閔帥群　孫微微

在科技與經(jīng)濟(jì)發(fā)展并軌的背景下，林業(yè)工程涉及多學(xué)科、多技術(shù)，為智能控制技術(shù)的應(yīng)用提供了廣闊空間。引入智能控制手段，能夠使林業(yè)生產(chǎn)管理效率得到提高，促使工程管理技術(shù)水平取得發(fā)展。

一、智能控制在森林病蟲害防治中的應(yīng)用

森林病蟲害防治工作為林業(yè)工程重要組成部分，應(yīng)用智能控制技術(shù)能夠?qū)⒘謽I(yè)噴霧機(jī)設(shè)計(jì)成智能設(shè)備，通過軟件控制建立智能病蟲害防治體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)藥施藥量的有效控制，從而在提高森林病蟲害防治效率的同時(shí)，減少農(nóng)藥對(duì)人體的傷害，使生態(tài)環(huán)境得到有效保護(hù)。

實(shí)際在工程應(yīng)用中，需要完成智能對(duì)靶噴霧機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過功能劃分，可以完成系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，得到數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理和控制執(zhí)行三個(gè)構(gòu)件，利用定義標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)構(gòu)件間的通信。利用數(shù)據(jù)獲取構(gòu)件，可以對(duì)施藥目標(biāo)樹木靶標(biāo)等信息進(jìn)行獲取，以二進(jìn)制形式保存在計(jì)算機(jī)中。采用單目電荷耦合圖像采集器，可以獲得豐富數(shù)據(jù)信息。在數(shù)據(jù)處理方面，需要將數(shù)據(jù)圖像以256色存儲(chǔ)，并將多余噪聲去除，實(shí)現(xiàn)信息分隔處理，將施藥目標(biāo)圖像與背景圖像分離開來。采用實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的色彩因子樹木圖像分隔算法，能夠在光照充足條件下通過分析得到施藥目標(biāo)的特征值，以便做到精確對(duì)靶施藥。對(duì)處理得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行利用，控制執(zhí)行構(gòu)件可以制定控制決策，根據(jù)樹木特征值完成信息辨別，加強(qiáng)智能變量噴霧控制。在下位機(jī)中進(jìn)行系統(tǒng)安裝，進(jìn)行噴霧控制裝置通信接口設(shè)置，能夠通過發(fā)送控制指令實(shí)現(xiàn)施藥過程控制。實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)，利用不同模塊進(jìn)行不同功能實(shí)現(xiàn)，然后組裝成為一個(gè)系統(tǒng)，能夠利用相應(yīng)構(gòu)件對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)界面集成中，可以結(jié)合工程控制需求展開分析，在應(yīng)用系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)界面集成。在系統(tǒng)擁有新的功能需求時(shí)，可以完成新構(gòu)件的開發(fā)，然后通過集成對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行擴(kuò)充。應(yīng)用設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)進(jìn)行森林病蟲害防治，能夠通過精準(zhǔn)噴灑農(nóng)藥實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥高效利用，達(dá)到有效控制病蟲害發(fā)生的目標(biāo)，繼而滿足林業(yè)生產(chǎn)要求。

二、智能控制在木材加工生產(chǎn)中的應(yīng)用

在林業(yè)生產(chǎn)中，時(shí)常需要進(jìn)行木材加工。應(yīng)用智能控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)加工機(jī)器人速度控制，保證加工出的木材質(zhì)量符合要求。受木材特殊性質(zhì)的影響，彎曲木加工機(jī)器人加工速度將對(duì)加工質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。應(yīng)用智能控制技術(shù)，完成木材加工彎曲數(shù)據(jù)模型的建立，聯(lián)合采用專家系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法，能夠?qū)Ρ焕瓕?duì)象變化特征進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)控制量修正，解決木材加工中輸出超調(diào)等問題，繼而使木材加工質(zhì)量和效率得到保障。

