智能化GPS巡检系统在森林管护中的应用

王晓庭

（山西省国有林管理局，山西太原 030012）

智能化GPS巡检系统在森林管护中的应用

王晓庭

（山西省国有林管理局，山西太原 030012）

智能化GPS巡检系统目前已经广泛应用于森林管护。分析了新一代智能化GPS森林管护巡检系统开发背景，介绍了该系统的主要功能，并详细阐述了该系统的主要优势。

智能化GPS；森林管护；应用

森林资源是人类赖以生存的基础资源，具有维护地球生命，改造人类生存空间的生态价值。由于环境变化和人为破坏，森林一直受到火灾、盗伐、林业有害生物、毁林开垦、乱占林地、乱捕滥猎野生动物等的威胁，尤其是人类的破坏，对森林资源的危害是十分巨大的。因此，加强森林资源管护尤为重要。

1 智能化GPS巡检系统开发背景

2013年8月，国家林业局出台了《中国智慧林业发展指导意见》，标志着我国林业信息化将由“数字林业”步入“智慧林业”发展新阶段。如果说“数字林业”是以数据的采集和整理为重点的信息化发展初步阶段，“智慧林业”则是基于所获取的信息深层次高级综合利用的发展阶段。指导意见的出台为我国林业现代化进一步指明了方向，明确了林业工作的新任务、新要求。“智慧林业”其典型之一就是建立林业图像、视频资源库，充分发挥图像、视频信息在理解林业问题中的重要作用。相关研究表明，人类获取的信息80%以上是通过视觉通道获得的。合理有效的图形能比文字表达出更加丰富且易于人们理解的信息。由于林业资源的特殊性，很多林业信息通过图像和视频传递比文字更具优势。

2 巡检系统的发展

目前的巡检系统开发和应用已经经历了四代。第一代巡检系统，采用的是人工巡检、手工纸质记录的工作方式，巡检质量和到位率无法保证。第二代巡检系统，是基于RFID（无线射频识别）技术的电子巡更巡检系统。它不能在电子地图上直观地查看巡查人员发现的情况，此外安装巡检点（信息钮）也受限于现场情况。第三代利用GPS进行巡检，但它的信息不能实时传输，存在着对现场情况不能形成图片影像资料、数据容易丢失。第四代智能化巡检系统，是通过GPS定位技术、GIS和实时数据库、关系数据库等技术的综合应用，实现实时跟踪、定位管护人员的准确位置，查询相关人员的行进轨迹，不仅摆脱了人工管理的问题，还弥补了GPS系统的滞后性、无法可视化等缺点，也可以通过管护人员上传的现场图片或视频，实现相关专家对灾害的远程诊断，从而提高林区管理工作效率。

3 智能化GPS巡检系统简介

第四代巡检系统是基于GPS（全球卫星定位系统）、GPRS（通用分组无线业务）、（GIS地理信息系统技术）和云计算的在线巡检系统。该系统由信息的采集、处理和管理三大部分构成。信息采集系统主要由管护人员的森林巡护终端进行信息采集、GPRS信号传输和云信息存储构成。信息处理系统主要依托本地服务器和阿里云服务硬件和管理平台的数据处理软件完成。信息管理系统主要依托运行于本地服务器的管理平台结合云服务完成自动预警、人员考勤、应急处理等方面的主要功能，并形成自动化分级报警、人员通知、资源调度等智能化自适应处理。

4 系统功能和优势

4.1 人员巡检轨迹监控、记录查看和轨迹回放

在电子地图上准确标注出管护人员的当前位置，可以实时监测并跟踪管护人员轨迹等信息。

轨迹记录功能可以对任何一位管护人员历史轨迹点进行调阅，直观查看到达某个位置的时间、时速、精度等信息。必要时可以随时在电子地图上调阅某位护林人员某时段的巡检轨迹回放。

