羅 龍

(西安市小王澗國有生態(tài)林場，陜西 周至 710499)

智慧林業(yè)是指充分利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，通過感知化、物聯(lián)化、智能化的手段，形成林業(yè)立體感知、管理協(xié)同高效、生態(tài)價值凸顯、服務(wù)內(nèi)外一體的林業(yè)發(fā)展新模式[1]。21世紀(jì)是生態(tài)文明建設(shè)的世紀(jì)，隨著云技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)不斷發(fā)展，未來的林業(yè)建設(shè)不僅越來越“生態(tài)化”，也越來越“智慧化”。國有林場作為保護(hù)森林資源和改善生態(tài)環(huán)境的主力軍，是生態(tài)文明建設(shè)最重要的組成部分，在保護(hù)國家生態(tài)安全、推動綠色發(fā)展、應(yīng)對氣候變化、提供生態(tài)產(chǎn)品等方面發(fā)揮了重要作用。智慧林場作為智慧林業(yè)建設(shè)的重要的一環(huán)，是今后國有林場發(fā)展的必由之路。緊抓發(fā)展機(jī)遇，打造現(xiàn)代信息化、智慧化林場，成了林場補(bǔ)齊短板追趕超越發(fā)展道路上的關(guān)鍵一步。

1 林場概況

西安市小王澗國有生態(tài)林場位于西安市西南部周至縣境內(nèi)，秦嶺腹地，轄區(qū)面積16 844.0 hm2，經(jīng)營面積12 012 hm2。海拔在1 000～2 400 m之間，年平均氣溫6.4～8.4 ℃，年降水量1 000 mm左右。活立木蓄積1 031 100 m3，森林覆蓋率為93%。林場內(nèi)動植物資源豐富，現(xiàn)已知種子植物121科，508屬，1 000余種；脊椎動物250余種，昆蟲600多種。轄區(qū)內(nèi)河流眾多，是秦嶺北麓天然的基因庫和黑河水源涵養(yǎng)地及生態(tài)屏障，生態(tài)區(qū)位特別重要。2018年西安市小王澗國有生態(tài)林場完成了林改任務(wù)，從而解決了功能定位不清、管理體制不順、支持政策不健全、可持續(xù)發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)等問題[2]。解除了制約林場發(fā)展的瓶頸，釋放了林場發(fā)展的活力，林場建設(shè)迎來了快速發(fā)展的機(jī)遇期。隨著近年來生態(tài)文明建設(shè)的持續(xù)推進(jìn),區(qū)內(nèi)主要干道硬化率達(dá)80%以上，電力、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，為林場智慧化建設(shè)奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)?！吨袊腔哿謽I(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見》《中國林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃》《“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃-全國林業(yè)信息化“十三五”發(fā)展規(guī)劃》的陸續(xù)發(fā)布為智慧林場的建設(shè)做好了頂層設(shè)計。

2 智慧化發(fā)展現(xiàn)狀

西安市小王澗國有生態(tài)林場信息化建設(shè)及應(yīng)用總體水平低。林業(yè)信息化基礎(chǔ)設(shè)施落后，沒有機(jī)房、服務(wù)器、地理信息系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測采集等相應(yīng)的軟硬件設(shè)施。現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)、野外紅外相機(jī)沒有做到網(wǎng)絡(luò)化、在線化、智能化。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(如森林資源二類調(diào)查、野生動植物資源、森林防火、資源巡護(hù)等)大都為紙質(zhì)檔案，沒有整合形成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理，各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，存在數(shù)據(jù)“孤島”，信息無法共享與交換，數(shù)據(jù)使用效率低，難以充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值。森林資源調(diào)查、森林管護(hù)、森林防火等工作仍采用“看靠一雙眼、跑靠兩條腿”的傳統(tǒng)方式，業(yè)務(wù)開展機(jī)械化，信息化、科學(xué)化水平低。

