等感覺的仿真并與之形成互動的活動。VR科技是計算機硬件、軟件、傳感器、人工智能、生物心理學和地理科學技術發展的結晶。選擇具有代表性的林地環境實景，根據現有的林業、動植物資源特征數據，運用虛擬現實技術建設VR珍稀林業資源，并運用該地的山勢景觀數據、航空攝像、遙感錄像和實地照片收集等，采取全景或2D紋理制圖的方法描繪現場，構建VR天空環境，進行全景內容觀賞、虛幻現實情景模型漫游。5G技術的海量數據和低延遲特點，可以讓人類透過佩戴VR頭顯直接走入真實的大自然，并透過手柄點選樹種、動植物自然資源，其有關資訊、分布區域和特征逐步展示，使人類能夠近距離、浸泡式地感受珍稀動植物資源優勢和大自然的生態環境，從而切實增強人類環境保護與林業資源的意識。

5.4 建立信息收集中心

物聯網技術的應用，可以實現對林業企業生產、消費和服務過程中的各種信息進行收集，并通過網絡將這些數據傳送到智能終端上。在智慧林體系統中建立一個“大數據庫”。這個系統是由專業機構開發出來的一種具有強大功能的結構化軟件來支持其內部業務處理與分析工作，主要由信息采集模塊、電子控制管理及應用分析等內容組成。該平臺可以為用戶提供各種形式的服務，比如信息發布和檢索方式等。

5.5 提高工作效率

物聯網技術是智慧林業的核心，在應用過程中，需要不斷優化工作流程。通過對信息流、資金流動和數據處理實現實時動態監測。利用智能化設備進行監控。將智能終端與遠程客戶端相結合，可以使物控中心的工作人員隨時隨地了解到具體情況并及時作出應對措施；同時也能提高系統運行效率及安全性等問題；還能夠減少人工操作時間及勞動強度來有效提升智慧林業應用管理水平，促進工作質量不斷改進、完善。

5.6 數據采集與傳輸

大數據采集是智慧林業物聯網的核心，通過對海量信息進行有效處理，將其轉化為數字化、智能化和網絡傳輸。在物聯網中的傳感器設備可以實現自動檢測林業樹木狀態。當采集到植物生長情況時就會被及時地感知并記錄下來；當收集到植物病蟲害等相關信息后也能夠立即發送給大數據中心進行分析與管理控制；同時還能對其生長環境參數進行有效監測，以便采取相應措施來減少損失或避免不必要浪費。

5.7 提高了林業資源管理水平

林業資源是人類的寶貴財富，也是國家生態文明建設重要物質基礎，因此，林業主要從保護林業和改善生態環境出發。在林業管理過程中引入物聯網技術后通過對林區各樹種、林地等不同類型林木進行實時監控與跟蹤監測。利用智能化設備系統采集各類數據信息并實現計算機自動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計分析的作用；借助云計算平臺可以及時了解到各種林情變化，提高林業的管理效率。

6 結束語

綜上所述，目前科技的發展趨勢正在改變，新科技所造成的人們在生產、生活等方面的巨大改變，更是今非昔比。在我國的物聯網應用中，因為技術和管理存在一定的問題。例如：數據信息采集精度低、實時性差；物聯網系統建設滯后。因此對智能化大生產提出了更高要求與挑戰。通過研究發現智慧林業是一種新事物，不僅需要依靠科技來提高效率，還需從實際出發進行創新才能達到目的，只有這樣才會有可能在將來的發展中成為我國經濟發展的中堅力量。