物联网技术在智慧林业中的应用

陈伟伟

（通渭县林业和草原服务中心，甘肃 定西 743300）

我国森林资源分布广泛，但由于传统林区与外界环境因素影响，林业覆盖率较低、生态环境恶化严重。传统的人工林模式已经不能满足现代生态经济发展要求。因此在新时期和当前时代背景下提出一种智能化立体式采伐系统，是实现智慧林业建设目标中的重要环节之一。物联网技术作为一项新兴科学技术应用到林木生长管理领域后所诞生出来的新型工程技术，其特点为实时性强、交互性高及信息量大，能够提高林业资源利用效率、促进林区生态环境保护。

1 智慧林业概述

1.1 智慧林业概念

智慧林业是以物联网技术为基础，将计算机、信息通信和智能控制等高新技术应用到农业生产过程中的一种新模式。通过建立起一个全面的大数据平台，实现对林业资源进行科学合理的管理及预测。在这个平台上可以完成包括采集、分类存储及分析处理等功能；还能利用互联网技术来收集各种相关动态数据并加以分析与研究；同时也能够为林业企业提供更加准确可靠且实用可行的技术信息支持和服务，进而提高林业生产效率和经济效益。

1.2 智慧林业的特征

智慧林业的核心是对数据感知技术的运用，而不是人工操作，在物联网中通过传感器将信息传送到云终端上，实现半自动化。由于在物联网应用过程中需要大量人力来进行采集、分析和处理等工作，而且随着科技发展与进步，以及人们生活水平提高后各种便利性需求也越来越高。因此，要想实现智能化就必须依靠先进的科学技术手段才能完成，而这就需要对其数据传输方式进行创新并对新型技术加以利用。

1.3 智慧林业的功能

智慧林业主要是指利用信息技术，在智能化的基础上，以先进技术为依托来实现对林业资源的有效管理和控制。通过建立一个完整、科学及合理的评价体系，提高效率。随着物联网系统应用范围越来越广，其自身特点的发展也呈现出不同类型的变化。因此要充分了解物联网中蕴含的信息量巨大且种类繁多等特性，将这些因素融入智慧林业建设中来，对林业资源进行有效管理和优化配置。

1.4 智慧林业的作用

智慧林业的应用能够提高我国经济水平和社会效益。物联网技术在智能化、信息化建设中起到了重要的作用。通过对林业资源进行科学合理的管理，可以有效促进林木生长，使树木的存活率得到大幅度提升，同时也有利于改善生态环境质量；此外还能实现林业生产过程自动化控制与监控等方面工作。随着社会经济水平不断提高及我国在国际上地位逐渐上升，智慧农业是生态文明发展的必然要求之一和基础条件。

1.5 智慧林业的价值

智慧林业是以人为核心，通过运用先进的信息技术和理念，将现代科学技术、生物工程技术等高新技术应用到传统农业生产过程中。在物联网与大数据背景下进行智能决策辅助管理，提高信息处理能力及服务水平；利用云计算、移动通信及互联网等新一代网络工具来实现对林业资源信息采集分析并反馈给相关管理者；同时也要充分运用计算机软件和硬件设施，将林业企业的业务流程和工作标准统一化、标准化，从而达到提升生产效率降低成本的目标。

2 物联网概述

物联网技术主要利用信号传感装置将物体与互联网连接，进而利用信号传播媒介进行物体之间和互联网间的信息交流与通信，以达到高智能的物体追踪定位与识别等功能。将物联网技术运用到智能林业，能够实现中国智能林业发展的全新模式，它可以把传统林业体系和电脑等现代网络信息技术更有效地融合到一起，不但能够提升中国相关林业体系的发展水平，还可以预防自然灾害，进而保障中国绿色生态文明的健康和发展，进而提升中国绿色生态林业经济社会发展的整体水平和效益，更关键的是还可以保障中国社会稳定发展。

3 我国智慧林业建设现状

3.1 我国智慧林业建设基本情况

我国智慧林业建设已经取得了明显的成效，在全国范围内形成统一标准，并逐步向国际化发展。但地方政府对智能电网、大数据等相关技术认识程度不深以及缺少相应配套设施和平台支撑，导致在实际应用中存在问题：缺乏对智慧林业物联网概念内涵及关键特征的深入理解；没有建立起系统化与规范性相融合的体系结构，无法实现统一管理。这也影响了我国物联网建设工作效率。

3.2 我国智慧林业建设的制约因素

物联网技术的应用，使得林业企业可以通过智能化、信息化来进行林业采伐，从而达到提高林木质量和产量的目的。我国在“十二五”期间将智慧林业建设作为重点项目。其中主要是利用云计算平台对林业主管部门提供信息服务；借助大数据分析系统（RF）等信息技术手段实现对林业资源动态监测与管理；运用物联网技术建立起高效可行的综合评价体系来进行评估、决策，通过智能化水平提高林木质量和产量，降低木材运输成本并减少浪费率。

4 林业物联网在国家智慧林业工程建设中的发展战略

4.1 加快了林业专用传感器的研究和发展

一方面要针对林业物联网的环境特点，开发能够适应林业生产实践、林业精度，以及具备高度适应性和高可靠性的林业传感器；另外，还需要做好相关的林业病虫害、树木胸径、林分郁闭度和叶面积指标等现代林业行业专用传感器的开发工作，以使林业物联网技术更能符合现代林业应用的需求。

4.2 自动化测试

为满足日益扩大的林业资源在物联网中的使用及行业蓬勃发展的现状，在此进程中对系统和物联网的安全性进行了检验，以避免林业火灾。自动系统检测不但能够提升检测效能，同时能够精确计算所需要的系统数据。

