作者簡介：楊鳳（1978-），女，助理農(nóng)藝師。研究方向為護林防火、林木病蟲害防治、種質(zhì)資源。

摘? 要：隨著社會的發(fā)展和科技的進步，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸成為各個領(lǐng)域的關(guān)鍵。智慧林業(yè)作為一種新型的林業(yè)管理模式，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)對森林資源的全方位監(jiān)測和管理。該文旨在探討物聯(lián)網(wǎng)與智慧林業(yè)的融合，并分析其在林業(yè)管理中的應(yīng)用和優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智慧林業(yè)；優(yōu)勢；挑戰(zhàn)；融合

中圖分類號：S712? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-9902（2024）01-0006-04

Abstract： With the development of society and the progress of science and technology， the Internet of Things technology has gradually become the key in various fields. Smart forestry， as a new forestry management model， realizes the comprehensive monitoring and management of forest resources through the application of Internet of Things technology. This paper aims to explore the integration of the Internet of Things and smart forestry， and analyze its application and advantages in forestry management.

Keywords： Internet of Things; smart forestry; advantage; challenge; fusion

隨著全球氣候變化和環(huán)境問題的日益嚴重，保護和管理森林資源變得越來越重要。傳統(tǒng)的林業(yè)管理方式已經(jīng)無法滿足對森林資源的精細化管理需求，因此迫切需要引入新的技術(shù)手段進行改進。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展為智慧林業(yè)的實施提供了有力支持。通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧林業(yè)相結(jié)合，可以實現(xiàn)對森林環(huán)境、植被生長、病蟲害監(jiān)測等方面的實時監(jiān)測和精確控制，提高林業(yè)管理的效率和質(zhì)量，促進可持續(xù)發(fā)展[1]。因此，加強物聯(lián)網(wǎng)與智慧林業(yè)融合發(fā)展方面的研究對推動林業(yè)發(fā)展具有深遠的意義。

1? 物聯(lián)網(wǎng)與智慧林業(yè)的基本概念

1.1? 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是一種通過互聯(lián)網(wǎng)連接、通信和共享數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以將各種設(shè)備、傳感器和對象互相連接起來，實現(xiàn)信息的自動交互和智能化處理。

1.2? 智慧林業(yè)

智慧林業(yè)利用先進的技術(shù)手段，如人工智能、大數(shù)據(jù)分析等，對森林資源進行全面監(jiān)測和管理，以提高林業(yè)生產(chǎn)力、保護生態(tài)環(huán)境和保障可持續(xù)發(fā)展。

2? 物聯(lián)網(wǎng)在智慧林業(yè)中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)與智慧林業(yè)的融合是現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的必然趨勢，通過物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建完善的智慧林業(yè)系統(tǒng)可以實現(xiàn)森林防火監(jiān)測、病蟲害監(jiān)測、盜伐名木監(jiān)測及林業(yè)保護區(qū)監(jiān)測等[2]。物聯(lián)網(wǎng)智慧林業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

2.1? 森林防火監(jiān)測

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）在森林防火監(jiān)測方面發(fā)揮著重要作用。通過將傳感器和設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)，可以實時獲取森林中的溫度、濕度、煙霧等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以用于監(jiān)測森林中潛在的火災(zāi)風險，并及時采取預(yù)防措施。在物聯(lián)網(wǎng)森林防火監(jiān)測系統(tǒng)中，傳感器分布在森林各個關(guān)鍵位置，包括高風險區(qū)域、易燃物堆積區(qū)等。傳感器會定期采集環(huán)境數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送到云平臺進行處理和分析。利用機器學習算法，可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和模式識別來預(yù)測發(fā)生火災(zāi)的可能性。一旦監(jiān)測系統(tǒng)檢測到異常情況，比如溫度升高、濕度下降或煙霧濃度增加，系統(tǒng)會自動觸發(fā)警報機制。而且，該系統(tǒng)還能夠?qū)崟r向相關(guān)的管理人員和消防部門發(fā)送通知，以便他們能夠及時應(yīng)對和調(diào)度救援隊伍。除了提供實時監(jiān)測和預(yù)警功能，物聯(lián)網(wǎng)森林防火監(jiān)測系統(tǒng)還可以幫助指導滅火行動。通過使用無人機和機器人等先進技術(shù)，可以在火災(zāi)發(fā)生后迅速調(diào)度救援隊伍、定位火源和提供實時圖像。這些數(shù)據(jù)可以幫助消防人員更好地了解火勢蔓延的情況，從而制定更有效的應(yīng)對策略。

