“互聯(lián)網(wǎng)+”林業(yè)災(zāi)害應(yīng)急管理系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用

劉寶明

（甘肅洮河國家級自然保護(hù)區(qū)管護(hù)中心，甘肅 卓尼 747600）

1 “互聯(lián)網(wǎng)+”林業(yè)災(zāi)害管理系統(tǒng)

“互聯(lián)網(wǎng)+”為基礎(chǔ)的林業(yè)災(zāi)害應(yīng)急管理系統(tǒng)是將物聯(lián)網(wǎng)等多種新時代的計算機(jī)信息技術(shù)融合集成應(yīng)用在林業(yè)災(zāi)害的預(yù)報預(yù)警、災(zāi)情監(jiān)測以及應(yīng)急防控工作之中。具體來說，“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)就是將無人機(jī)航拍、遙感和地面建立的全方位立體的監(jiān)測體系作為系統(tǒng)基礎(chǔ)，輔以大數(shù)據(jù)分析、知識庫、圖像、信息發(fā)布、模擬技術(shù)和遠(yuǎn)程診斷等多種新技術(shù)的應(yīng)用，完成對各種林業(yè)突發(fā)災(zāi)害的預(yù)防和應(yīng)急處理的相關(guān)工作，建立一套以林業(yè)災(zāi)害作為工作目標(biāo)、預(yù)警災(zāi)情為工作手段的快速傳輸災(zāi)情信息最終實(shí)現(xiàn)對林業(yè)災(zāi)害的快速評估應(yīng)對的應(yīng)急管理體系?；ヂ?lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的加入使得林業(yè)災(zāi)害在預(yù)防和應(yīng)急處理工作中能夠獲得事半功倍的工作效果，極大地降低了災(zāi)害造成的損失。另一方面來說，“互聯(lián)網(wǎng)+”林業(yè)災(zāi)害的應(yīng)急管理工作也可以看作是林業(yè)災(zāi)害的信息化管理、數(shù)字化處理和對林業(yè)災(zāi)害的應(yīng)急決策技術(shù)支持等。

2 應(yīng)用于森林火災(zāi)的“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)急管理系統(tǒng)

從整體的架構(gòu)方面可以將“互聯(lián)網(wǎng)+”在森林火災(zāi)中的應(yīng)急管理系統(tǒng)分成數(shù)據(jù)信息、服務(wù)、應(yīng)用和管理這4個不同的層次方面，并且可以再次將其細(xì)化為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)章制度、管理工作制度、數(shù)據(jù)信息的安全保障以及與之相關(guān)的國家和地方制定出的法規(guī)與政策。森林火災(zāi)的應(yīng)急管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有火災(zāi)風(fēng)險預(yù)警、火災(zāi)實(shí)時報警、自動起火點(diǎn)定位、聯(lián)動視頻控制管理、無人機(jī)火情偵測以及投霧監(jiān)控等多種功能。

2.1 功能結(jié)構(gòu)

“互聯(lián)網(wǎng)+”的技術(shù)在森林火災(zāi)的應(yīng)急處理工作中，應(yīng)當(dāng)具有有效、間接的系統(tǒng)特點(diǎn)，從系統(tǒng)的功能效用當(dāng)面分析，可以把整個系統(tǒng)拆分為桌面應(yīng)用、移動應(yīng)用和管理平臺三部分。桌面應(yīng)用可以為系統(tǒng)的管理員和用戶提供無人機(jī)在森林中進(jìn)行巡邏的軌跡監(jiān)控，還可以向其提供實(shí)時火災(zāi)監(jiān)控的交互功能；移動應(yīng)用能夠擴(kuò)展用戶的使用終端，可以在移動設(shè)備上同步得到監(jiān)測數(shù)據(jù)；管理系統(tǒng)平臺是系統(tǒng)的核心模塊，可以再分成林火監(jiān)控和配置管理兩項(xiàng)子模塊。

2.2 系統(tǒng)級聯(lián)的架構(gòu)

