物联网技术在林业中的应用研究综述

　　摘要：物联网技术随着计算机及通信技术的发展应运而生，成为继计算机、互联网之后信息产业的又一次革命。对林业来说，物联网关键技术的应用就是将信息技术和通信技术的高效融合，对林业信息进行采集、处理，从而推动林业信息化的进一步发展。通过对国内外物联网技术在林业及相关产业中的应用研究现状进行分析，探索物联网技术在林业中的发展方向和趋势。

　　关键词：物联网技术;林业信息化;应用研究

　　0引言

　　物联网(IoT)是将信息传感设备，如无线传感、射频识别、激光扫描以及全球定位等，按约定办议将物品与互联网结合在一起所形成一个新的智能网络，把物品与互联网相连接，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络，具有渗透性强、带动作用大、综合效益好的特点。对提升社会管理和公共服务水平，带动相关学科发展和增强技术创新能力，推动产业结构调整和发展方式转变具有重要意义。我国已将物联网作为战略性新兴产业的重要内容，并进行了明确部署。2011年，国家林业局被列为首批国家物联网应用示范部委之一，有力地促进了林业物联网的建设与应用。

　　为推动林业物联网健康有序发展，实现物联网技术与林业相关业务高度融合，有力支撑林业资源监管、营造林业管理、林业灾害监测、林业生态监测、林业产业、林产品质量安全监管等各类业务⑴。目前，林业信息化基础设施条件有了改善，信息采集和传输能力明显增强，实现跨区域、集成化、规模化的物联网应用，推动林业智能化持续快速发展。1物联网关键技术概述物联网的应用越来越多，特别是在智慧城市、工业、安防、交通等领域，都取得较好的成就，其相关技术的难点也越来越高。要推动物联网产业更好地发展，必须从低功耗、高效率、安全性等方面出发，以下几项关键技术的应用变得更加重要、更加严格。

　　1.1射频识别技术

　　一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。其相当于物联网的“嘴巴”，负责让物体说话。射频识别(radiofrequencyidentification，RFID)主要的表现形式就是RFID标签，具有抗干扰性强、识别速度快、安全性高、数据容量大等优点;主要工作频率有低频、高频以及超高频。

　　1.2传感器技术

　　能感受规定的被测量，例如温湿度、电压、电流，并按照一定的规律转换成可用输出信号;相当于物联网的“耳朵”，负责接收物体“说话”的内容，例如应用于生活中空调制冷剂液位的精确控制、数字医疗捕捉电压信号等。其技术难点在于恶劣环境的考验，当受到自然环境中温度等因素的影响，会引起传感器零点漂移和灵敏度的变化。

　　1.3无线网络技术

　　当物体与物体“交流”时，就需要高速、可进行大批量数据传输的无线网络，无线网络的速度决定了设备连接的速度和稳定性。若无线网络的速率太低，就会出现设备反应滞后或者连接失败等问题。目前，使用的大部分网络属于4G.5G作为第五代移动通信技术，将把移动市场推到一个全新的高度，而物联网的发展也因其得到很大的突破。

　　1.4人工智能技术

　　研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能(artificialintelligence，AI)虽然也是现在热门研究之一，但与物联网密不可分，AI技术相当于物联网的“大脑”，负责学习与思考，研究领域有智能机器人、虚拟现实技术与应用、工业过程建模与智能控制、机器翻译、知识发现与机器学习等。

　　1.5云计算技术

　　将一些相关网络技术和计算机发展融合在一起的产物，提供动态的可伸缩的虚拟化资源的计算模式，具有十分强大的计算能力，高达每秒10万亿次的运算能力，可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。同时它也具有超强的存储能力，同样相当于物联网的“大脑”，具有计算和存储能力。如今物联网的发展速度飞快，这五大关键技术的发展变得尤其重要，发挥各项技术的优势，突破技术的相关难点，从而带来物联网的进一步发展。

　　2物联网技术在林业中的应用研究现状

　　2.1林业物联网的总体架构

　　林业物联网总体架构山包括3个层次、2个体系。3个层次分别为感知层、网络层、应用层(包括应用支撑子层和应用子层);2个体系分别为标准规范体系、安全与综合管理体系。

　　2.2物联网技术在林业中的应用现状

　　目前国内外文献的研究，主要集中在物联网技术在木材运输及管理、林产品物流、林产品信息系统、智慧林业等领域，但以物联网技术与林业相关产品运输、林产品信息系统及管理、智慧林业等方面较多，下面就这三个方面进行综述。