2.2? 病蟲害監(jiān)測

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以其高效、智能的特性，為森林管理提供了全新的解決方案。通過布設(shè)傳感器網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實時監(jiān)測森林中的病蟲害情況，并準確地預(yù)警和采取相應(yīng)措施，從而有效減少病蟲害對林業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的損失。在過去，對于病蟲害的監(jiān)測往往依賴于人工巡視和樣本收集。這種方式不僅費時費力，而且存在著不可避免的主觀誤差。而如今，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以建立一個覆蓋整個森林區(qū)域的傳感器網(wǎng)絡(luò)。這些傳感器可以實時監(jiān)測環(huán)境參數(shù)，例如溫度、濕度和光照強度等，以及植物生長狀態(tài)和病蟲害的發(fā)生情況。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，傳感器可以將收集到的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)皆破脚_，然后利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法進行處理。這些算法可以識別異常數(shù)據(jù)，并快速判斷是否存在病蟲害風險。一旦檢測到異常情況，系統(tǒng)將立即發(fā)出預(yù)警通知，提醒相關(guān)人員采取相應(yīng)的防治措施。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以實現(xiàn)遠程遙控和管理。通過智能設(shè)備，管理人員可以在任何時間、任何地點監(jiān)控森林中的病蟲害情況，并及時調(diào)整防治策略。例如，可以通過無人機巡視森林區(qū)域，快速定位病蟲害的蔓延范圍，并進行精確的藥劑噴灑等滅蟲操作，以最大限度地減少對森林生態(tài)的影響。

2.3? 盜伐名木監(jiān)測

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）在盜伐名木監(jiān)測方面發(fā)揮著重要作用。盜伐名木是指非法砍伐珍稀樹種或具有歷史、文化價值的樹木。這些名木往往被非法砍伐并販賣給黑市，給生態(tài)環(huán)境和文化遺產(chǎn)造成嚴重損害。通過安裝在名木周圍的RFID傳感器、RFID閱讀器等，可以使用紅外線、聲音或攝像頭等多種技術(shù)來檢測任何異?；顒踊蛲话l(fā)事件，一旦監(jiān)測系統(tǒng)檢測到可疑活動，比如砍伐聲音或物體移動，系統(tǒng)會立即觸發(fā)警報機制。同時可將監(jiān)測到的相關(guān)信息傳輸至監(jiān)測后臺，并發(fā)送通知給森林管理員、執(zhí)法人員，能讓他們立即采取行動。此外，監(jiān)測系統(tǒng)還可以將實時數(shù)據(jù)上傳到云平臺進行分析和記錄，以便后續(xù)調(diào)查和取證。這些數(shù)據(jù)可以作為法律程序中的關(guān)鍵證據(jù)，確保盜伐行為得到嚴厲打擊和懲罰。

2.4? 林業(yè)保護區(qū)監(jiān)測

2.4.1? 環(huán)境監(jiān)測

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使得森林環(huán)境監(jiān)測變得更加智能化和高效化。通過使用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，可以實時監(jiān)測森林的溫度、濕度、氣象等環(huán)境參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_進行分析和處理。這為林業(yè)管理者提供了關(guān)于森林生態(tài)環(huán)境變化的詳細信息，并幫助他們制定合理的調(diào)控措施。在過去，對森林環(huán)境進行監(jiān)測通常需要依賴人工地面觀測或者一些固定的氣象站。然而，這種方式存在著許多限制，如時間成本高、空間覆蓋范圍有限等。而利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以通過部署大量的傳感器節(jié)點來實現(xiàn)對森林環(huán)境的全面覆蓋和實時監(jiān)測。利用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進行林業(yè)環(huán)境監(jiān)測，是將溫度、濕度、光照及風速等傳感器節(jié)點安裝在森林的不同位置，包括地表、樹干、枝葉等，其能夠高精度地測量溫度、濕度、光照強度、風速及降雨量等環(huán)境參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_進行集中管理和分析。同時，還可以利用無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)傳感器之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)，形成一個覆蓋整個森林的物聯(lián)網(wǎng)。