4.2 巡检现场观测

数据采集功能可以通过文字描述、拍照、录像的方式采集林区巡检现场情况，让管理人员进行记录留存并上报到处理中心。

4.3 隐患（灾害）处理和实时报警响应

报警功能可以帮助管护人员将发现的隐患、事件（如火灾现场）等突发情况实时通过文字描述、拍照、录像等方式进行上报，为管理中心提供直观有效的现场情况，为处理隐患（灾害）提供基本依据。支持短信、邮件通知管理者。

4.4 巡检考核记录汇总

巡检考核可以对管护人员进行限制性考核。可以预先设定完成工作的必要条件，服务器将记录每名管护人员的考核数据，支持选择时间段和人员来进行条件查询，并通过管理者设定的条件来进行汇总，查看护林人员的考核完成率。

4.5 图层管理

支持第三方影像图层的导入，可将每位管护员管护区域地形图覆盖到对应电子地图上，在电子地图上可以直接看到管护员在巡检片区内行走轨迹。

4.6 巡检器电量监控

定时采集巡检器电量使用情况，检测在巡检过程中的电量变化，防止巡检人员恶意关机的发生。

4.7 面积和距离测算

通过鼠标点击，形成闭环图形，系统在线实时计算其面积。也可以通过鼠标点击，描绘实际行走路线，系统在线实时计算其距离。

4.8 巡护区域管理、自动推送公告

一是可以精确绘制各管护人员的巡护范围，有效提高了管护人员巡护范围的数据采集精度。二是通过公告管理，可以实现自动向下级发送通知，提高管理者的工作效率。

智能巡检系统不同于以往单纯的基于GPS的巡检系统，其创新性地解决了以下问题：一是自动化全面数据采集。本系统通过智能终端的使用，实现了语音、视频、图片、短信等全方位的现场信息采集。同时系统还会将地理信息系统、气象记录、本地森林灾害历史记录、本系统的报警记录和使用记录等全面进行采集，形成丰富的全面信息以供使用。二是高可靠性数据传输、存储。本系统采用GPRS技术和阿里云组合，并结合终端的缓冲机制，形成了可靠的数据传输和存储。三是可视化显示、智能化信息分析和处理。系统基于数据融合和神经网络的自主学习，将系统的数据分析和处理提高到智能化的水平，远高于传统的单纯数据堆积。对于输出结果采用可视化显示方式，大大提高了系统的人性化特性。四是自动化预警和应急处理。系统所形成的自动化预警系统将大大减小森林灾害的发生概率，并将发生灾害时的危害降低到最低水平。五是系统成本大幅降低。系统资源主要在阿里云服务器上进行存储，减少了购买硬件和软件的投入，减少了系统专业维护人员的管理和维护工作；使用安卓智能手机作为系统巡检器，可以有效降低系统应用中的成本。

5 系统发展前景

随着资源保护意识的增强，对林区巡检监管工作有着越来越高的要求。积极利用日渐成熟的云计算、大数据、移动互联网等新一代信息技术，通过感知化、物联化、智能化的手段，形成林业立体感知、管理协同高效、生态价值凸显、服务内外一体的林业发展新模式，已经成为一种必然趋势。目前该系统是以县为单位进行管理，随着在全省的统一使用，可以实现全省森林管护一张图，管理人员可以在任何有互联网终端的地方进行现场指挥和调度。如果能结合太阳能源技术、红外或者光学摄像技术、图像识别和处理技术，作进一步研究，最终实现无人值守和人工巡检的组合优化。林业部门在标准化的指导下，建立符合林业特点的行业规范和标准，实现林业系统内互联互通、信息共享和业务协同的有效整合与高效利用，将会有效提高林业管理工作的成效。

[1]张扬南.智慧林业：现代林业发展的新方向[J].南京林业大学学报，2013，4.

[2]罗四维．视觉感知系统信息处理理论[M]．北京:电子工业出版社，2006，2．

TN967.1

B

1005-4707（2015）03-011-02

10.3969/j.issn.1005-4707.2015.06.004

王晓庭（1971-），男，1994年东北林业大学毕业，现任山西省国有林管理局工程师。

2015-04-25；

2015-05-10。