物聯(lián)網(wǎng)技術在我國智慧林業(yè)建設中的應用現(xiàn)狀及發(fā)展策略探討

楊 格，程春曉，章 璐

（湖北生態(tài)工程職業(yè)技術學院，湖北武漢 430012）

智慧林業(yè)的發(fā)展主要是通過在工作中應用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術實現(xiàn)的，這也是林業(yè)三維感知與協(xié)調(diào)發(fā)展的新發(fā)展模式形成的關鍵因素。智慧林業(yè)建設為我國林業(yè)建設的發(fā)展開辟了新天地，同時智慧林業(yè)建設對生態(tài)環(huán)境的改善與林業(yè)生產(chǎn)率的提高有極其重要的正向促進作用。但由于林業(yè)工作的環(huán)境險峻、工作面積大、工作周期長，實現(xiàn)對信息的快速響應和對工作內(nèi)容的精確控制要借助物聯(lián)網(wǎng)技術，這也是智慧林業(yè)的三維感知中不可或缺的關鍵步驟。研究發(fā)現(xiàn)，我國的林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術已經(jīng)奠定了發(fā)展基礎，可相比于發(fā)達國家還有待提高，基于此，對智慧林業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)的應用現(xiàn)狀和發(fā)展方向進行了全面的研究與討論。

1 概述

1.1 無線傳感器網(wǎng)絡

無線傳感器網(wǎng)絡是由處于隨機分布狀態(tài)的傳感器節(jié)點組成的無線網(wǎng)絡。傳感器節(jié)點是由數(shù)據(jù)處理單元和無線通信模塊組成的工作節(jié)點，這些工作節(jié)點在傳感器的作用下能更準確地掌握外部信息的變化，并借助數(shù)據(jù)處理單元將其轉(zhuǎn)換為物理量，在節(jié)點工作中實現(xiàn)信息的交流與流通。在無線傳感器網(wǎng)絡中，傳感器節(jié)點可以分散在監(jiān)視位置，并且可以在無線通信的作用下形成節(jié)點與節(jié)點連接，并經(jīng)直接或逐步聚合，與互聯(lián)網(wǎng)建立良好連接。

1.2 無線射頻識別技術

20 世紀90 年代，作為無線自動識別技術的射頻技術得到了空前的發(fā)展。該技術的主要特征是通過射頻的非接觸式雙向通信，與傳統(tǒng)的條形碼、磁卡等方式相比，射頻識別技術具有更大的數(shù)據(jù)存儲容量，而且能應用在廣泛的環(huán)境條件下，讓商業(yè)與工業(yè)商業(yè)領域處于平穩(wěn)的發(fā)展狀態(tài)。

天線、閱讀器、電子標簽是射頻識別技術的3 個主要環(huán)節(jié)，它們在工作過程中是環(huán)環(huán)相扣的，閱讀器需要編碼和處理將要發(fā)送的信息，并進行天線傳輸。當信號傳遞到電子標簽后，電子標簽會立即進行信號調(diào)制和解碼分析。若需讀取命令，可直接在內(nèi)存中讀取。

2 應用

2.1 森林資源監(jiān)督

林木資源在森林資源中有極其重要的地位，林地資源、森林環(huán)境資源、微生物資源和野生動物資源是林木資源的主要部分。森林資源監(jiān)督是林業(yè)部門的基本職能之一，林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已被廣泛用于森林資源的管理和保護。無線射頻識別技術是我國當前森林資源監(jiān)測環(huán)節(jié)中應用的主要技術，能快速、準確地識別資源，給資源的智能控制與管理提供了有力幫助。但無線射頻識別技術在森林資源監(jiān)測中也存在不足之處，如缺乏統(tǒng)一的識別方法，大規(guī)模的技術推廣和應用難以實現(xiàn)，再加上應用標簽是通用標簽，壽命縮短之類的問題極有可能發(fā)生。

國外相對較早地研究了林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術，并對林業(yè)專用傳感器進行了深度開發(fā)。在這些傳感器的作用下，工作人員可以隨時監(jiān)視樹木的狀況，避免了非法砍伐樹木問題，對改善森林資源的保護產(chǎn)生了重大影響。目前國內(nèi)外在野生動植物保護工作中普遍加強了無線傳感器網(wǎng)絡的應用，這種方法可以提高人們對野生動植物信息的感知靈敏度。

2.2 林業(yè)災害監(jiān)控

森林病蟲害、極端氣候等引起的森林火災與森林災害是林業(yè)災害的主要表現(xiàn)。林業(yè)災害可通過林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術實行有效監(jiān)測，物聯(lián)網(wǎng)技術的事前預報能在林業(yè)災害中最大程度地減少損失，并為后續(xù)的災害提供有效的參考和幫助重建工作。目前，林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在病蟲害防治與森林火災監(jiān)測方面處于平穩(wěn)發(fā)展的狀態(tài)。西方發(fā)達國家較我國而言在技術能力上處于領先地位，目前已經(jīng)開發(fā)出了更先進的病蟲害專用傳感器，在監(jiān)測特殊的森林病蟲害方面能發(fā)揮出更為準確的優(yōu)勢。相較之下，我國有關研究人員與工作人員需要加強對傳感器技術的研究，才能在實際工作中更準確地評價與分析相關問題。