系統(tǒng)級聯(lián)是基于聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)其功能的，同時支持告警事件、視頻流、信令的級聯(lián)。另外，聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)需要遵循GB/T 28181-2011標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和相關(guān)的補(bǔ)充規(guī)定中相關(guān)內(nèi)容。系統(tǒng)級聯(lián)具有的功能主要有資源推動、云臺控制、組織推送、錄像的下載回放、告警事件收發(fā)以及視頻預(yù)覽等。級聯(lián)網(wǎng)關(guān)還支持對用戶權(quán)限的控制功能，支持可視化功能以查看應(yīng)急處理系統(tǒng)的點(diǎn)位統(tǒng)計信息情況和聯(lián)網(wǎng)情況。

2.3 系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和組成

2.3.1 核心部分與邊緣部分 核心部分是由林業(yè)中心的管理設(shè)備以及具有信息匯總功能的核心交換機(jī)共同組成的。邊緣部分則主要是智能手機(jī)和攝像頭等具備信息采集功能的終端設(shè)備，再加上匯聚層交換機(jī)和基站等為代表的入網(wǎng)設(shè)備來組成的。

2.3.2 前端系統(tǒng)、指揮系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng) 前端系統(tǒng)是以森林地區(qū)的現(xiàn)實(shí)條件為基礎(chǔ)，在此之上所布置的高清網(wǎng)絡(luò)攝像設(shè)備、雙光譜重型云臺—紅外熱成像一體化攝像機(jī)、擴(kuò)音設(shè)備、手持移動設(shè)備和供電設(shè)備來組成的。傳輸系統(tǒng)則是以無線信息傳輸設(shè)備為主，指揮系統(tǒng)也稱為后端系統(tǒng)，包括森林火災(zāi)預(yù)警監(jiān)控管理系統(tǒng)以及基于GIS技術(shù)的應(yīng)急指揮中心系統(tǒng)、存儲設(shè)備和中央大屏等。

2.3.3 其他組成部分 森林火災(zāi)的應(yīng)急系統(tǒng)還需要有解碼現(xiàn)實(shí)設(shè)備、控制設(shè)備、存儲設(shè)備以及系統(tǒng)的承載服務(wù)器等。在森林火災(zāi)的應(yīng)急管理系統(tǒng)中，撲火應(yīng)急指揮管理服務(wù)器、中間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫、管理中心服務(wù)器、視頻儲存、客戶終端以及電視大屏等。指揮中心可以在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)對圖像和視頻資料的統(tǒng)一調(diào)度管理，匯聚全部圖像資源，可以說是監(jiān)控系統(tǒng)核心所在。

3 森林中有害生物的監(jiān)測控制系統(tǒng)

3.1 中心系統(tǒng)監(jiān)測平臺的建設(shè)

林業(yè)部門的有害生物監(jiān)測中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理平臺主要承擔(dān)了信息數(shù)據(jù)中心的重要作用，為林業(yè)部門的工作人員提供數(shù)據(jù)信息分析處理和儲存的系統(tǒng)功能。除此之外，還包括以下功能。

3.1.1 基礎(chǔ)信息管理功能基礎(chǔ)信息的管理功能，即對于系統(tǒng)中的一系列基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)和監(jiān)管服務(wù)的集成功能，實(shí)現(xiàn)“中心—林區(qū)”的管理模式架構(gòu)。同時將各個監(jiān)測點(diǎn)采集到的人員、區(qū)域和報警信息數(shù)據(jù)情況進(jìn)行統(tǒng)一集中的展示。

3.1.2 GIS系統(tǒng)管理功能 GIS系統(tǒng)的管理功能主要是針對森防區(qū)域中的地理相關(guān)信息進(jìn)行定位，并且可以從任意一個區(qū)域都能選中進(jìn)入對應(yīng)的監(jiān)測點(diǎn)，方便監(jiān)測。