實(shí)際在智能控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，需要將彎曲機(jī)械手當(dāng)成是控制對(duì)象，利用位速度傳感器對(duì)對(duì)象加工速度進(jìn)行檢測(cè)，轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后與設(shè)定值進(jìn)行比較，可以根據(jù)偏差完成控制量計(jì)算和輸出。在偏差計(jì)算方面，需要采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法開展訓(xùn)練，對(duì)人腦智能特點(diǎn)進(jìn)行模擬，通過自學(xué)解決高度非線性和不確定系統(tǒng)控制問題。針對(duì)在線監(jiān)測(cè)對(duì)象輸出值和期望輸出值，需要形成閉環(huán)控制。設(shè)計(jì)的自適應(yīng)控制器采用單神經(jīng)元控制方式，運(yùn)用自適應(yīng)控制算法實(shí)現(xiàn)參數(shù)調(diào)節(jié)控制。加入專家系統(tǒng)，能夠根據(jù)被控對(duì)象變化特征進(jìn)行控制量修正，減小輸出量的超調(diào)。專家系統(tǒng)由知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)構(gòu)、控制算法構(gòu)成，能夠利用專家知識(shí)進(jìn)行推理，解決領(lǐng)域存在的問題。在對(duì)彎曲機(jī)械手加工量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制時(shí)，采用智能控制算法完成偏差控制量的輸出后，可以利用電機(jī)控制器對(duì)步進(jìn)電機(jī)脈沖頻率進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)接近給定值要求，繼而達(dá)到木材加工要求。

三、智能控制在森林資源管理中的應(yīng)用

在林業(yè)生產(chǎn)中，擁有豐富森林資源，還應(yīng)加強(qiáng)全面管控。完成智能控制系統(tǒng)的開發(fā)，用于對(duì)各種資源進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管控，能夠林業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)要素得到全面把握。在森林資源調(diào)查中，可以應(yīng)用智能無人機(jī)掛載的高清攝像頭和遙感設(shè)備進(jìn)行地面巡視，從高空視角完成地表信息的獲取。結(jié)合獲得的信息完成三維地形重建，對(duì)森林面積、植被數(shù)量等進(jìn)行估算，能夠?yàn)橘Y源管理提供依據(jù)。實(shí)際設(shè)計(jì)智能控制系統(tǒng)，可以根據(jù)林業(yè)系統(tǒng)中各構(gòu)件模型關(guān)系完成整體框架的搭建，并通過構(gòu)件集成實(shí)現(xiàn)對(duì)各種對(duì)象信息的智能化采集和分析，生產(chǎn)智能控制指令，為智能化林業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

例如，在森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)和救援方面，通過智能設(shè)備完成地形、火情等信息的采集，然后借助大數(shù)據(jù)計(jì)算完成火災(zāi)發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)，為搜救決策制定提供森林?jǐn)?shù)據(jù)，能夠使救援效率和準(zhǔn)確性得到提高。運(yùn)用系統(tǒng)對(duì)災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行綜合評(píng)定，制定科學(xué)的恢復(fù)方案，也能為相關(guān)工作開展提供依據(jù)。在森林野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)和保護(hù)方面，利用系統(tǒng)對(duì)野生動(dòng)物數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，然后運(yùn)用人工智能算法完成識(shí)別和歸類，根據(jù)物種健康狀態(tài)各個(gè)體關(guān)系提供全方位保護(hù)，能夠使生態(tài)環(huán)境得到改善。此外，在林業(yè)執(zhí)法管理工作中，應(yīng)用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)積累、碰撞、挖掘和全面動(dòng)態(tài)分析，能夠?qū)Ψ缸锵右扇诵袆?dòng)軌跡進(jìn)行迅速查找和定位，并完成相關(guān)證據(jù)的收集為偵查工作開展提供支持。采用智能控制系統(tǒng)，可以利用視頻連接收集圖像，并運(yùn)用圖像算法進(jìn)行區(qū)域各種數(shù)值進(jìn)行反饋，為資源管理工作開展提供數(shù)據(jù)信息。

（作者單位：152300 黑龍江省海倫市國(guó)營(yíng)陳家店經(jīng)營(yíng)林場(chǎng);152300 黑龍江省海倫市國(guó)營(yíng)護(hù)林經(jīng)營(yíng)林場(chǎng)）