3 智慧化設(shè)計

3.1 總體思路

結(jié)合林場實(shí)際，圍繞“保護(hù)森林資源存量、培育增量、提高質(zhì)量”的工作重心，充分發(fā)揮林場網(wǎng)絡(luò)、電力、交通等現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)勢，在綜合考慮業(yè)務(wù)需求的基礎(chǔ)上，建立以大數(shù)據(jù)處理模塊為核心、以各類感知采集應(yīng)用設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)通信儲存處理等基礎(chǔ)設(shè)施為支撐、以綜合應(yīng)用平臺為目標(biāo)、以安全保護(hù)及維護(hù)管理體系為保障的智慧化網(wǎng)絡(luò)體系。

3.2 總體目標(biāo)

通過智慧林場建設(shè)，有效提升西安市小王澗國有生態(tài)林場智慧化水平?？茖W(xué)整合林場各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)林場信息共享與交互。利用布設(shè)在林場轄區(qū)的各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備及各類應(yīng)用終端，實(shí)現(xiàn)各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)實(shí)時交換。通過對林場各項數(shù)據(jù)的綜合分析，實(shí)現(xiàn)林場信息化、智慧化管理，科學(xué)指導(dǎo)林場各項業(yè)務(wù)決策。

3.3 智慧林場構(gòu)建步驟

智慧林區(qū)構(gòu)建分為4個部分：基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)中心、應(yīng)用系統(tǒng)和應(yīng)用終端(如圖1)。

圖1 智慧林場系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.3.1 基礎(chǔ)設(shè)施搭建

智慧林場基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，主要依托云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、3S、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，構(gòu)建全方位的智慧林場基礎(chǔ)設(shè)施，是林場實(shí)現(xiàn)智慧化管理的根本，包括機(jī)房存儲設(shè)備、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)及信息采集終端3部分。(如圖2)

3.3.2 數(shù)據(jù)中心建立 數(shù)據(jù)中心建立是林場信息化、智慧化的核心。依靠GIS、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)，整合林場各類森林資源管理數(shù)據(jù)，建立以林場空間地理數(shù)據(jù)庫、林業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、林場專題數(shù)據(jù)庫和公共信息數(shù)據(jù)庫為核心的智慧林場數(shù)據(jù)中心，為智慧林場提供有效的數(shù)據(jù)服務(wù)，為智慧林場應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)支撐。(如圖3)

圖2 基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)圖

圖3 數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)圖

3.3.3 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā) 智慧林場應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)，是以實(shí)現(xiàn)林場的數(shù)字化、可視化、智能化管理為目標(biāo)，依靠智慧林場數(shù)據(jù)中心及基礎(chǔ)設(shè)施平臺，融合3S、數(shù)據(jù)庫管理、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，解決森林資源管護(hù)、野生動植物資源監(jiān)測與保護(hù)、林業(yè)有害生物防治、森林防火應(yīng)急指揮、辦公自動化等林場業(yè)務(wù)?？梢愿鶕?jù)需求，基于地理信息系統(tǒng)開發(fā)各類業(yè)務(wù)管理應(yīng)用系統(tǒng)。(如圖4)

3.3.3.1 森林資源信息管理系統(tǒng) 以林場大數(shù)據(jù)中心的地理數(shù)據(jù)庫和林業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，依靠管護(hù)員日常巡護(hù)、無人機(jī)巡查、視頻監(jiān)測等采集手段，對森林資源的變化進(jìn)行動態(tài)更新和維護(hù)，從而達(dá)到對森林資源信息綜合利用。

