物联网在智慧林业建设中的应用研究

汪林桂

（江西省上饶市弋阳县林业局，江西 上饶 334400）

物联网技术是一种综合性较强的技术，涉及多种系统，在数据采集、数据计算及数据传达等方面均表现出优异作用。林业具有发展周期长的特点，在传统林业建设管理模式下，对于林业资源、环境参数等数据的监测精度较差，且需消耗时间精力进行监测监管，推动林业建设工作持续发展，实现林业管理创新变革，可将物联网技术融入到林业体系中，打造现代化智慧林业。

1 物联网与智慧林业的联系

物联网能够凭借信息传感装置连接网络与物体，在传输媒介作用下，实现信息传输，继而进行智能定位监督与实时跟踪。物联网主要分为2大部分，即嵌入式技术与传感器技术，在智慧林业建设期间，主要应用的物联网技术则为传感器技术，依靠传感器装置监测管理目标，将实际采集的信息数据传递给林区终端设备，以此连接林区管理人员、网络与物体。智慧林业是以多项技术为支撑而形成的新型林业建设管理模式，其核心在于应用前沿技术采集数据，对林区范围内信息数据进行管控。随着林业产业的发展，林业智慧化建设将成为必然产物，物联网等先进技术会被应用到林业建设管理工作中，以智慧林业为推动力，提升林业产业的现代化水平，并在物联网等技术应用下提高林业管理效率与质量，继而推动林业实现可持续发展。除此之外，智慧林业的建设有助于同步实时管理林业资源，强化林业绿色生态建设，对林区资源统筹管理，以此保障林业综合效益。

物联网与智慧林业的契合度较高，可借助物联网定位系统、传感系统等装置采集林业资源信息，在红外感应器、RFID射频识别技术应用下采集不同类型的信息数据，并将所得信息数据上传至网络，经数据交换分析实现物体识别与监测，继而确保林区管理中心可全面化掌握林业资源情况。物联网技术主要包括3大系统，即传感器系统、中间系统、应用系统。（1）传感器系统。为物联网系统前端部分，主要用于采集物体信息数据，而信息数据的采集主要依靠RFID射频识别技术、各类传感器以及红外感应装置，将前端设备根据实际需求安设在林区特定范围内，以此即可获得所需数据信息，且可将信息数据以可视化的形式展现出现。（2）中间系统。中间系统主要用于计算数据、分析信息，当前端传感器系统完成信息采集后，可通过通信传输，将信息数据传递给中间系统，在信息数据存储的同时，对数据信息进行筛选整理与分类汇总，并进一步展开数据计算与信息分析，为信息数据的有效利用奠定基础。（3）应用系统。林区实测数据信息完成采集与分析计算后，可将数据信息成果传递给林区无线中线设备，此时可根据数据信息情况下达指令，指导林区活动。

2 智慧林业建设中物联网的具体应用

2.1 林业动态监测

在林业建设期间，可根据林区结构设置监测点，将电子标签粘贴至树干表面，用于了解特定区域内林木的树高、树龄情况，辅以传感器系统，实时了解林木生长状态，在传感器及电子标签的应用下，实现林业远程监测。应用物联网实现林业动态监测主要可表现在以下3个方面。

第一，林区防火监测。在林区代表性地段安设各类传感器装置，用于监测林区内风向、风力、蒸发量、干燥度和温湿度等参数，同时定点扫描林区环境，一旦林区内出现火灾险情，则会立即被发现，而林区防火指挥中心则可根据实际监测数据制定火灾防控措施，实时了解火灾情况，以此便于尽快扑灭火灾。

第二，病虫害防治。将360度监视器、全球定位系统、红外感应器与林区信息中心连接，凭借上述设备可实时监测林区内病虫害发生情况，监控病虫害活动范围，获得真实数据后，还可用于预测病虫害蔓延趋势，通过动态跟踪监控来提高林区病虫害防治效果。除此之外，还可将物联网设备与林区管理人员移动终端连接，一旦有病虫害发生，相关信息将会自动化传输给林区管理人员，起到一定的提醒效果，避免病虫害造成极大危害。

