智慧林业大数据可视化管理平台建设方案.docx
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1、智慧林业大数据平台1 .前言11.1 智慧林业概念11.2 智慧林业八大核心11.2.1 林业信息资源数字化21.2.2 林业资源相互感知化21.2.3 林业信息传输互联化 21.2.4 林业系统管控智能化21.2.5 林业体系运转一体化 31.2.6 林业管理服务协同化31.2.7 林业创新发展生态化 31.2.8 林业综合效益最优化 31.3 智慧林业建设任务41.4 建设效果71.4.1 林业资源可视化监管71.4.2 林业生态工程可视化监管71.4.3 灾害预防可视化监管 81.4.4 林业产业服务可视化监管91.4.5 林业大数据可视化管理 102 .需求分析112.1 森林资源防盗
2、需求分析462.2 森林资源防病虫害需求分析552.3 野生动物监测需求分析562.4 无人机监测系统需求分析 582.5 森林环境监测系统需求分析602.6 护林巡护管理系统需求分析 612.7 传输网络需求分析622.8 业务管理平台需求分析 .643 .建设目标663.1 建设成智慧林业森林资源立体监测网 663.2 林业立体化感知体系全覆盖 663.3 林业智能化管理体系协同高效 673.4 建设森林防火应急指挥系统 673.5 建设成开放式的系统平台 674 .建设原则及标准684.1 建设原则684.2 建设依据及标准 695 .智慧林业总体构成716 .智慧林业系统详细设计 73
3、6.1 森林资源感知网系统详细设计 746.1.1 森林防火预警感知系统 746.1.12烟火识别系统 876.1.1.3供电系统 896.1.1.4.防盗报警及对讲系统 926.1.1.5基站控制系统 946.1.16防雷接地系统 986.1.1.7.铁塔基建系统 1006.1.2 森林资源防盗感知系统 1056.1.2.1 森林资源防盗车辆抓拍感知子系统.1066.1.2.2 森林资源防盗人员抓拍感知子系统.1156.1.2.3 检查站安防监去空感知子系统 1206.1.3 森林资源防病虫害感知系统 1246.1.4 .野生动物保护监测感知系统 1316.1.5 .无人机动态监测感知系统
4、1426.1.6 森林环境监测感知系统 1476.1.7 .护林巡护动态感知系统 1496.2 传输网详细设计1576.2.1 传输网络选型 1576.2.2 传输网络配置1606.2.3 传输网络路由1636.3 业务网管理平台系统详细设计 1686.3.1 .综合视频监控管理平台 1696.3.2 GIS地理信息管理平台1766.3.2.1 系统总体结构1786.3.2.2 软件功能描述1806.3.3 监控指挥中心系统2101.1.1 .1,市级监控指挥中心系统2106.3.42 县级/总场监控指挥中心系统 2496.3.4.3林场监控中心系统2757 .系统安全设计方案2787.1 区
5、块链的数据安全 2787.1.1 区块链描述2787.1.2 区块链数据保障 2797.2 互联网接入安全2797.3 集群系统安全2807.3.1 主机安全2807.3.2 操作系统安全2817.4 数据备份方案2817.4.1 备份策略2817.4.2 分布式系统备份2827.4.3 负载均衡2828 .项目招标方案 2838.1 招标范围2838.2.2评审办法2879 .项目实施进度2969.1 项目建设周期 2969.2 实施进度计划2969.3 进度保障29710 .项目组织机构和人员培训 29810.1 领导和管理机构 29810.2 项目实施机构 29810.3 人员培训方案3
