陳偉偉

（通渭縣林業(yè)和草原服務(wù)中心，甘肅 定西 743300）

我國森林資源分布廣泛，但由于傳統(tǒng)林區(qū)與外界環(huán)境因素影響，林業(yè)覆蓋率較低、生態(tài)環(huán)境惡化嚴(yán)重。傳統(tǒng)的人工林模式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求。因此在新時期和當(dāng)前時代背景下提出一種智能化立體式采伐系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)智慧林業(yè)建設(shè)目標(biāo)中的重要環(huán)節(jié)之一。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一項(xiàng)新興科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到林木生長管理領(lǐng)域后所誕生出來的新型工程技術(shù)，其特點(diǎn)為實(shí)時性強(qiáng)、交互性高及信息量大，能夠提高林業(yè)資源利用效率、促進(jìn)林區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

1 智慧林業(yè)概述

1.1 智慧林業(yè)概念

智慧林業(yè)是以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，將計(jì)算機(jī)、信息通信和智能控制等高新技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的一種新模式。通過建立起一個全面的大數(shù)據(jù)平臺，實(shí)現(xiàn)對林業(yè)資源進(jìn)行科學(xué)合理的管理及預(yù)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(lián)網(wǎng)技術(shù)來收集各種相關(guān)動態(tài)數(shù)據(jù)并加以分析與研究；同時也能夠?yàn)榱謽I(yè)企業(yè)提供更加準(zhǔn)確可靠且實(shí)用可行的技術(shù)信息支持和服務(wù)，進(jìn)而提高林業(yè)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 智慧林業(yè)的特征

智慧林業(yè)的核心是對數(shù)據(jù)感知技術(shù)的運(yùn)用，而不是人工操作，在物聯(lián)網(wǎng)中通過傳感器將信息傳送到云終端上，實(shí)現(xiàn)半自動化。由于在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用過程中需要大量人力來進(jìn)行采集、分析和處理等工作，而且隨著科技發(fā)展與進(jìn)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(shí)現(xiàn)智能化就必須依靠先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段才能完成，而這就需要對其數(shù)據(jù)傳輸方式進(jìn)行創(chuàng)新并對新型技術(shù)加以利用。

1.3 智慧林業(yè)的功能

智慧林業(yè)主要是指利用信息技術(shù)，在智能化的基礎(chǔ)上，以先進(jìn)技術(shù)為依托來實(shí)現(xiàn)對林業(yè)資源的有效管理和控制。通過建立一個完整、科學(xué)及合理的評價體系，提高效率。隨著物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用范圍越來越廣，其自身特點(diǎn)的發(fā)展也呈現(xiàn)出不同類型的變化。因此要充分了解物聯(lián)網(wǎng)中蘊(yùn)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(yè)建設(shè)中來，對林業(yè)資源進(jìn)行有效管理和優(yōu)化配置。

1.4 智慧林業(yè)的作用

智慧林業(yè)的應(yīng)用能夠提高我國經(jīng)濟(jì)水平和社會效益。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能化、信息化建設(shè)中起到了重要的作用。通過對林業(yè)資源進(jìn)行科學(xué)合理的管理，可以有效促進(jìn)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(tài)環(huán)境質(zhì)量；此外還能實(shí)現(xiàn)林業(yè)生產(chǎn)過程自動化控制與監(jiān)控等方面工作。隨著社會經(jīng)濟(jì)水平不斷提高及我國在國際上地位逐漸上升，智慧農(nóng)業(yè)是生態(tài)文明發(fā)展的必然要求之一和基礎(chǔ)條件。

1.5 智慧林業(yè)的價值

智慧林業(yè)是以人為核心，通過運(yùn)用先進(jìn)的信息技術(shù)和理念，將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、生物工程技術(shù)等高新技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中。在物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)背景下進(jìn)行智能決策輔助管理，提高信息處理能力及服務(wù)水平；利用云計(jì)算、移動通信及互聯(lián)網(wǎng)等新一代網(wǎng)絡(luò)工具來實(shí)現(xiàn)對林業(yè)資源信息采集分析并反饋給相關(guān)管理者；同時也要充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件和硬件設(shè)施，將林業(yè)企業(yè)的業(yè)務(wù)流程和工作標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化，從而達(dá)到提升生產(chǎn)效率降低成本的目標(biāo)。

2 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要利用信號傳感裝置將物體與互聯(lián)網(wǎng)連接，進(jìn)而利用信號傳播媒介進(jìn)行物體之間和互聯(lián)網(wǎng)間的信息交流與通信，以達(dá)到高智能的物體追蹤定位與識別等功能。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到智能林業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)中國智能林業(yè)發(fā)展的全新模式，它可以把傳統(tǒng)林業(yè)體系和電腦等現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)更有效地融合到一起，不但能夠提升中國相關(guān)林業(yè)體系的發(fā)展水平，還可以預(yù)防自然災(zāi)害，進(jìn)而保障中國綠色生態(tài)文明的健康和發(fā)展，進(jìn)而提升中國綠色生態(tài)林業(yè)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的整體水平和效益，更關(guān)鍵的是還可以保障中國社會穩(wěn)定發(fā)展。