2.3 林業(yè)生態(tài)監(jiān)測

林業(yè)生態(tài)監(jiān)測主要是指對森林環(huán)境中生態(tài)因素的連續(xù)觀察、對當?shù)厣汁h(huán)境變化的認識，小氣候變化、森林環(huán)境、森林火災和其他自然災害及環(huán)境健康狀況的預測，評估森林生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)服務的功能和價值。主要使用WSN 等物聯(lián)網(wǎng)技術來實現(xiàn)森林生態(tài)監(jiān)測，這不僅可以通過合理的節(jié)點部署來解決由于生態(tài)系統(tǒng)的時空異質(zhì)性和規(guī)模復雜性而引起的監(jiān)測困難，且與人工和遙感方法相比，它還有大規(guī)模、長期、連續(xù)與同步監(jiān)控的優(yōu)點。

3 問題

3.1 林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)配套標準滯后

源自于不同廠家的射頻識別系統(tǒng)具有不同的設計標準，而正是由于設計標準的不一致，導致系統(tǒng)與設備之間的兼容性存在問題。在缺乏統(tǒng)一標準的基礎上，無線傳感器在林業(yè)數(shù)據(jù)采集與傳輸過程中存在明顯差異，因此對工作信息的融合更是難上加難。若相關情況無法得到妥善解決，不可避免地會極大地限制和影響數(shù)據(jù)的共享［1］。

3.2 林業(yè)專用傳感器匱乏

智慧林業(yè)建設對于林業(yè)傳感器的需求量相對較高，而目前林業(yè)專用傳感器的數(shù)量有限，不僅影響到了智慧林業(yè)系統(tǒng)的作用價值，同時也難以在當前的工作中實現(xiàn)廣泛的應用和推廣。

3.3 林業(yè)商業(yè)模式的實用性低

從當前林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的實際應用情況可以看出，林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在林業(yè)災害監(jiān)測方面準確性不高，這意味著目前的物聯(lián)網(wǎng)技術的應用價值不高，因此有必要加強林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在后續(xù)工作中生態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的優(yōu)化，確保最大限度地提高監(jiān)控工作的準確性［2］。

4 發(fā)展對策

4.1 加強林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標準的研究與修訂

在林業(yè)數(shù)據(jù)采集和信息傳輸過程中，當前的林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)由于不具備統(tǒng)一的標準而引發(fā)了許多異質(zhì)性問題。因此有必要建立基于林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的相關標準體系，以保證林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系的建設規(guī)范性。唯有這樣，信息存儲和信息處理鏈接才能避免信息孤島或者系統(tǒng)孤島的問題，對提高林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的水平起決定性作用［3］。

4.2 加強林業(yè)專用傳感器的研發(fā)

1）根據(jù)林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的要求，對具有良好林業(yè)生產(chǎn)實踐效果和較強適應性的傳感器進行研究和創(chuàng)新［4］。2）加強林業(yè)病蟲害、葉面積指數(shù)等特殊傳感器的研究與開發(fā)，以確保林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術能夠滿足林業(yè)的發(fā)展需求。

4.3 推進全新無線通信技術在林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的應用

在當前社會發(fā)展水平全面提升背景下，我國林業(yè)發(fā)展應更嚴謹?shù)貙徍讼嚓P人員提出的專業(yè)技術要求，并大力支持能在林業(yè)信息傳輸過程中充分發(fā)揮低能耗與低成本等優(yōu)點的技術。讓林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)具備卓越的應用效果，專業(yè)工作人員要加快技術研究和開發(fā)速度，為提升我國林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展水平打下堅實的基礎［5］。

4.4 加強人工智能技術在林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息處理中的應用

林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展涵蓋了大量林業(yè)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需要在應用鏈接中進行全面研究和分析，最終對林業(yè)工作進行科學的指導。因此在實際工作中，工作人員一定要加強對設備和機器學習，加強對新數(shù)據(jù)的挖掘和分析方法的學習，確保在林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息處理過程中及時有效發(fā)揮自身作用，并對最終提高網(wǎng)絡業(yè)務模型的實用性打下良好的基石。

5 結(jié)語

林業(yè)自身具有很強的空間擴展性和時間周期性特征，這些特征對資源監(jiān)控工作是不小的挑戰(zhàn)。在智慧林業(yè)發(fā)展過程中，物聯(lián)網(wǎng)技術能應用在資源監(jiān)測、森林防火和病蟲害防治中并且展現(xiàn)出重要的作用。