第三，道路视频监控。依托于物联网体系搭建林区道路监控系统，重点监管道路通行情况，以此保障林区资源安全与人员安全。在林区道路监控系统中，主要包括前端摄像装置、视频显示设备、视频计算装置、视频存储装置、信息传输装置以及其他应用性软件构成，其中前段摄像装置主要安设在林区路口及事件多发区，全时段监测林区车辆方位及外来人员情况，并进行可视化展现，辅以视频回放等功能，当人员车辆长时间停留在监控区域内或试图穿过警戒线时，将会有警报发出，以此更好地应对突发事件，抑制盗猎、盗伐、盗采事件。

2.2 动植物保护

传感器与RFID射频识别是物联网技术的主要内容，在智慧林业建设期间，可在林区野生动植物区域内安设传感器，并借助RFID射频识别标签实时感知野生动植物生长状态，若有不法分子潜入林区抢夺、破坏野生动植物，林区管理人员将会根据传感器数据及RFID射频识别标签得知不法分子行为，便于第一时间进行处理应对，并为林区野生动植物保护工作提供保障。除此之外，还可在林区珍稀动物、古树名木表面粘贴电子标签，电子标签内含有动植物属性信息，电子标签与林区网络相连，可基于林区管理系统更改电子标签内容，同时人们还可通过直接扫描电子标签，得知珍稀动物、古树名木信息。

智慧林业建设期间，可将物联网红外感应设备打造为红外野保相机，将其设置在林业区域内。区别于RFID射频识别与传感器，红外野保相机无法实现野生动物的实时信息采集，但可定期拍摄野生动物静态、动态影像，便于林区管理人员以照片、视频的方式了解野生动物生长运动情况。红外野保相机能够实现持续工作，且可将其安设至隐蔽地点，在观测稀少隐秘动物方面具有极大优势。红外野保相机在实际工作期间多成对应用，将其布设在动物出没地点，2台红外野保相机可监测动物两侧，因红外野保相机具有红外探头，故不受黑夜环境干扰，同样可拍摄动物图像。红外野保相机所拍摄的图片与影像可本地存储，并可通过林区通信网络进行回传，同时红外野保相机能源方式为太阳能供电，可持续性较强，此外，相机外部设有特定外壳，配以防盗功能，最大程度确保红外野保相机可在智慧林业建设中发挥效用。

2.3 造林工程监管

造林工程为林业建设重大工程项目，在智慧林业建设期间，可应用物联网进行造林工程监督监管，从立项到执行，实现造林工程的全过程管理。在实际造林管理期间，可应用物联网采集林地类型数据，分析造林树种，计算造林时间，统筹现有资料确定造林方式，同时控制造林密度，完成整体造林计划后，还可将上述信息资料整理并存储至电子标签内，便于整体把控造林方案。在造林重大工程中，可应用RFID射频识别技术，采集造林区域的温湿度、降雨量等数据，辅以传感器监测，以此确保造林计划可顺利推进。在物联网技术帮助下完成造林工作后，还可继续应用RFID射频识别技术与传感器装置进行管理控制，监测造林区域林木生长数据，从造林重点工程促进林业建设智慧化发展。

2.4 生态因子监测

林区生态因子主要包括温湿度、风向、风速、大气压力、土壤温度、土壤热通量、降雨量、土壤水分、负氧离子、二氧化碳、长波辐射和气象生态等，依托于物联网建设智慧林业时，可通过安设各类传感器，对上述生态因子数据进行监测采集，并在此基础上搭建智慧林业生态因子监测站，依靠传感器获得生态因子数据后，可将其实时传输给监测站计算机系统内，并对生态因子数据进行存储与分析。部分林区有水源，在智慧林业建设期间，可直接根据实际条件建立水文地质监测站，运用物联网传感器监测林区水文地质情况，了解林区水源pH值、盐度、水温、水位、流速、流量、浊度、电导率和溶解氧等指标情况，分析林区水源是否存在污染问题，以此便于林区水源管控，为林业生态建设提供保障。

