物联网技术发展下的古树名木管理系统设计

李长生

(商洛职业技术学院 电机工程系， 商洛 726000)

0 引言

古树名木属于自然界为人们留下的宝贵遗产，是我国悠久历史与民族文化的象征，具有针对的历史价值与科研价值。古树名木的管理要采用定位技术对每棵古树进行位置定位，在此基础上，需要构建完整的信息管理系统，采用信息化的手段对古树木进行动态监测与跟踪管理，在物联网技术发展下的古树名木管理系统的设计具有很重要的理论意义与应用价值。

1 古树名木管理系统设计目标

古树名木管理系统的设计，主要通过物联网技术，以人工为辅助手段对古树名木的相关信息进行收集与整理，收集内容包括树木的生长状况以及可能对树木生长造成影响的相关因素，准确的反映出古树的生理状态。真正的实现古树名木的数字化、自动化、智能化管理，可以有效的解决目前古树管理中耗时、耗力、工作量等相关问题。建立标准化、现代化的树木信息管理系统，能够使古树名木得到更好的管护与监测。

2 古树名木管理系统设计原则

1) 便捷性原则

该系统的设计要遵循便捷性的原则，系统要提供清晰、简洁的人机交互界面，易于日常使用与维护管理，在快速操作与突发事件处理中有较高的时效性，最大限度的减轻工作人员的工作负担，使所有管理业务都能够自动化处理。

2) 业务完整性原则

对于业务进行中所产生的特殊情况要做出准确、及时的响应，确保业务数据的完整性。

3) 规范性原则

该系统的设计要采用国家林业局颁布的技术规范，系统要有良好的兼容性与互通性，为业务流程制定规范的业务流程，提高其实际操作性。

4) 可扩展性原则

目前，信息技术与互联网技术在不断发展，系统的硬件、软件都会不可避免的被更新或淘汰，所以系统在设计过程中一定要遵循可扩展性的原则，采用结构模块化设计，一旦某个模块出现问题，不至于影响系统的整体运行。同时也方便后期的系统更新或升级。

5) 安全性原则

在系统设计时，要考虑到信息资源的充分共享，加强信息数据的隔离与保护，所以要采取安全、成熟的系统开发构架，支持身份认证，并且能够记录系统使用人员的关键操作，确保系统使用安全。

3 古树名木管理系统结构设计

该管理系统的结构设计遵循标准化、规范化的原则，以物联网技术发展为基础，物联网具有全面感知、可靠传输、智能处理等特征，可以利用传感器、检测技术，全方位、多视角的对古树木信息进行收集，通过计算机智能技术，对所收集到的信息进行智能处理，从中梳理有价值的数据信息，实现智能化控制与管理。采用B/S体系结构来对系统进行开发，在B/S体系结构中，数据收集、加工等环节都会由动态的网页来生成，在服务器端完成对数据库的访问以及对应用程序执行等任务。管理人员可以通过浏览器向服务器发出管理请求，服务器对管理请求进行处理之后，将用户所需信息反馈给浏览器，最终形成了由用户层、应用层以及数据库服务层共同组成的体系结构。

1) 系统物理架构

物联网应用系统的规划、设计与实现属于交叉学科的范畴，以物联网为基础的古树名木管理系统在数据中心数据库服务器主要对树木的各种关系信息进行保存，通过GIS服务器来对地理信息进行保存，通过文件服务器对相关图片、视频等进行保存。Web服务器中，访问者可以通过浏览器来访问客户端服务信息，服务器会通过防火墙向Internet来发布服务，应用服务器从外部收集气象、地质灾害等信息，并且及时发布，应用服务器能够将树木监控的相关信息通过短信的方式发送给相关工作人员，以便提前做好应对措施。通过汇聚服务器，可以对各种传感器所接收的信息进行整理分析，根据实际情况来选择不同的方式对数据上传到数据中心。系统物理架构，如图1所示。

图1 系统物理架构

2) 系统主要特点

(1)采用创建交互式WEB应用并且支持异步请求的开发技术，在用户的身份认证、同意检查、统计报表等方面进行应用，防治加载重复浪费网络资源。

(2)系统可以全程记录每一刻古树名木从建档到死亡的数据变化过程，在关键节点上能够做到可查询。可追溯。

(3)结合现代化物联网技术，实行一树一标牌、一二维码，通过二维码技术将树木的编号、所在地、年龄等基本信息记录到二维码中。

(4)采用固定与自定义相结合的报表模式，根据树种、行政区域或者数据状态来进行一键导出，根据不同级别用户来设置相对应的用户需求。

3) 系统功能模块化设计

古树名木的管理会涉及到林业、旅游业、市政、植保等几个方面，结合对管理系统产生影响的相关因素与系统设计目标来对古树名木管理系统进行设计与完善，主要包括古树名木养护管理、专家系统、报表制作、文献资料、问题反馈以及系统维护等六大模块，系统的具体功能模块结构，如图2所示。