3 我國智慧林業(yè)建設(shè)現(xiàn)狀

3.1 我國智慧林業(yè)建設(shè)基本情況

我國智慧林業(yè)建設(shè)已經(jīng)取得了明顯的成效，在全國范圍內(nèi)形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，并逐步向國際化發(fā)展。但地方政府對智能電網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等相關(guān)技術(shù)認(rèn)識程度不深以及缺少相應(yīng)配套設(shè)施和平臺支撐，導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中存在問題：缺乏對智慧林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概念內(nèi)涵及關(guān)鍵特征的深入理解；沒有建立起系統(tǒng)化與規(guī)范性相融合的體系結(jié)構(gòu)，無法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。這也影響了我國物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)工作效率。

3.2 我國智慧林業(yè)建設(shè)的制約因素

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，使得林業(yè)企業(yè)可以通過智能化、信息化來進(jìn)行林業(yè)采伐，從而達(dá)到提高林木質(zhì)量和產(chǎn)量的目的。我國在“十二五”期間將智慧林業(yè)建設(shè)作為重點(diǎn)項(xiàng)目。其中主要是利用云計(jì)算平臺對林業(yè)主管部門提供信息服務(wù)；借助大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)（RF）等信息技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對林業(yè)資源動態(tài)監(jiān)測與管理；運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立起高效可行的綜合評價體系來進(jìn)行評估、決策，通過智能化水平提高林木質(zhì)量和產(chǎn)量，降低木材運(yùn)輸成本并減少浪費(fèi)率。

4 林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在國家智慧林業(yè)工程建設(shè)中的發(fā)展戰(zhàn)略

4.1 加快了林業(yè)專用傳感器的研究和發(fā)展

一方面要針對林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境特點(diǎn)，開發(fā)能夠適應(yīng)林業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐、林業(yè)精度，以及具備高度適應(yīng)性和高可靠性的林業(yè)傳感器；另外，還需要做好相關(guān)的林業(yè)病蟲害、樹木胸徑、林分郁閉度和葉面積指標(biāo)等現(xiàn)代林業(yè)行業(yè)專用傳感器的開發(fā)工作，以使林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更能符合現(xiàn)代林業(yè)應(yīng)用的需求。

4.2 自動化測試

為滿足日益擴(kuò)大的林業(yè)資源在物聯(lián)網(wǎng)中的使用及行業(yè)蓬勃發(fā)展的現(xiàn)狀，在此進(jìn)程中對系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)的安全性進(jìn)行了檢驗(yàn)，以避免林業(yè)火災(zāi)。自動系統(tǒng)檢測不但能夠提升檢測效能，同時能夠精確計(jì)算所需要的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧林業(yè)中的運(yùn)用

5.1 林業(yè)智能灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用

傳統(tǒng)灌溉技術(shù)是必須人工定期地根據(jù)灌水經(jīng)驗(yàn)把水閥打開，這無疑會導(dǎo)致自然資源的耗費(fèi)。智慧灌溉系統(tǒng)則可利用無線網(wǎng)絡(luò)直接對接現(xiàn)場設(shè)施，工作人員不僅能夠及時利用網(wǎng)絡(luò)平臺對現(xiàn)場排氣閥實(shí)施開關(guān)，還能經(jīng)過分析后自主地對林區(qū)實(shí)施灌溉；另能對林區(qū)土壤空氣溫濕度變化情況實(shí)行即時監(jiān)測，隨時錄入、檢索并打印整個灌溉區(qū)的天氣信息、土壤濕度、灌溉設(shè)備、灌水進(jìn)度和灌溉記錄等信息。

智能灌溉管理系統(tǒng)，一般由中央主控系統(tǒng)（服務(wù)器設(shè)備、信息管理網(wǎng)絡(luò)平臺）、電子磁閥、土壤濕度感應(yīng)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(fēng)速、風(fēng)向和降水量）等裝置所構(gòu)成。應(yīng)當(dāng)重視的問題是要真正做到水資源的有效使用，僅靠單項(xiàng)節(jié)水澆灌技術(shù)是不能夠解決問題的。而應(yīng)該從水源開發(fā)利用、輸配水、灌溉技術(shù)，以及降水、蒸發(fā)、土地墑情和林木需水規(guī)律等方面統(tǒng)一綜合考慮，以實(shí)現(xiàn)雨水、灌溉水、土壤水和地下水統(tǒng)一調(diào)度，做到按期、按需及按量自動供應(yīng)。

5.2 在林業(yè)資源保護(hù)中的應(yīng)用

林業(yè)資源是十分關(guān)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(yè)、動物、細(xì)菌和環(huán)保資源等。但由于中國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的日益深入，林業(yè)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(yè)資源日益減少，環(huán)境保護(hù)工作迫在眉睫。建設(shè)信息系統(tǒng)庫、數(shù)據(jù)庫，設(shè)計(jì)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)體系，大大拓寬了對林業(yè)資源環(huán)境保護(hù)的監(jiān)測范圍，并進(jìn)行了動態(tài)管理，提升了工作效能，提高了決策的科學(xué)化。在林業(yè)資源保護(hù)管理工作中，要對資源進(jìn)行劃分，根據(jù)生物習(xí)性、保護(hù)需求等及時適地采取多樣化的保護(hù)與運(yùn)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(lián)網(wǎng)系統(tǒng)完成由人為化、小區(qū)域的管護(hù)，向智能化、大范圍的保護(hù)過渡。