生态因子的持续监测是林业管理建设的重点内容，物联网的应用可对林区环境小气候进行感知监测，便于实时了解林区生态服务性能及健康状况。WSN无线传感器网络是物联网技术之一，可对整个林业生态展开监测，科学部署传感监测点，良好处理林业系统内繁琐性、时空异质性监测难题，在先进无线传感器装置帮助下，对林区生态进行连续性、长时间、规模化的实时监测，并可在获取信息数据的同时，将采集所得信息数据同步至林区管理中心。随着林业智慧化水平的提升，对现已有部分林区引进了物联网技术进行生态监测，但在智慧林业生态监测系统方面尚未形成统一标准，导致不同林区的生态监测精度、监测周期仍存在一定差异，但随着生态监测系统的更新，对于生态因子的监测周期已逐渐从48 h缩小至1 h。此外，空气温度精度范围为0.2～0.4℃；空气相对湿度精度范围1%～3%；光照强度精度范围1～2 lx；土壤温度、含水率精度范围分别为0.2～0.4℃、2%～3%；二氧化碳浓度监测精度范围50～100 mg·L-1。现阶段我国WSN无线传感器网络在信息数据传输过程中普遍应用ZigBee协议，该协议在传输距离上存在一定缺陷，仅可在林业环境内实现60 m有效传输，在大规模林业区域内，ZigBee协议存在极大限制，此时可引入LoRa广域网，对信息数据通信传输进行完善。生态因子监测是智慧林业建设的重要部分，为实现精准高效检测，必须引入物联网技术，并将其贯彻落实在智慧林业建设的方方面面。完成生态因子信息数据监测后，需对所采集的数据信息进行筛选整合，剔除重复性或无价值信息，完成数据筛选后将其分析利用，将其作为林业建设管理的重要依据，以此方可确保生态因子切实服务于林业建设工作。

2.5 建设通信专网

为搭建完整化、全面化的智慧林业系统，使物联网相关设备可形成联动效应共同发挥价值，确保数据信息可实现零误差实时传输，智慧林业建设期间需搭建无线通信专网，实现无线信号全林区覆盖，以此保障设备前端信息可实时回传，使林区管理中心与巡护人员无缝对接。结合上述分析可见，物联网在智慧林业建设中的应用较为多样，包括森林防火系统、病虫害防治、道路监控系统、生态因子监测站和红外野保相机等，该类监测站或监测设备均需将所采集到的信息数据传输至林区管理中心，以此方可确保信息数据得到充分应用。林区无线通信专网基站位置可通过仿真模拟的方式进行选择，尽可能保障无线通信专网作用。完成基站设置后，在物联网设备安设区域内新增CPE无线路由设备，将通信基站与无线专网连接，在无线光通信、光纤传输专网作用下，使物联网设备信息数据可传输至林区管理中心。随着通信技术的发展，无线通信专网现已具备实时、高清、大容量和集群调度等功能，依托于无线通信专网，将前端设备采集到的视频、图片、文字及数据信息发送给护林人员，以此起到通知引导效果。除此之外，在智慧林区管理中心还可根据现实需求选择单向、双向音视频通信模式，结合场景进行通信，并下达指令。护林人员在林区内执行任务时，在物联网标签应用下，护林人员位置可实时上传至电子地图内，林区管理中心可根据传感器、红外野保相机等物联网设备传来的信息下达指令，对护林人员线路方向进行调整，通过实时指挥提高林业建设管理质量，若林区突发火灾险情，同样可在无线通信专网帮助下实现针对性控制，以此提高林区管理指令有效性。

3 结束语

综上所述，在智慧林业建设期间融入物联网技术是极为可行的，在智慧林业建设期间，应积极寻找物联网与智慧林业的契合点，争取将物联网技术渗透到智慧林业的各个方面，结合实际情况来看，可运用物联网进行林业动态化监测，对林业动植物进行监测保护，并对造林等重大工程展开监管，此外，还可对生态因子进行全面监测，建设林业通信专网，以此全面化借助物联网的力量提升林业建设效果。