图2 系统功能模块结构

(1)养护管理模块

对古树名木的养护管理主要包括树木的养护常识、工作安排、工作汇总等子模块，通过养护管理模块可以对古树名木的养护信息进行查询、统计、修改、删除以及打印等。

(2)专家系统模块

通过专家系统模块的构建，树木管理专家可以对树木的病虫害进行识别，了解树木的生理状况，对有病害的树木采取施肥、喷洒农药等措施，根据合理的养护方案与方法，对树木、土壤等进行处理，确保古树名木健康稳定生长。

(3)报表制作模块

通过报表制作，能够对古树名木的相关信息进行统计，当用户对树木信息进行查询时，系统会将查询信息以报表的形式反馈给用户，用户可以选择屏幕显示或者打印机输出等形式对文件进行输出。

4)文献资料模块

文献资料模块主要包括古树名木的相关管理法规政策，管理者可以通过该模块了解或查询相关的政策法规，并且可以对古树的简介详细了解。

5)问题反馈模块

目前，古树名木的管理要采取分区管理的方法，在资金不足或管理人员不足的情况下，对古树名木的管理还会存在一些问题与漏洞，广大市民一定要起到随时监督与反馈的作用，将自己所见的古树名木养护状况通过问题反馈模块，及时的反馈给相关管理部门，便于管理部门第一时间对古树管理问题采取相应措施。

6)系统维护模块

由于科学技术快速发展，所以古树名木管理系统需要及时的升级与维护，该模块中 主要包括数据备份、数据分析、权限设置、知识库管理等。通过该模块能够确保系统正常稳定运行。

4 古树名木管理系统运行流程

1) 古树名木基本信息管理

古树名木的基本信息主要包括树木的名称、树种、树龄、科、属、经纬度、所在省、市以及具体位置、坡向、土壤类型、土壤密度、权属关系、管护负责人以及相关传说记载等。系统对树木的基本信息通过数据、图表等形式进行保存，系统会对树木分配唯一的编码，该编码就作为该树木的身份证，直至该树木死亡或者迁出管辖范围。在树木维护人员对树木进行检查时，通过对编码的扫描，就可以了解该树木的相关信息。例如：“树名：车塔村川黔紫薇；树龄：300(2013年估)；树种：川黔紫薇；分类：千屈菜科，紫薇属；坐标29.352 7，109.760 2”。将传感器分布在根部土壤下10 cm、30 cm、50 cm。以物联网为基础，能够自动对树木的相关数据进行自动、快速、准确收集。为了进一步弥补传感器的不足，没隔一定时期需要人工对树木信息进行巡查，记录树木的生长趋势、地理条件、土壤状况等。人工录入的信息一定要经过审核之后才可以生效，保证数据的准确性。其管理界面，如图3所示。

图3 古树管理系统管理界面

2) 灾害预算

对古树名木的管理一定要及时的预防自然灾害，将气象传感器分布到树木周围，对气象信息进行收集，或者通过接口直接从外部服务器来获取。所收集到的气象信息在经过综合分析之后，要对可能发生的灾害进行预警，并且将信息及时的传递给树木管护人员，及时采取措施。

3) 系统分析

多样性的统计能够以地区为单位来显示古树的树种、数量、平均年龄以及保护级别等。通过对树木生理数据的实际分析，来具体的确定树木的健康状况，为制定树木的养护计划提供准确依据。基于长期的对树木信息进行收集，可以对树木衰弱的具体因素进行分析，为树木复壮提供理论依据。通过历史环境以及生理数据的长期分析，可以研究对树木生长的影响因素进行分析。

4) 安全管理

只有准确的安全管理机制才能够保证数据系统的严谨性与科学性，用户可以在制定的范围内对信息数据进行上传与修改。在该系统中可以将权限划分为管理、查询、录入、修改、删除、审核、发布、统计等。将各种权限、系统模块、用户身份等进行安全规范。

5 总结

该古树名木管理系统的设计主要以物联网技术为基础，用于全国各级林业部门的日常管理与对古树木保护的信息化平台中。该系统在实际运用用会集合相关部门的需求与建议。能够完成古树名木的信息管理业务流程并且可以生成多元化的统计报表。运行相对比较稳定，能够有效的提高林业主管部门的工作效率，解决数据不规范、系统流程滞后等问题。随着物联网技术的快速发展，该系统能够进一步利用古树的位置，比较直观的了解古树名木的空间分布以及属性信息的查询，将系统进行进一步的提升。

结束语：本文主要将物联网技术融合到古树名木的管理中，对管理系统的设计方案进行解决与实现。通过该系统的使用，能够对古树的基本信息进行准确掌握，清楚古树所处的环境状况与生长状况，全方位、多视角的对古树名木进行监控管理。随着WebGIS技术的快速发展，该系统仍会进一步优化与完善，能够更加直观的展示树木的空间分布以及属性信息的交互查询，将信息系统进一步扩展到WebGIS系统。

参考文献

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