基于物联网的广西国家林木种质资源库信息平台构建

第50卷第2期

2021年4月

文章编号：1006-1126-（2021）02-0230-06

广西林业科学

GuangxiForestryScience

Vol.50No.2

Apr.2021

基于物联网的广西国家林木种质资源库信息平台构建

韦维，梁星星，何应会，蒙芳，杨丽萍，刘晓蔚，陈健武，李军集

广西特色经济林培育与利用重点实验室

530002）

（广西壮族自治区林业科学研究院

广西优良用材林资源培育重点实验室广西油茶良种与栽培工程技术研究中心，广西南宁

摘要：阐述了基于物联网技术的林木种质资源库信息平台设计方案，分析了平台的建设特点和应用价值。结合移动互联、

传感器、二维码、视频监控和北斗等技术，研建具备智能管理功能的种质资源信息平台。该平台运用物联网、大数据和云

服务技术实现种质资源数据从现场实时监测到云端数据管理，再到应用设备的一体化管理。

关键词：林木；种质资源；物联网；信息系统

中图分类号：C931.6文献标识码：A

ConstructionofInformationPlatformofGuangxiForestGermplasmResource

BankBasedonInternetofThings

(GuangxiForestryResearchInstitute,GuangxiKeyLaboratoryofSpecialNon-woodForestCultivation&Utilization，GuangxiKey

CamelliainGuangxi,Nanning,Guangxi530002,China)

WeiWei,LiangXingxing,HeYinghui,MengFang,YangLiping,LiuXiaowei,ChenJianwu,LiJunji

LaboratoryofSuperiorTimberTreesResourceCultivation,ImprovedVarietyandCultivationEngineeringResearchCenterofOil-tea

Abstract:DesignofaninformationplatformofforestgermplasmresourcebankbasedonInternetofThingswas

edmobileinterconnection,sensors,

two-dimensionalcode,videosurveillanceandBeidou,informationplatformwithintelligentmanagementfunctions

ationplatformusedInternetofThings,bigdataandcloudservingtoachieveintegrated

managementofgermplasmresourcedatafromon-sitereal-timemonitoringtoclouddatamanagementandapplication

device.

Keywords:forest;germplasmresources;InternetofThings;informationsystem

随着信息技术的飞速发展和日益普及，视频监

控、定位，传感器和电子标签等技术得到广泛应用，

物联网已融入多个领域，推动生产与生活实现精准

化、高效化和智能化

[1]

。林木种质资源是林木育种

和改良的基础，也是国家重要的战略资源

[2]

。广西

壮族自治区林业科学研究院于2017年开始构建广

西国家林木种质资源库，已收集我国华南地区100

多个树种原生林木种质资源以及国内外引进的种

质资源，现保存了大量优良家系、优良无性系、特异

种质和优良单株。为提高种质资源库的种质保存

与创新能力，广西林科院应用传感器、二维码、视频

监控、移动互联及自动控制技术等构建广西国家林

木种质资源设施保存库立体传感监控网络，对接智

能信息管理平台，对种质资源库进行实时监测与调

收稿日期：2020-2-15

基金项目：广西科技计划项目（桂科AD17195056）；中央预算内投资计划项目（2017-450000-02-01-000800）；广西林业科技推广示范项目

（gl2019kt21）；广西创新驱动发展专项资金项目（桂科AA17204087-3）；国家科技基础条件平台国家林业科学数据中心（2005DKA32200-11）

第一作者：韦维（1982—），男，硕士，高级工程师，主要从事林业信息化和森林保护研究。

第2期

韦维，梁星星，何应会，等：基于物联网的广西国家林木种质资源库信息平台构建

231

控，实现了种质资源信息的高效管理，对广西林木

种质资源有效保存和开发利用具有重要意义。

库管理系统、生态因子管理系统、二维码标识系统

和视频监控系统等多个系统，构建设施保存库立体

传感监控网络，实现对种质保存环境的远程监控和

对资源引种、种质资源保存、环境因子和监测数据

的可视化管理。

平台总体架构包括5个层次，2个体系。感知层

由传感器及传感器网关构成，该层基于传感器技

术、视频监控技术和卫星定位技术等对林业主体、

客体及环境进行实时感知、识别与监测；数据层保

存感知层的传输数据，为平台提供重要数据支撑；

支撑层提供对应数据处理服务；应用系统层集成各

类管理系统，为各类业务提供一体化的管理服务；

展示层通过WEB和移动终端向用户展示整个平

台

[2-7]