　　2.2.1林业相关产品运输领域应用现状

　　随着物联网技术的普及，出现了各种感知技术。因此，需要引入一种快速感知木材及相关林产品数量的物联网技术，这样能够提高监管效率，加强监管力度，特别是保证了运输检查的透明度。文献[2，3]利用基于北斗技术的云端轨迹检查和基于物联网的图像识别技术，设计了木材运输轨迹仪以及分析木材运输车辆的堆垒面照片，这类技术的开发，能有效降低林区运输执法检查的成本，打击各类轨迹类木材违法运输行为，也可用于各检查点检测数据的相互比对，从而发现半途非法运输木材的行为，实现木材运输全电子监督管理在木材采伐运输过程中，必须经历木材检尺和运输证办理等流程管理，通过采用物联网技术，能够实时采集并处理伐区现场的木材检尺数据，提高林业站点办理运输证的效率，同时能够提供木材数据的检验、对账、分析等功能“。

　　另外，在木材运输和管理过程中，往往会存在着乱砍滥伐、偷伐、少批多伐、偷卸木材、执法不严、信息化管理水平不高等问题，采用物联网技术，对林区内的木材砍伐、切割成圆木、进出林场、储木场，最后进行运输的过程进行全程监管，大幅提高林区作业效率，提升木材的监管水平⑸。利用物联网技术和Web技术的结合，也可以针对目前木材运输管理中存在的问题，提出物联网木材运输系统结构模型，在此模型基础上可以设计一系列系统功能，从而提高木材运输管理水平⑹。

　　2.2.2林产品信息系统及管理应用现状

　　林业信息化是现代林业科学发展的支柱和目标，物联网技术的发展与成熟，必将极大提高林业信息化的水平和程度。为了有效打击过度砍伐、私运及收购木材，文献[7]引入了物联网中的射频集成电路技术RFIC，研发了一种木材产品物流管理系统，能够适应当前中国林区信息通讯困难的现状，将木材相关物流信息存入RFTC卡，随车同行，同时还具有一定的加密能力，防止数据被篡改而造成的伪造木材运输单的行为。作为物联网中的关键技术之一，RFID技术在林产品信息系统中的应用非常广泛。

　　RFID电子标签信息采集和识别系统、数据网络服务器.RFID电子标签读写器构成的现代木材管理系统，可以分析木材入库、出库、库存盘点流程和管理程序，实现木材岀入库和库存盘点的自动化和智能化，并能提高木材仓储过程中的准确率[8>9]o同时，对基于物联网的木材管理系统体系、功能结构以及工作流程进行设计，能够实现木材管理系统的智能化识别、跟踪和监控，实现木材的集约化和现代化管理⑼O物联网技术与木材等相关林产品物流信息的结合，也是很多学者研究的热点。

　　文献[11]将林产品物流与物联网技术相结合，让林产品携带含EPC代码的射频识别标签，达到对林产品从采伐到销售整个过程的有效监管，从而解决长期以来因为信息闭塞，产品积压等导致林产品质量等级下降，成本增高的问题⑴]。另外，通过引入物联网解决方案，利用彩信技术拍摄检尺图像.RFID技术抓拍运输图像、通用分组无线业务技术GPRS实现无线远程通讯，指挥中心只要对比图像，就可以监管大面积的木材物流过程[⑵。

　　文献[13]通过建立传感器、通信网络、人工智能三大技术体系的框架，分析了林业物流中物联网技术的现状，同时还涉及到了物联网在木材仓储、运输、林产品物流等方面的应用实例及发展趋势〔⑶。为了应对国际绿色贸易壁垒，我们不仅要提高林产品质量，更应建立基于物联网技术的林产品物流追溯系统。现在已经有了以近距离无线通讯技术NFC为快速追溯技术，搭建林产品追溯系统网站，消费者可以通过手机NFC软件识别林产品上的RFIC卡，并点击相应地网址链接到网站查看详情，实现自主快速追溯查询「⑷。

