物联网技术在我国智慧林业建设中的应用现状及发展策略探讨

2021-12-27程春晓

南方农业 2021年20期

杨格，程春晓，章璐

（湖北生态工程职业技术学院，湖北武汉 430012）

智慧林业的发展主要是通过在工作中应用物联网、云计算、大数据等技术实现的，这也是林业三维感知与协调发展的新发展模式形成的关键因素。智慧林业建设为我国林业建设的发展开辟了新天地，同时智慧林业建设对生态环境的改善与林业生产率的提高有极其重要的正向促进作用。但由于林业工作的环境险峻、工作面积大、工作周期长，实现对信息的快速响应和对工作内容的精确控制要借助物联网技术，这也是智慧林业的三维感知中不可或缺的关键步骤。研究发现，我国的林业物联网技术已经奠定了发展基础，可相比于发达国家还有待提高，基于此，对智慧林业中物联网的应用现状和发展方向进行了全面的研究与讨论。

1 概述

1.1 无线传感器网络

无线传感器网络是由处于随机分布状态的传感器节点组成的无线网络。传感器节点是由数据处理单元和无线通信模块组成的工作节点，这些工作节点在传感器的作用下能更准确地掌握外部信息的变化，并借助数据处理单元将其转换为物理量，在节点工作中实现信息的交流与流通。在无线传感器网络中，传感器节点可以分散在监视位置，并且可以在无线通信的作用下形成节点与节点连接，并经直接或逐步聚合，与互联网建立良好连接。

1.2 无线射频识别技术

20 世纪90 年代，作为无线自动识别技术的射频技术得到了空前的发展。该技术的主要特征是通过射频的非接触式双向通信，与传统的条形码、磁卡等方式相比，射频识别技术具有更大的数据存储容量，而且能应用在广泛的环境条件下，让商业与工业商业领域处于平稳的发展状态。

天线、阅读器、电子标签是射频识别技术的3 个主要环节，它们在工作过程中是环环相扣的，阅读器需要编码和处理将要发送的信息，并进行天线传输。当信号传递到电子标签后，电子标签会立即进行信号调制和解码分析。若需读取命令，可直接在内存中读取。

2 应用

2.1 森林资源监督

林木资源在森林资源中有极其重要的地位，林地资源、森林环境资源、微生物资源和野生动物资源是林木资源的主要部分。森林资源监督是林业部门的基本职能之一，林业物联网已被广泛用于森林资源的管理和保护。无线射频识别技术是我国当前森林资源监测环节中应用的主要技术，能快速、准确地识别资源，给资源的智能控制与管理提供了有力帮助。但无线射频识别技术在森林资源监测中也存在不足之处，如缺乏统一的识别方法，大规模的技术推广和应用难以实现，再加上应用标签是通用标签，寿命缩短之类的问题极有可能发生。

国外相对较早地研究了林业物联网技术，并对林业专用传感器进行了深度开发。在这些传感器的作用下，工作人员可以随时监视树木的状况，避免了非法砍伐树木问题，对改善森林资源的保护产生了重大影响。目前国内外在野生动植物保护工作中普遍加强了无线传感器网络的应用，这种方法可以提高人们对野生动植物信息的感知灵敏度。

2.2 林业灾害监控

森林病虫害、极端气候等引起的森林火灾与森林灾害是林业灾害的主要表现。林业灾害可通过林业物联网技术实行有效监测，物联网技术的事前预报能在林业灾害中最大程度地减少损失，并为后续的灾害提供有效的参考和帮助重建工作。目前，林业物联网在病虫害防治与森林火灾监测方面处于平稳发展的状态。西方发达国家较我国而言在技术能力上处于领先地位，目前已经开发出了更先进的病虫害专用传感器，在监测特殊的森林病虫害方面能发挥出更为准确的优势。相较之下，我国有关研究人员与工作人员需要加强对传感器技术的研究，才能在实际工作中更准确地评价与分析相关问题。

2.3 林业生态监测

林业生态监测主要是指对森林环境中生态因素的连续观察、对当地森林环境变化的认识，小气候变化、森林环境、森林火灾和其他自然灾害及环境健康状况的预测，评估森林生态系统和生态服务的功能和价值。主要使用WSN 等物联网技术来实现森林生态监测，这不仅可以通过合理的节点部署来解决由于生态系统的时空异质性和规模复杂性而引起的监测困难，且与人工和遥感方法相比，它还有大规模、长期、连续与同步监控的优点。

3 问题

3.1 林业物联网配套标准滞后

源自于不同厂家的射频识别系统具有不同的设计标准，而正是由于设计标准的不一致，导致系统与设备之间的兼容性存在问题。在缺乏统一标准的基础上，无线传感器在林业数据采集与传输过程中存在明显差异，因此对工作信息的融合更是难上加难。若相关情况无法得到妥善解决，不可避免地会极大地限制和影响数据的共享［1］。

3.2 林业专用传感器匮乏

智慧林业建设对于林业传感器的需求量相对较高，而目前林业专用传感器的数量有限，不仅影响到了智慧林业系统的作用价值，同时也难以在当前的工作中实现广泛的应用和推广。

3.3 林业商业模式的实用性低

从当前林业物联网的实际应用情况可以看出，林业物联网在林业灾害监测方面准确性不高，这意味着目前的物联网技术的应用价值不高，因此有必要加强林业物联网在后续工作中生态监测数据的优化，确保最大限度地提高监控工作的准确性［2］。

4 发展对策

4.1 加强林业物联网标准的研究与修订

在林业数据采集和信息传输过程中，当前的林业物联网由于不具备统一的标准而引发了许多异质性问题。因此有必要建立基于林业物联网系统的相关标准体系，以保证林业物联网体系的建设规范性。唯有这样，信息存储和信息处理链接才能避免信息孤岛或者系统孤岛的问题，对提高林业物联网系统的水平起决定性作用［3］。

4.2 加强林业专用传感器的研发

1）根据林业物联网环境的要求，对具有良好林业生产实践效果和较强适应性的传感器进行研究和创新［4］。2）加强林业病虫害、叶面积指数等特殊传感器的研究与开发，以确保林业物联网技术能够满足林业的发展需求。

4.3 推进全新无线通信技术在林业物联网中的应用

在当前社会发展水平全面提升背景下，我国林业发展应更严谨地审核相关人员提出的专业技术要求，并大力支持能在林业信息传输过程中充分发挥低能耗与低成本等优点的技术。让林业物联网具备卓越的应用效果，专业工作人员要加快技术研究和开发速度，为提升我国林业物联网的发展水平打下坚实的基础［5］。

4.4 加强人工智能技术在林业物联网信息处理中的应用

林业物联网的发展涵盖了大量林业数据，这些数据需要在应用链接中进行全面研究和分析，最终对林业工作进行科学的指导。因此在实际工作中，工作人员一定要加强对设备和机器学习，加强对新数据的挖掘和分析方法的学习，确保在林业物联网信息处理过程中及时有效发挥自身作用，并对最终提高网络业务模型的实用性打下良好的基石。