6、0010.3.1 概述30010.3.2 培训目标 30010.3.3 培训方式 30111 .项目风险与风险管理 30311.1 风险识别和分析 30311.2 风险对策和管理30311.2.1 项目风险识别.30411.2.2 项目风险估测.30411.2.3 项目风险评价.30411.2.4 项目风险应付措施 305、/4.1 .刖百国家林业局制定的中国智慧林业发展指导意见指出,信息化 在林业中的应用已经从零散的点的应用发展到融合的全面的创新应 用,随着现代信息技术的逐步应用,能实现林业资源的实时、动态监 测和管理,更透彻地感知摸清生态环境状况、遏制生态危机,更深入 地监测预警事件、支撑
7、生态行动、预防生态灾害。1.1 智慧林业概念智慧林业是指充分利用云计算、物联网、大数据、移动互联网等 新一代信息技术,通过感知化、物联化、智能化的手段,形成林业立 体感知、管理协同高效、生态价值凸显、服务内外一体的林业发展新 模式。智慧林业的核心是利用现代信息技术,建立一种智慧化发展的 长效机制,实现林业高效高质发展。智慧林业是智慧地球的重要组成 部分,是未来林业创新发展的必由之路,是统领未来林业工作、拓展 林业技术应用、提升应用管理水平、增强林业发展质量、促进林业可 持续发展的重要支撑和保障。1.2 智慧林业八大核心智慧林业包括基础性、应用性、本质性的特征体系,其中基础性 特征包括数字化、感
8、知化、互联化、智能化,应用性特征包括一体化、 协同化,本质性特征包括生态化、最优化,即智慧林业是基于数字化、度i :感知化、互联化、智能化的基础之上,实现一体化、协同化、生态化、 最优化。1.2.1 林业信息资源数字化实现林业信息实时采集、快速传输、海量存储、智能分析、共建 共享。1.2.2 林业资源相互感知化利用传感设备和智能终端,使林业系统中的森林、湿地、沙地、 野生动植物等林业资源可以相互感知,能随时获取需要的数据和信 息,改变以往“人为主体、林业资源为客体”的局面,实现林业客体 主体化。1.2.3 林业信息传输互联化互联互通是智慧林业的基本要求,建立横向贯通、纵向顺畅,遍 布各个末梢的
9、网络系统,实现信息传输快捷,交互共享便捷安全,为 发挥智慧林业的功能提供高效网络通道。1.2.4 林业系统管控智能化智能化是信息社会的基本特征,也是智慧林业运营基本要求,利 用物联网、云计算、大数据等方面的技术,实现快捷、精准的信息采 集、计算、处理等;应用系统管控方面,利用各种传感设备、智能终 端、自动化装备等实现管理服务的智能化。1.2.5 林业体系运转一体化一体化是智慧林业建设发展中最重要的体现, 要实现信息系统的 整合,将林业信息化与生态化、产业化、城镇化融为一体,使智慧林 业成为一个更多的功能性生态圈。1.2.6 林业管理服务协同化信息共享、业务协同是林业智慧化发展的重要特征,就是要
10、使林 业规划、管理、服务等各功能单位之间,在林权管理、林业灾害监管、 林业产业振兴、移动办公和林业工程监督等林业政务工作的各环节实 现业务协同,以及政府、企业、居民等各主体之间更加协同,在协同 中实现现代林业的和谐发展。1.2.7 林业创新发展生态化生态化是智慧林业的本质性特征,就是利用先进的理念和技术, 进一步丰富林业自然资源、开发完善林业生态系统、科学构建林业生 态文明,并融入整个社会发展的生态文明体系之中, 保持林业生态系 统持续发展强大。1.2.8 林业综合效益最优化通过智慧林业建设,就是形成生态优先、产业绿色、文明显著的 智慧林业体系,进一步做到投入更低、效益更好,展示综合效益最优