5.3 虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)也作虛擬實(shí)境，又稱VR，是使用計(jì)算機(jī)仿真形成一個三維的虛擬世界，進(jìn)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(jì)算機(jī)硬件、軟件、傳感器、人工智能、生物心理學(xué)和地理科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶。選擇具有代表性的林地環(huán)境實(shí)景，根據(jù)現(xiàn)有的林業(yè)、動植物資源特征數(shù)據(jù)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建設(shè)VR珍稀林業(yè)資源，并運(yùn)用該地的山勢景觀數(shù)據(jù)、航空攝像、遙感錄像和實(shí)地照片收集等，采取全景或2D紋理制圖的方法描繪現(xiàn)場，構(gòu)建VR天空環(huán)境，進(jìn)行全景內(nèi)容觀賞、虛幻現(xiàn)實(shí)情景模型漫游。5G技術(shù)的海量數(shù)據(jù)和低延遲特點(diǎn)，可以讓人類透過佩戴VR頭顯直接走入真實(shí)的大自然，并透過手柄點(diǎn)選樹種、動植物自然資源，其有關(guān)資訊、分布區(qū)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(yōu)勢和大自然的生態(tài)環(huán)境，從而切實(shí)增強(qiáng)人類環(huán)境保護(hù)與林業(yè)資源的意識。

5.4 建立信息收集中心

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對林業(yè)企業(yè)生產(chǎn)、消費(fèi)和服務(wù)過程中的各種信息進(jìn)行收集，并通過網(wǎng)絡(luò)將這些數(shù)據(jù)傳送到智能終端上。在智慧林體系統(tǒng)中建立一個“大數(shù)據(jù)庫”。這個系統(tǒng)是由專業(yè)機(jī)構(gòu)開發(fā)出來的一種具有強(qiáng)大功能的結(jié)構(gòu)化軟件來支持其內(nèi)部業(yè)務(wù)處理與分析工作，主要由信息采集模塊、電子控制管理及應(yīng)用分析等內(nèi)容組成。該平臺可以為用戶提供各種形式的服務(wù)，比如信息發(fā)布和檢索方式等。

5.5 提高工作效率

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是智慧林業(yè)的核心，在應(yīng)用過程中，需要不斷優(yōu)化工作流程。通過對信息流、資金流動和數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)實(shí)時動態(tài)監(jiān)測。利用智能化設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。將智能終端與遠(yuǎn)程客戶端相結(jié)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(yīng)對措施；同時也能提高系統(tǒng)運(yùn)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(qiáng)度來有效提升智慧林業(yè)應(yīng)用管理水平，促進(jìn)工作質(zhì)量不斷改進(jìn)、完善。

5.6 數(shù)據(jù)采集與傳輸

大數(shù)據(jù)采集是智慧林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的核心，通過對海量信息進(jìn)行有效處理，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)傳輸。在物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)自動檢測林業(yè)樹木狀態(tài)。當(dāng)采集到植物生長情況時就會被及時地感知并記錄下來；當(dāng)收集到植物病蟲害等相關(guān)信息后也能夠立即發(fā)送給大數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分析與管理控制；同時還能對其生長環(huán)境參數(shù)進(jìn)行有效監(jiān)測，以便采取相應(yīng)措施來減少損失或避免不必要浪費(fèi)。

5.7 提高了林業(yè)資源管理水平

林業(yè)資源是人類的寶貴財(cái)富，也是國家生態(tài)文明建設(shè)重要物質(zhì)基礎(chǔ)，因此，林業(yè)主要從保護(hù)林業(yè)和改善生態(tài)環(huán)境出發(fā)。在林業(yè)管理過程中引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后通過對林區(qū)各樹種、林地等不同類型林木進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控與跟蹤監(jiān)測。利用智能化設(shè)備系統(tǒng)采集各類數(shù)據(jù)信息并實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)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(tǒng)計(jì)分析的作用；借助云計(jì)算平臺可以及時了解到各種林情變化，提高林業(yè)的管理效率。

6 結(jié)束語

綜上所述，目前科技的發(fā)展趨勢正在改變，新科技所造成的人們在生產(chǎn)、生活等方面的巨大改變，更是今非昔比。在我國的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，因?yàn)榧夹g(shù)和管理存在一定的問題。例如：數(shù)據(jù)信息采集精度低、實(shí)時性差；物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)滯后。因此對智能化大生產(chǎn)提出了更高要求與挑戰(zhàn)。通過研究發(fā)現(xiàn)智慧林業(yè)是一種新事物，不僅需要依靠科技來提高效率，還需從實(shí)際出發(fā)進(jìn)行創(chuàng)新才能達(dá)到目的，只有這樣才會有可能在將來的發(fā)展中成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中堅(jiān)力量。