圖4 應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.3.3.2 野生動植物資源監(jiān)測與保護(hù)系統(tǒng) 通過科學(xué)分析規(guī)劃，在林場核心區(qū)和重點(diǎn)保護(hù)野生動植物周邊合理設(shè)置紅外相機(jī)監(jiān)測儀、空氣質(zhì)量監(jiān)測儀、風(fēng)力監(jiān)測儀等傳感設(shè)備，在林區(qū)內(nèi)河流布設(shè)水文監(jiān)測設(shè)備，對林區(qū)內(nèi)野生動植物及周邊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)測點(diǎn)自動采集數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時上傳至服務(wù)器。從而實(shí)現(xiàn)野生動植物保護(hù)與研究。

3.3.3.3 護(hù)林員巡護(hù)管理系統(tǒng) 通過合理規(guī)劃巡護(hù)路線與區(qū)域，科學(xué)的安排巡護(hù)工作任務(wù)，巡護(hù)員可以利用配備的林業(yè)專業(yè)設(shè)備可以對巡護(hù)區(qū)域森林資源進(jìn)行查詢和采集，并通過移動終端安規(guī)對相關(guān)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行更新維護(hù)；系統(tǒng)可以對巡護(hù)實(shí)時監(jiān)控，能夠第一時間掌握護(hù)林員的實(shí)時狀況，從而保障護(hù)林員的安全。

3.3.3.4 森林防火應(yīng)急指揮系統(tǒng) 可以實(shí)現(xiàn)森林火災(zāi)可視化、智能化防火。在林場地理數(shù)據(jù)庫、林業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、防火數(shù)據(jù)庫支撐下，應(yīng)用“3S”及物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，通過各種監(jiān)控手段，實(shí)現(xiàn)三維場景下的森林火災(zāi)可視化、全方位、全過程動態(tài)管理控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)瀏覽、數(shù)據(jù)查詢和應(yīng)急指揮等。為森林火險預(yù)測、火情定位、火情模擬、火災(zāi)撲救、撲火指揮和災(zāi)后評估提供技術(shù)支撐和決策依據(jù)。

3.3.3.5 辦公自動化系統(tǒng) 基于網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，構(gòu)建網(wǎng)上電子化辦公系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)林場無紙化辦公，實(shí)現(xiàn)行業(yè)單位辦公網(wǎng)絡(luò)縱向橫向連接。建立門戶網(wǎng)站，使林場業(yè)務(wù)在線化、公開化，打造林場宣傳窗口,加強(qiáng)互動交流，接受社會公眾監(jiān)督，吸納外界意見及建議。

3.3.4 應(yīng)用終端建設(shè) 利用互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，通過數(shù)據(jù)的綜合管理，實(shí)現(xiàn)計算機(jī)、手機(jī)、平板等終端設(shè)備的實(shí)時訪問、應(yīng)用和維護(hù)。

4 安全保護(hù)與維護(hù)管理

建立智慧化體系安全與維護(hù)管理制度，保護(hù)各類智慧化林場網(wǎng)絡(luò)、采集設(shè)備、服務(wù)器等基礎(chǔ)設(shè)施；設(shè)置網(wǎng)絡(luò)防火墻，確保智慧林場網(wǎng)絡(luò)安全，應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全；劃定數(shù)據(jù)訪問權(quán)限，保證數(shù)據(jù)維護(hù)和應(yīng)用科學(xué)、合理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保密性和完整性；加大專業(yè)人才培養(yǎng)力度，積極與科研院校合作，定期對管理及技術(shù)人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，不斷更新理論知識，依靠人才推動智慧林場高質(zhì)量發(fā)展。

5 結(jié)論與討論

目前西安市小王澗國有生態(tài)林場基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、資源管護(hù)手段傳統(tǒng)、信息化水平低，無法適應(yīng)現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的要求。智慧林場的建設(shè)，充分利用了互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、3S等先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對各林場業(yè)務(wù)的智能化管理，能全面提高林場信息化應(yīng)用水平，增強(qiáng)林場森林資源管護(hù)能力，更好地推動秦嶺生態(tài)環(huán)境保護(hù)與建設(shè)，為助力大西安追趕超越提供生態(tài)保障。