11、化的特征。1.3 智慧林业建设任务现阶段智慧林业主要任务是强化森林资源保护:加强资源保护、 完善管护模式等,其管护的核心任务是:防火、防盗、防病害、野生 动物监测等具体事项,基于现阶段滁州林业的防火主要是以森林火灾 防范大多数采取的措施是宣传教育、由森林防火指挥部安排护林员或 其它人员对重点时段、重点区域野外火源进行人工巡查和管理、日常 工作防范以护林员进入林区巡护为主、 建立灭火扑救队等措施。根据 大多数地方的实际情况分析,有限的护林员面对大范围的林区资源进 行巡护时,很难做到较大范围的巡查覆盖,而且大多数林区的道路条 件不好,到达每个瞭望塔需要花费较长的时间, 无论是巡查覆盖范围 还是时效
12、性都不能满足现阶段日益增长的林区人员活动的监护巡查 需要。往往实际情况是,每天都在巡护,而因人员活动引起的火灾却 时有发生,造成这种情况的原因是基于人工方式林区巡护监看主要缺 点有,一是人的眼睛可视的范围较小,即使通过瞭望塔能够达到的可 视距离和范围是有限的无法对大面积的林区资源实现观看,二是护林员巡查的路径所覆盖的林区是有限的, 巡查路径和时间相对固定,而 进取林区的人或者游客无论是路径还是时间都存在很多不确定,可能造成每天都在巡护,而因人员活动引起的火灾却时有发生的情况。我市林业防盗目前主要是以在主要路段设置检查站对过往车辆 进行拦截检查以及护林员巡山的方式进行防盗, 而重点林区的森林中
13、有较多珍贵树木且价格昂贵,盗窃者往往因利益铤而走险在非巡护时 间进行疯狂盗窃珍贵树木并通过人工搬运的方式将树木偷运出去,从而为国家造成重大损失。所以基于传统的防盗方式已不能满足我市林 业防盗要求。我市林业防病虫害目前基本没有预防手段, 主要是在病虫害爆发 后通过喷药杀虫的方式进行后续补救,但因病虫害造成的森林资源损 坏已近发生,从而造成不可避免的损失。所以基于传统的病虫害防治 已不能满足我市林业预防病害要求。我市林业野生动物目前基本手段是划分保护区, 主要是通过禁止 人进入野生动物保护区,而本身对野生动物的研究和保护基本是通过 经验和野生动物经过的痕迹进行研究,大多数情况下对野生动物的活 动规
14、律、模样均无法知晓,所以对野生动物保护的研究和科学考察不 能提供有力依据,造成野生动物保护研究缺少科学依据, 从而造成野 生动物的活动、生长、繁育等重要信息无法掌握,造成野生动物保护 手段无法科学有序的推进。基于我市林业存在的问题进行分析,针对森林防火的有效的手段 是能够对林区的资源进行大范围、大视野的全天候24小时实时监测, 能够对自动发现林区内的有火或者有烟的时候自动报警, 并且能够将 火点的位置能够定位,通过这种方式可以解决因人工护林造成的森林 防火不足的情况。一种有效的解决手段是利用视频监控技术结合智能 化的烟火识别技术,对数公里范围内的森林资源进行监测的一种方 式,通过智能化的森林防
15、火预警手段, 不仅可以实时监看和记录森林 资源的情况,同时由于采用了智能化的监测机制, 可以通过智能化设 备自动完成对森林资源的火灾监测和报警, 辅助森林防火监测人员完成对森林资源的自动监测,由传统的人工监测转变为由机器自动监测 的智能化科技手段,一旦遇到火灾自动报警,及时通知相关的工作人 员的一种先进合理的预警机制,采用这种预警机制可以为现阶段森林 防火预警提供一种非常有效的解决方法。针对森林资源防盗的有效手段是在林区关键公路部署具备车辆 牌照自动抓拍的卡口监控,通过系统自动抓拍进出林区的车辆, 为日 后执法提供依据,在林区内主要人行道路设置宣传警示抓拍一体机, 通过一体机自动感应进入林区的
