基于物聯網的智慧土地管護系統設計與實現

廖玉佳，蔣 勵，張 楊

（1. 重慶市勘察規劃設計有限公司，重慶 400120；2. 重慶欣榮土地房屋勘測技術研究所有限責任公司，重慶 400120）

0 引 言

土地儲備是指縣級（含）以上國土資源主管部門為調控土地市場、促進土地資源合理利用，依法取得土地，組織前期開發、儲存以備供應的行為[1]。土地儲備管理辦法中明確對納入儲備的土地需要建立巡查制度，進行有效管護。目前儲備土地的管護方式還是采用傳統的人員巡查，土地儲備信息化建設較為滯后[2-5]。管護人員費用所占比重大，巡查效率低，非法傾倒渣土、非法臨時建筑搭建[6]、居民開墾種地等現象經常發生。因此，為了實現儲備土地的精細化、規范化管理，研究采用基于物聯網的智慧土地管護系統。以花溝片區儲備土地為例進行項目實施。

1 項目區概況

項目區面積14 790.85 m2，為丘陵地形，地勢東北低、西南高，最大高差為138 m，如圖1所示。現狀為自然地貌，植被茂密，僅有泥濘小路，看護難度大。同時，因為項目區內將開展11條道路新增建設項目，大型機械在看護范圍周邊交叉施工。看護人員在巡查過程中發現，部分看護圍欄已被破壞，看護范圍內隨時有被倒渣、侵占的風險。由于現場條件復雜，交通不便，且沒有通電，因此達不到設立崗亭條件，看護人員不能實現蹲點實時監管，常規看護工作已不能滿足日益精細化的管理工作需求。

圖1 項目區

2 系統結構

2.1 系統總體架構

基于物聯網的智慧土地管護系統的總體架構由終端感知層、物聯網管理層和決策應用層三個系統層次構成[7-8]。

終端感知層：感知終端由視頻監控、電子圍欄、稱重傳感器和全球定位系統（GPS）等設備組成。感知終端的功能主要是全天候采集管護土地需要的光、熱、位置和重力信息，通過GPS定位器實時獲取管護儲備土地范圍內的人員、車輛和災害情況。

物聯網管理層：物聯網由物聯通信組件、射頻通信模組和SM模塊組成，通過物聯通信協議接入感知層。物聯網管理層的功能主要是獲取、分析、處理物聯網數據。

決策應用層：由service分發服務器、應用處理服務器和移動運營商網絡組成，通過行業數據接口與用戶進行連接。決策應用層的功能主要是應用物聯網數據結合業務邏輯實現平臺各類業務功能。

2.2 技術架構

基于物聯網的智慧土地管護系統是基于Spring Cloud架構[9-10]開發的，是一系列松耦合、開源的微服務集合。微服務集合由4個微服務層和兩個增強的基礎系統服務組成，提供從物理域數據采集到信息域數據處理等一系列的服務。系統的技術架構主要包括驅動層、數據層、管理層和應用層四個方面，如圖2所示。

圖2 系統的技術架構

驅動層：用于提供標準或者私有協議連接物理設備的SDK，負責南向設備的數據采集和指令控制，基于SDK可實現驅動的快速開發。數據層：負責設備數據的收集和入庫，并提供數據管理接口服務。管理層：分為微服務注冊中心、設備指令接口、設備注冊與關聯配對、數據管理中心，是所有微服務交互的核心部分，負責各類配置數據的管理，并對外提供接口服務。應用層：提供數據開放、任務調度、報警與消息通知、日志管理等功能，具備對接第三方平臺的能力。

3 智慧土地管護系統功能

3.1 多源異構數據集成

系統支持多源異構數據，包括自然資源管理數據、遙感影像數據、三維時空專題數據和智慧場景實時數據。系統的各個數據庫通過接口包裝成服務，實現數據在邏輯上的整合。根據看護人員權限，下放指定的看護地塊范圍至手持終端設備的APP中。在看護過程中，看護人員可直觀地查看出當前位置是否處于看護范圍內；通過互聯網地圖與地塊信息的疊加，可直觀地查看到當前看護地塊的范圍、位置及相關屬性信息。

3.2 時空大數據數字大屏

通過對時空專題數據庫里的相關數據進行分析、抽取、整合，然后以熱點圖、柱狀圖、餅狀圖、折線圖等方式展示到平臺的數字大屏上。數字大屏支持多維數據組合，即不同數據業務多維組合；可靈活展示，支持自定義展示方式；可實時展示土地變化情況，輔助領導決策。數字大屏具有直觀、精確、同步等特點，可做到關鍵指標一覽無遺，數據提煉更精準，輔助決策更有效。

3.3 監控范圍實時監測與定位

儲備土地通常面積較大、范圍較廣，針對安裝了圖像監控設備的地塊，在圍欄旁邊搭建脈沖電子圍欄和相對較高位置安裝日夜全彩攝像機等硬件設備，通過網絡聯動方式接入智能看護監管系統。后臺管理系統可以通過物聯網一鍵接入所有監控設備并進行編碼，清晰標識每個監控設備的位置，看護人員可以在任何時間、任何地點通過手持終端設備登錄移動端APP，實時查看監控信息，隨時了解看護地塊現狀。

3.4 熱成像功能

違法傾倒渣土通常發生在夜間，因此普通的監控設備難以滿足夜間監控的需要。智能看護監管系統可以通過紅外線監控設備，利用熱成像原理對渣車、行人進行監控和識別。熱成像分辨率為256×192，最遠車輛周界報警距離達到300 m，實現儲備范圍內所有路口的全覆蓋。在實現遠距離檢測的同時，還可以提供高質量的偽彩色圖像，以提升熱成像圖像的視覺效果。

3.5 災害自動預警功能

系統通過視頻監控數據，定時（每分鐘）對拍攝的照片進行特征提取；對比發現明顯異常或特征差異快速變化后，進行自動報警，將監控設備編號、位置發送給對應巡查人員、管理人員，從而達到快速響應的目的。同時可在三維場景中直觀生動地展示災害發生情況和災害預警情況，輔助進行災害評估。

3.6 GPS實時定位

移動端APP通過GPS信號獲取位置，并可實時查看當前看護地塊信息。通過GPS定位與看護地塊信息相結合，實現定位提醒和位置報送。在看護人員工作期間，通過手機終端實時定位，可每隔一定時間或到達特定區域讓看護人員記錄打卡并上傳到服務器，形成看護人員巡查軌跡，便于指揮調度人員實時核查看護人員工作狀態；每月末后臺系統可以根據動態打卡記錄，生成考勤臺賬表，優化管理人員的人事考勤工作。

4 結 語

智慧土地管護系統通過成熟的計算機技術對土地資源看護過程進行信息化管理，有效提高了管理水平。通過計算機輔助土地看護管理，對土地看護管理的全生命周期進行信息化建設；采用頂層設計理念，將日常辦公、土地看管、土地巡查、看管移動終端聯動等內容有機結合，形成以土地看管為核心、以綜合辦公為手段、以智能分析為依據、以手持終端APP和在線視頻監控系統為渠道的多位一體化綜合管理服務平臺。建立跨部門的協同辦公機制，形成專業化、精細化、集約化的內部管理和外部事務管理體系，提升管理的約束性和科學性，全面實現管理信息化、智能化。