5 物联网技术在智慧林业中的运用

5.1 林业智能灌溉系统的应用

传统灌溉技术是必须人工定期地根据灌水经验把水阀打开，这无疑会导致自然资源的耗费。智慧灌溉系统则可利用无线网络直接对接现场设施，工作人员不仅能够及时利用网络平台对现场排气阀实施开关，还能经过分析后自主地对林区实施灌溉；另能对林区土壤空气温湿度变化情况实行即时监测，随时录入、检索并打印整个灌溉区的天气信息、土壤湿度、灌溉设备、灌水进度和灌溉记录等信息。

智能灌溉管理系统，一般由中央主控系统（服务器设备、信息管理网络平台）、电子磁阀、土壤湿度感应器（可测土地温湿度一定值）和天气观测站（可测量温度、潮湿、风速、风向和降水量）等装置所构成。应当重视的问题是要真正做到水资源的有效使用，仅靠单项节水浇灌技术是不能够解决问题的。而应该从水源开发利用、输配水、灌溉技术，以及降水、蒸发、土地墒情和林木需水规律等方面统一综合考虑，以实现雨水、灌溉水、土壤水和地下水统一调度，做到按期、按需及按量自动供应。

5.2 在林业资源保护中的应用

林业资源是十分关键的再生资源，分为木材资源和非木材资源，木材资源一般是指树木资源，非木材资源包含了林业、动物、细菌和环保资源等。但由于中国城镇化进程的日益深入，林业资源损失巨大，大量古树名木遭到迁移，稀有的野生动物栖息地遭到毁坏，致使林业资源日益减少，环境保护工作迫在眉睫。建设信息系统库、数据库，设计构建物联网体系，大大拓宽了对林业资源环境保护的监测范围，并进行了动态管理，提升了工作效能，提高了决策的科学化。在林业资源保护管理工作中，要对资源进行划分，根据生物习性、保护需求等及时适地采取多样化的保护与运用模式，特别要注意充分保存资源的原有状况与价值，并利用物联网系统完成由人为化、小区域的管护，向智能化、大范围的保护过渡。

5.3 虚拟现实

虚拟现实也作虚拟实境，又称VR，是使用计算机仿真形成一个三维的虚拟世界，进行参与者视、听、触等感觉的仿真并与之形成互动的活动。VR科技是计算机硬件、软件、传感器、人工智能、生物心理学和地理科学技术发展的结晶。选择具有代表性的林地环境实景，根据现有的林业、动植物资源特征数据，运用虚拟现实技术建设VR珍稀林业资源，并运用该地的山势景观数据、航空摄像、遥感录像和实地照片收集等，采取全景或2D纹理制图的方法描绘现场，构建VR天空环境，进行全景内容观赏、虚幻现实情景模型漫游。5G技术的海量数据和低延迟特点，可以让人类透过佩戴VR头显直接走入真实的大自然，并透过手柄点选树种、动植物自然资源，其有关资讯、分布区域和特征逐步展示，使人类能够近距离、浸泡式地感受珍稀动植物资源优势和大自然的生态环境，从而切实增强人类环境保护与林业资源的意识。

5.4 建立信息收集中心

物联网技术的应用，可以实现对林业企业生产、消费和服务过程中的各种信息进行收集，并通过网络将这些数据传送到智能终端上。在智慧林体系统中建立一个“大数据库”。这个系统是由专业机构开发出来的一种具有强大功能的结构化软件来支持其内部业务处理与分析工作，主要由信息采集模块、电子控制管理及应用分析等内容组成。该平台可以为用户提供各种形式的服务，比如信息发布和检索方式等。

5.5 提高工作效率

物联网技术是智慧林业的核心，在应用过程中，需要不断优化工作流程。通过对信息流、资金流动和数据处理实现实时动态监测。利用智能化设备进行监控。将智能终端与远程客户端相结合，可以使物控中心的工作人员随时随地了解到具体情况并及时作出应对措施；同时也能提高系统运行效率及安全性等问题；还能够减少人工操作时间及劳动强度来有效提升智慧林业应用管理水平，促进工作质量不断改进、完善。

5.6 数据采集与传输

大数据采集是智慧林业物联网的核心，通过对海量信息进行有效处理，将其转化为数字化、智能化和网络传输。在物联网中的传感器设备可以实现自动检测林业树木状态。当采集到植物生长情况时就会被及时地感知并记录下来；当收集到植物病虫害等相关信息后也能够立即发送给大数据中心进行分析与管理控制；同时还能对其生长环境参数进行有效监测，以便采取相应措施来减少损失或避免不必要浪费。

5.7 提高了林业资源管理水平

林业资源是人类的宝贵财富，也是国家生态文明建设重要物质基础，因此，林业主要从保护林业和改善生态环境出发。在林业管理过程中引入物联网技术后通过对林区各树种、林地等不同类型林木进行实时监控与跟踪监测。利用智能化设备系统采集各类数据信息并实现计算机自动分析处理及快速检索功能可将大量资料提供给管理人员查询或统计分析的作用；借助云计算平台可以及时了解到各种林情变化，提高林业的管理效率。

6 结束语

综上所述，目前科技的发展趋势正在改变，新科技所造成的人们在生产、生活等方面的巨大改变，更是今非昔比。在我国的物联网应用中，因为技术和管理存在一定的问题。例如：数据信息采集精度低、实时性差；物联网系统建设滞后。因此对智能化大生产提出了更高要求与挑战。通过研究发现智慧林业是一种新事物，不仅需要依靠科技来提高效率，还需从实际出发进行创新才能达到目的，只有这样才会有可能在将来的发展中成为我国经济发展的中坚力量。