16、人, 一旦发现有人进出林区,则一体 机自动播报防火防盗宣传语,同时系统自动抓拍一张进入林区的人像 并记录在SD卡中或自动上传至监控中心,前者记录为日后执法提供 依据,后者可实时在线防盗监测。针对森林资源预防病虫害的有效手段是通过为护林员配备手持 设备进行日常巡护并将疑似病虫害通过手持设备自动上传至病虫害 管理系统,通过专家进行辨认,结合气象条件,综合智能判断给出病 虫害预警爆发警告,从而提前在病虫害爆发前介入防治。针对森林野生动物保护的有效手段是采用自动摄录系统用于记 录动物的活动,这是因为采用自动摄录系统已有近半个世纪的历史。 随着技术的进步,带红外感应器的自动监测智能自拍仪广泛用于鸟巢 生
17、态学、种群评估、行为生态学、兽类资源调查以及动物损害等研究 领域。1.4 建设效果1.4.1 林业资源可视化监管林业资源动态监管:以遥感影像为支撑,以采伐、灾害、造林等 变化数据为依据,动态更新、实时监控林业资源。林业资源变化预测:通过大数据分析,对林业资源变化过程进行 动态模拟。生态红线监测预警:对保护重点区域的生态变化进行预警; 根据 生态红线体量数据进行生态红线预警。林业生态安全评价:评估生态系统当前状态,对可能发生的生态 安全事件进行预测预警。1.4.2 林业生态工程可视化监管林业工程综合监管:对林业工程的全过程进行信息化管理; 基于遥感影像、森林资源等数据,监控工程实施情况,保证工程
18、质量,避免重复建设林业工程辅助决策:评估工程的实施效果和技术方式,为后续工 程提供建议。林业生态效益评估:对林业工程数据、生态资源动态变化数据、 区域环境数据等进行综合分析,评价工程生态效益,包括防风固沙效益、水文生态效益、土壤改良效益等。1.4.3 灾害预防可视化监管森林火灾预防应急:分析森林火灾历史起火地点、起火原因、气 象、树种、地形、林火过程、扑救过程等数据,预测森林火灾的发生 风险和易发区域,有效预防火灾;预测林火蔓延趋势并分析扑救方法, 提高扑救效率。有害生物监测防治:采用大数据分析技术,对可能发生的病虫害 进行预测;综合分析各种有害生物治理方法、治理成果,评估各种方 法的治理成效
19、为林业有害生物治理决策提供支撑。沙尘暴监测防控:应用卫星遥感数据和地面观测数据,通过大数 据技术,跟踪沙尘天气的形成、发展和扩散,分析预测沙尘暴起源、 路径、强度和影响范围。1.4.4 林业产业服务可视化监管生态旅游信息服务:运用大数据技术,进行生态旅游智慧化预测, 精准营销,吸引更多游客参与生态旅游。林产品产销信息服务:监测与分析预测林产品价格走势,挖掘价 格波动的规律,做好产销策略和产品结构调整,提高林业产业效益。1.4.5 林业大数据可视化管理实现林业大数据共享开放、数据交换,通过地图服务引擎发布二 三维数据,实现网络客户端对林业资源分布、林业统计信息、预测预 报等数据的快速浏览、查询
20、实现授权用户对林业大数据的共享应用。2 .需求分析我市市位于某省东部,建国后某省一直十分重视皖东地区的林业 发展,因此我市林业事业起步较早,发展较快。解放初期就开始建立 国有林场,当时的国家林业部在这里直接开办了石门山、 老嘉山等机 械化林场,文革期间组织生产建设兵团进行造林、 护林,兵团撤离后, 由某省省林业厅接管,1985年由省林业厅移交我市市。目前全市有4 个国家级森林公园,5个省级森林公园,1个省级自然保护区,相继 建成了 35个国有林场,是某省省国有林场唯一最密集的地区,形成 了某省省的国有林场群。同时,我市市地处江淮分水岭地区,干旱少雨,且大部分区域为 丘陵岗地,立地条件差,人工
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