2.4.2? 植被監(jiān)測

物聯(lián)網(wǎng)與遙感技術(shù)的結(jié)合為森林植被監(jiān)測提供了一種高精度的方法。通過利用無人機和衛(wèi)星等技術(shù)手段，可以對森林植被覆蓋情況進行實時監(jiān)測和詳細分析，從而為林業(yè)管理提供科學依據(jù)。傳統(tǒng)植被監(jiān)測中，通常需要派遣大量人員進行地面調(diào)查，這不僅耗時且成本高昂。而隨著物聯(lián)網(wǎng)和遙感技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在可以利用無人機和衛(wèi)星等設(shè)備快速、準確地獲取大量數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)皆破脚_進行處理和分析。這些數(shù)據(jù)包括植被覆蓋率、植被類型、植被健康狀況等重要信息。通過對這些數(shù)據(jù)進行分析，可以實現(xiàn)對森林植被進行全面評估。

3? 物聯(lián)網(wǎng)與智慧林業(yè)融合的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)

3.1? 優(yōu)勢

3.1.1? 提高林業(yè)管理的效率和精確度

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實時采集、傳輸和分析森林相關(guān)數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、土壤水分等環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，以及植被生長狀態(tài)、病蟲害情況等植被監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對森林資源的精細化管理和監(jiān)測，提高管理效率和決策的準確性。

3.1.2? 及時發(fā)現(xiàn)并解決森林資源管理中的問題

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和傳感器可以實時監(jiān)測森林資源的狀態(tài)和變化，例如及時探測火災(zāi)的發(fā)生、病蟲害的暴發(fā)等異常情況，并發(fā)出警報。這樣，林業(yè)管理者可以迅速采取相應(yīng)措施，防止問題擴大，保護森林資源的安全與健康。

3.1.3? 實現(xiàn)對森林環(huán)境變化的全面監(jiān)測

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以覆蓋廣泛的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，將大量的環(huán)境數(shù)據(jù)進行實時采集和傳輸，從而實現(xiàn)對森林環(huán)境變化的全面監(jiān)測。通過對各種環(huán)境參數(shù)的持續(xù)觀測，可以及時發(fā)現(xiàn)和反映氣候變化、自然災(zāi)害、環(huán)境污染等對森林生態(tài)系統(tǒng)的影響，有效保護和管理森林資源。

3.2? 挑戰(zhàn)

3.2.1? 數(shù)據(jù)隱私和安全性問題

物聯(lián)網(wǎng)在智慧林業(yè)中的廣泛應(yīng)用涉及大量敏感數(shù)據(jù)，如環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、植被監(jiān)測數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)包含著森林資源的相關(guān)信息及管理者的決策依據(jù)。因此，確保這些數(shù)據(jù)的隱私性和安全性成為一個重要的挑戰(zhàn)。需要采取有效的數(shù)據(jù)加密和訪問控制措施，以防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和濫用，確保數(shù)據(jù)的保密性和完整性[3]。

3.2.2? 網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備安全問題

物聯(lián)網(wǎng)涉及大量的設(shè)備和傳感器，這些設(shè)備和傳感器通過互聯(lián)網(wǎng)連接起來，形成一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。然而，這也使得物聯(lián)網(wǎng)面臨著網(wǎng)絡(luò)攻擊的風險，如入侵、拒絕服務(wù)攻擊等。此外，設(shè)備本身的安全性也是一個關(guān)鍵問題，因為遭到入侵的設(shè)備可能被用于進行惡意操作或攻擊其他設(shè)備。為了保證物聯(lián)網(wǎng)在智慧林業(yè)中的順利運行，必須加強網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的安全性，采取適當?shù)姆雷o措施，防范各種安全威脅。