3.1.3 統(tǒng)計分析功能 統(tǒng)計分析功能可以將林區(qū)中不同區(qū)塊內(nèi)部的設(shè)備點(diǎn)位的數(shù)量和區(qū)域基本環(huán)境、有害生物的監(jiān)測點(diǎn)信息進(jìn)行統(tǒng)計定位，向管理人員提供數(shù)據(jù)報告。

3.1.4 物聯(lián)監(jiān)控管理功能該功能涵蓋了林區(qū)監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸和實(shí)時數(shù)據(jù)的監(jiān)測功能，使用該功能模塊能夠?qū)α謪^(qū)的有害生物情況、林區(qū)環(huán)境信息、分時段的林區(qū)管理維護(hù)和分類數(shù)據(jù)的傳輸功能等進(jìn)行管理，對于不同類型與用途的數(shù)據(jù)信息提供模塊化的維護(hù)管理方式，既可以獨(dú)立操作，也能夠統(tǒng)一整合管理，方便對有害生物的治理方案制定。

3.1.5 遠(yuǎn)程操控功能 借助移動終端和無線網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，比如設(shè)置誘蟲燈的工作時間與工作時長、遠(yuǎn)程遙控監(jiān)控設(shè)備的縮放與旋轉(zhuǎn)等。

3.1.6 移動監(jiān)測功能 在林區(qū)中進(jìn)行實(shí)地踏勘工作時，可以使用智能手機(jī)等移動終端來實(shí)現(xiàn)信息的監(jiān)測功能，并且將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸回中心平臺，實(shí)時進(jìn)行信息的交流與溝通。借助手機(jī)端App。一方面，可以使用手機(jī)將監(jiān)測信息進(jìn)行實(shí)時的錄入，拍攝監(jiān)測點(diǎn)的環(huán)境信息；另一方面，手機(jī)端App能夠隨時隨地對監(jiān)測區(qū)域的情況進(jìn)行實(shí)時的查看，使工作人員及時了解監(jiān)測區(qū)域的病蟲害情況和作物生長狀態(tài)等信息。

3.2 現(xiàn)場環(huán)境的監(jiān)測設(shè)備

現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備可以通過搭建的系統(tǒng)平臺在第一時間傳回至管理中心，為后續(xù)的病蟲害防治工作方案提供數(shù)據(jù)支持。

3.2.1 蟲情監(jiān)測設(shè)備 該主要是通過其內(nèi)置的超高清攝像頭來拍攝接蟲帶中的蟲體，并且利用很多害蟲本身的趨光性來完成誘殺。在工作時會將實(shí)時照片傳輸至管理中心的平臺上，以便于將害蟲的數(shù)量與種類情況進(jìn)行統(tǒng)計和分析，進(jìn)而搭建出本林區(qū)的有害生物數(shù)據(jù)庫。

3.2.2 聯(lián)網(wǎng)殺蟲燈設(shè)備也被稱作遠(yuǎn)程控制殺蟲燈和頻振式聯(lián)網(wǎng)殺蟲燈，是一種新型的物理原理殺蟲設(shè)備。其作用原理是通過發(fā)出的亮光完成區(qū)域內(nèi)害蟲的誘殺，該設(shè)備不使用殺蟲劑，對于林區(qū)的環(huán)境污染小，作用害蟲的種類廣泛，是非常具有應(yīng)用前景的一種殺蟲設(shè)備。

3.2.3 氣象站相關(guān)設(shè)備主要是針對森防區(qū)域的內(nèi)部環(huán)境氣象相關(guān)指標(biāo)，比如空氣溫濕度、降水量、紫外線輻射、風(fēng)速/風(fēng)向的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集分析，建立無線綜合氣象監(jiān)測站。

3.2.4 無人機(jī)設(shè)備 無人機(jī)的使用是為了能夠?qū)α謽I(yè)區(qū)域中的各類有害生物進(jìn)行實(shí)時、機(jī)動性地監(jiān)測和拍攝功能。

4 林區(qū)野生動物的疫病疫源監(jiān)測追蹤系統(tǒng)