　　物联网在林业信息应用领域也出现了新方向，对木材干燥及木材含水率的研究有了总体设计思路和一些技术要点。文献[15，16]是无线传感器网络在木材干燥中的应用，设计了基于无线传感器网络的木材干燥监测系统，并介绍了系统总体结构、传感器节点的硬件和软件资源。该系统可实时、在线、精确获取干燥窑各类环境参数⑷0木材含水率信息是工业木制品发展的重要因素，文献[17]提出了一种基于物联网的木材含水率测量与监测新方法，对捕获的值执行实时可视化及永久存储，从而了解用户关于木材状况的信息W〕。

　　2.2.3智慧林业应用现状

　　2013年8月26日，国家林业局印发了《中国智慧林业发展指导意见》的通知，旨在推动包括物联网在内的相关技术在林业中的应用。基于物联网技术的智慧林业物流系统能够提高林业物流效率，降低物流成本，减少林业物流系统碳排放量，提升木材产品的国际竞争力。文献[18]重点介绍了国内在RFID车辆识别与抓拍、机器视觉木材运输量识别、二维码运输执法监查和GPS车辆行为监查等物联网关键技术在林业应用研究中的进展，并提岀智能可追溯系统、物流过程的可视化智能管理系统、智能化的企业物流配送中心和多种物联网技术集成应用于智慧林业物流系统等，这些都将成为我国在本领域的研究方向〔⑻。

　　物联网技术的应用对于推动林业智能化有着重要的作用，在林业信息化当中的应用已取得了不小的突破，利用其在林业信息采集与处理中的相关应用，可以充分发挥物联网的重要作用[19'20：o同时，文献[21]提岀为了做好林业信息的搜集、获取、分析以及管理，将物联网技术应用到林业的信息化管理中，借助多功能网络与云计算平台，通过网络大数据的信息决策，充分发挥林业的价值，对实现经济社会与生态环境之间的和谐有着重要的推动作用⑵。将物联网技术引入茶叶物联网、林业物联网，为智慧农林物联网应用的拓展也提供了新的思路宓)。

　　另外，还要关注到，未来物联网技术在林业智能化中的发展也会像现在众多农产品中的应用一样普及〔即。基于物联网、3G和3DGIS的森林监测传感系统的森林信息采集，在现代智慧林业建设过程中发挥着重要作用。存在系统结构、无线多媒体传感器节点设计和网络中数据传输过程等关键问题，这些都为实吋、准确、自动、远程地获取林业综合信息，实现智慧林业奠定基础⑵O近年来，国外还有利用预测控制模型来改善哥伦比亚油棕种植园灌溉系统的计划。该模型将来自互联网的天气预报作为一个新的变量，用于控制模型中，以在决定作物是否应该灌溉时加以考虑。

　　土壤湿度传感器用于验证决策是否正确，并将作物保持在所需的土壤湿度范围内。以物联网作为一项重要的技术，使得种植园有更好的生产力，这些都将是智慧林业的发展趋势。

　　3结束语

　　物联网是新一代信息技术的集成和综合运用，具有渗透性强、带动作用大、综合效益好的特点。通过应用物联网技术，及时发现林业及相关产业生产中存在的问题，并采取针对性的措施，有利于促进林业及相关产业向智能化、精细化、网络化方向转变，对于提高林业及相关产业的信息化水平、运输效率、运输过程及其他生产过程的监管力度等具有重要意义。因此，物联网技术在林业及相关产业管理中的应用具有广阔的前景，能够促进我国林业及相关产业实现可持续发展。

　　参考文献：

　　[1]温战强•《中国林业物联网发展规划(2013-2020年)》摘编[J].卫星应用，2015(7):60-65.

　　[2]黄梓琪，庄易鸿，林昕怡，等•基于北斗的木材运输轨迹仪的开发[J]•福建电脑，2018，34(9)：29-30.

　　[3]林昕怡，欧志铭，郑平杰•基于物联网的木材运输道路检查站系统的设计[J]•福建电脑，2018，34(9):35-36.

　　相关论文投稿刊物：《物联网技术》杂志是目前国内第一本经国家新闻出版总署批准，手续齐全的物联网专业科技期刊。物联网是继计算机、互联网之后世界信息技术的第三次革命，据美国独立市场研究机构Forreter预测，物联网所带来的产业价值要比互联网大30倍，将形成下一个上万亿元规模的高科技市场。

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