3.2.3? 數(shù)據(jù)處理和分析能力不足

物聯(lián)網(wǎng)在智慧林業(yè)中生成了大量的數(shù)據(jù)，如環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、植被監(jiān)測數(shù)據(jù)等。然而，僅僅收集和存儲這些數(shù)據(jù)是不夠的，還需要對數(shù)據(jù)進行有效的處理和分析，提取有用的信息和知識。由于數(shù)據(jù)量龐大、復(fù)雜性高，如何高效地處理和分析這些數(shù)據(jù)成為一個挑戰(zhàn)。因此，需要開發(fā)和應(yīng)用合適的數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)，以實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的深入挖掘和利用。

4? 物聯(lián)網(wǎng)與智慧林業(yè)融合發(fā)展措施

為了促進物聯(lián)網(wǎng)與智慧林業(yè)的融合發(fā)展，可以采取以下措施。

4.1? 建立完善的數(shù)據(jù)平臺和信息系統(tǒng)

完善的數(shù)據(jù)平臺和信息系統(tǒng)是促進物聯(lián)網(wǎng)與智慧林業(yè)融合發(fā)展的關(guān)鍵措施。通過建立完善的數(shù)據(jù)平臺和信息系統(tǒng)，林業(yè)管理者可以獲得全面、準確的數(shù)據(jù)信息，并基于此進行科學決策和管理。這將提高林業(yè)管理的效率和精確度，推動智慧林業(yè)的發(fā)展[4]。建立完善的數(shù)據(jù)平臺和信息系統(tǒng)應(yīng)從以下5個方面入手。

1）數(shù)據(jù)整合與共享。建立一個統(tǒng)一的智慧林業(yè)數(shù)據(jù)平臺，將各類數(shù)據(jù)資源進行整合和標準化處理，包括環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、植被監(jiān)測數(shù)據(jù)、病蟲害監(jiān)測數(shù)據(jù)等多種類型的數(shù)據(jù)。同時，設(shè)立數(shù)據(jù)共享機制，推動不同部門、機構(gòu)和企業(yè)之間的數(shù)據(jù)共享，提高數(shù)據(jù)的可訪問性和共享效益。

2）數(shù)據(jù)采集與傳輸。通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和傳感器，實時采集各類數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)綌?shù)據(jù)平臺。這涉及選擇合適的傳感器和設(shè)備，設(shè)置采集頻率和位置，確保數(shù)據(jù)的準確性和完整性。

3）數(shù)據(jù)存儲與管理。建立高效且安全的數(shù)據(jù)存儲和管理系統(tǒng)，對采集到的數(shù)據(jù)進行分類、存儲和備份。同時，建立數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查機制，確保數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。

4）數(shù)據(jù)分析與決策支持。利用大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)，對數(shù)據(jù)進行深入挖掘和分析，并生成有價值的信息。這些信息可以為林業(yè)管理者提供全面準確的信息基礎(chǔ)，支持其決策制定和管理工作。

5）數(shù)據(jù)安全與隱私保護。建立強有力的數(shù)據(jù)安全機制，包括數(shù)據(jù)加密、訪問控制等措施，保護數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。同時，也需要遵守相關(guān)法律法規(guī)，保護個人隱私和敏感信息。

4.2? 推動標準化和規(guī)范化

推動標準化和規(guī)范化可以提高物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的互操作性和兼容性，不僅能降低系統(tǒng)集成和應(yīng)用的成本，而且也有助于加速行業(yè)創(chuàng)新和發(fā)展，推動智慧林業(yè)的技術(shù)進步和應(yīng)用推廣。推動物聯(lián)網(wǎng)及智慧林業(yè)融合，實現(xiàn)標準化、規(guī)范化發(fā)展的具體措施如下。

1）制定智慧林業(yè)標準和規(guī)范。在智慧林業(yè)領(lǐng)域，制定一套統(tǒng)一的標準和規(guī)范，涵蓋設(shè)備硬件、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式和安全機制等方面。這些標準和規(guī)范可以幫助不同廠商和組織之間實現(xiàn)互操作性，提高設(shè)備之間的兼容性和可擴展性。