4.1 前端數(shù)據(jù)信息采集的子系統(tǒng)建設(shè)

該系統(tǒng)的功能是每日負(fù)責(zé)將監(jiān)測到的巡護(hù)GPS數(shù)據(jù)、報檢記錄信息、日常系統(tǒng)檢測情況、野外動植物樣本信息數(shù)據(jù)和視頻圖片信息資料等信息進(jìn)行匯總，并統(tǒng)一將其傳輸給管理系統(tǒng)后臺中的子服務(wù)系統(tǒng)。所謂的前端信息數(shù)據(jù)采集設(shè)備就是指手持式無線傳輸野外信息采集儀，能夠?qū)⑶度胧绞殖窒到y(tǒng)內(nèi)的矢量地圖進(jìn)行快速的顯示與存儲。在進(jìn)行林區(qū)的實(shí)地監(jiān)測工作時，監(jiān)測人員可以借助具有GPS功能的移動平板電腦等設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的信息化采集，并且動態(tài)定值數(shù)據(jù)信息，將其實(shí)時傳輸給具有野生動物疫病疫源檢測追蹤功能的服務(wù)器后臺中。通過這種方式能夠有效改善過去紙質(zhì)信息記錄在野外的丟失與破損情況，保證野外的監(jiān)測工作能夠保質(zhì)保量的完成。

4.2 提供后臺服務(wù)的數(shù)據(jù)子系統(tǒng)建設(shè)

對于野生動物的疫病疫源信息監(jiān)測管理系統(tǒng)的后臺子服務(wù)系統(tǒng)，既需要對前端傳輸回的一系列野外數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管理和存儲，還需要向前臺的應(yīng)用子系統(tǒng)實(shí)時提交包括數(shù)據(jù)信息服務(wù)、安全認(rèn)證服務(wù)以及信息分析服務(wù)等多種功能在內(nèi)的流程化標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口。與此同時，后臺服務(wù)的子系統(tǒng)能夠借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)全國性的數(shù)據(jù)信息共通交流，采集到的信息數(shù)據(jù)可以由各級的監(jiān)測站逐級進(jìn)行編碼整理和數(shù)據(jù)上報。對于采集到的野生動物信息數(shù)據(jù)，能夠向各個單位提供其質(zhì)量與內(nèi)容有關(guān)的多項(xiàng)基礎(chǔ)信息，以便于各地的林業(yè)部門對其數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)合理的組織管理和運(yùn)行維護(hù)，方便全國的用戶檢索其需要的資料信息，也有利于管理員對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換等。

4.3 前臺的應(yīng)用子系統(tǒng)建設(shè)

4.3.1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu) 野生動物疫源疫病監(jiān)測前臺應(yīng)用子系統(tǒng)主要應(yīng)該包括9類功能，分別是動物圖鑒、疫情監(jiān)測報告、監(jiān)測信息快報、疫情查詢、報檢記錄、數(shù)據(jù)分析、監(jiān)測站疫情監(jiān)測報匯總、野外樣本采集和站點(diǎn)管理。

4.3.2 系統(tǒng)主要功能 監(jiān)測點(diǎn)站址選擇需要突出野生動物區(qū)域特點(diǎn)，如，野生動物集中分布區(qū)或集中馴養(yǎng)繁殖場所、重要棲息地、遷徙通道中重要的食物補(bǔ)充地、人口密集分布區(qū)和野生動物重要棲息地的結(jié)合區(qū)等。野外監(jiān)測采取點(diǎn)面結(jié)合的監(jiān)測方式，分線路巡查和定點(diǎn)觀測兩種方法開展監(jiān)測。對各級監(jiān)測站點(diǎn)監(jiān)測工作中發(fā)現(xiàn)的野生動物行為異常和異常死亡情況、采樣信息與疫情上報都生成監(jiān)測信息報告，分日報、月報、年報和快報。該系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GPS技術(shù)、GIS技術(shù)、遙感技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)，通過手持設(shè)備PC端的方式，提高數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確度和精度。