2）統(tǒng)一物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式。制定通用的物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，如MQTT或CoAP，并建立標準的數(shù)據(jù)格式，使得不同類型的設(shè)備可以進行互聯(lián)和數(shù)據(jù)交換。這樣可以降低設(shè)備集成和應(yīng)用開發(fā)的難度，促進各種設(shè)備的智能化接入。

3）提供開放式平臺和API。打造開放式的智慧林業(yè)平臺，提供標準化的API（應(yīng)用程序接口），讓第三方開發(fā)者可以基于該平臺構(gòu)建自己的應(yīng)用程序和解決方案。這樣可以加速創(chuàng)新和應(yīng)用的推廣，激發(fā)更多的智慧林業(yè)應(yīng)用被開發(fā)出來。

4）建立測試認證機制。建立智慧林業(yè)設(shè)備的測試和認證機制，確保產(chǎn)品符合標準和規(guī)范要求，并具備良好的性能和可靠性。這可以提高用戶對設(shè)備質(zhì)量的信任度，降低采購風險。

4.3? 加強安全保障機制

加強安全保障機制，可以有效防止物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在智慧林業(yè)中遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊和數(shù)據(jù)泄露等安全風險，這不僅能提高智慧林業(yè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，而且也能確保智慧林業(yè)的正常運行和數(shù)據(jù)的安全性[5]。加強安全保障機制應(yīng)從以下4個方面入手。

1）網(wǎng)絡(luò)安全防護。建立多層次的網(wǎng)絡(luò)安全防護體系，包括防火墻、入侵檢測系統(tǒng)（IDS）和入侵防御系統(tǒng)（IPS）等。這些設(shè)備可以監(jiān)測和阻止?jié)撛诘木W(wǎng)絡(luò)攻擊，例如DDoS攻擊、惡意軟件和網(wǎng)絡(luò)釣魚等。

2）數(shù)據(jù)加密和訪問控制。對物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密，使用安全協(xié)議和算法，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的保密性和完整性。此外，設(shè)置嚴格的訪問控制策略，對敏感數(shù)據(jù)進行權(quán)限管理，只有經(jīng)過授權(quán)的用戶才能訪問相關(guān)數(shù)據(jù)。

3）設(shè)備安全管理。加強物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安全防護，包括設(shè)備固件的及時更新和漏洞修復(fù)，禁用不必要的服務(wù)和端口，限制設(shè)備的物理訪問等。同時，采用設(shè)備身份認證和授權(quán)機制，確保只有合法的設(shè)備可以連接到網(wǎng)絡(luò)并進行通信。

4）建立應(yīng)急響應(yīng)機制。建立健全的安全事件應(yīng)急響應(yīng)機制，包括安全事件的報警、處置和恢復(fù)流程。及時監(jiān)測、識別和應(yīng)對可能的安全威脅，減少潛在的損失和影響。

4.4? 提升人才培養(yǎng)和技術(shù)支持能力

提升人才培養(yǎng)和技術(shù)支持能力，可以為智慧林業(yè)的發(fā)展提供強有力的支撐。為了提升人才培養(yǎng)和技術(shù)支持能力，滿足智慧林業(yè)發(fā)展的需求，應(yīng)制定全面的人才培養(yǎng)計劃，包括設(shè)立相關(guān)專業(yè)的學位課程、職業(yè)培訓項目和實習機會等。培養(yǎng)具備物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、林業(yè)管理和數(shù)據(jù)分析等多學科綜合能力的專業(yè)人才，以滿足智慧林業(yè)對各類人才的需求。

5? 結(jié)束語

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)與智慧林業(yè)的融合發(fā)展面臨著一些挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)隱私和安全性問題、網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備安全問題、數(shù)據(jù)處理和分析能力不足，以及成本和資源限制。為了克服這些挑戰(zhàn)，可以采取加強技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新、建立完善的數(shù)據(jù)平臺和信息系統(tǒng)、推動標準化和規(guī)范化、加強安全保障機制、提升人才培養(yǎng)和技術(shù)支持能力等措施。通過這些措施的實施，可以進一步推動物聯(lián)網(wǎng)與智慧林業(yè)的融合發(fā)展，提升森林資源管理的效率和質(zhì)量，促進森林生態(tài)環(huán)境的保護和可持續(xù)發(fā)展。

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