（图1）。

移动端

1建设原则

广西国家林木种质资源库树种保存多，数据信

息量大，且不同环境条件对种质资源的保存情况和

评价利用有影响。由于种质资源数据管理具有特

殊性，广西国家林木种质资源库信息平台遵循易用

性、规范性、可靠性和扩展性等原则

[3]

，依据相关标

准开发，采用可视化界面管理，数据安全可靠且可

追溯，并具备扩展开发的能力

[2]

。

2总体构架设计

林木种质资源库信息平台集成林木种质资源

展

示

层

WEB端

安

全

与

综

合

管

理

体

系

应

用

系

统

层

种质资源管理系统

生态因子监测系统

二维码追溯系统

远程监控系统

标

准

规

范

体

系

地理信息系统移动管理系统

支

撑

层

数据共享服务

遥感监测服务

GIS通用服务

视频监测服务

资源目录服务

实时通讯服务

信息检索服务

安全认证服务

数

据

层

地理

数据

气象

数据

土壤

数据

视频

数据

引种

数据

种质资源库

数据

感

知

层

卫星定位

视频监控

红外感应装置

环境因子传感器二维条码

Fig.1

图1平台架构设计

Platformarchitecturedesign

3

3.1

主要功能设计

感知层功能设计

感知层运用环境因子传感器、视频监控、卫星

务、GIS通用服务、资源目录服务、信息检索服务、遥

感监测服务、视频监测服务、实时通讯服务和安全

认证服务等。

3.4

3.4.1

应用层功能设计

参考LY/T2192-2013

[8]

、LY/T2417-2015

[9]

，将

种质资源管理

定位、红外感应装置和二维码对资源库环境因子进

行实时感知，对进出人员进行实时监测，对进出车

辆车牌进行实时识别，精准定位保存种质。

3.2数据层功能设计

数据层由地理、气象、土壤、视频、引种和种质

资源库等基础库、业务库和三维模型库及数据管理

体系构成，为平台提供重要数据支撑。

3.3支撑层功能设计

支撑层负责整个平台的信息加工、数据处理、

数表分析和通讯服务等，为平台提供数据共享服

引种数据分为护照信息、分类检索信息、基本描述

信息、其他描述信息、保存单位信息和共享信息6大

类，并在此基础上细分管理。根据林木种质资源调

查方法

[10]

和各树种性状调查相关标准，管理和更新

种质资源库保存的每份种质的基础数据、定位数

据、管理措施、生长性状和经济性状等数据（表1）。

功能设置、种质资源生长性状与经济性状等指标可

根据需求单独设置。

232

广西林业科学

表1种质资源库的数据分类

Dataclassificationofgermplasmresourcebank

内容Content

树种、保存库等

经纬度、海拔、功能分区和行列等

树体、枝干、叶片、花和果等

材积和油脂等

抚育、施肥和移栽等

第50卷

Tab.1

类别Category

基础数据Basicdata

定位Position

生长性状Growthtrait

经济性状Economictrait

管理措施

Managementmeasure

4.1

4平台实现

技术实现

平台基于多层面向服务的架构（SOA）、领域驱

动设计及便于测试和扩展的体系结构，采用自主研

发的WebGIS平台，可支持二、三维GIS一体化。数

据库分为结构化数据库与空间数据分离库，结构化

数据库系统采用MYSQLCommunityServer（开源），

空间数据库为PostGIS（遵循OpenGIS规范）；服务端

通过面向对象的JAVA语言实现功能，搭建多层次

的系统架构；前端应用新一代互联网标准技术HT⁃

ML5及交互的图型化技术Unity3D展现。视频数据

总线。

4.2平台构成

根据业务需求，在平台构建种质资源管理系

统、生态因子监测系统、远程监控系统、地理信息系

统、二维码追溯系统、动物识别系统和移动APP，以

实现种质资源库的智能监控、数据来源的追溯和精

准管理（图2）。

传输基于RTMP协议，气象站数据传输基于RS-485

3.4.2

利用种质资源库部署的温度、湿度、光照、风

生态因子数据监测

力、风向和降雨量等传感器，通过移动互联网对生

态因子进行实时在线监测，并传输数据。

3.4.3

在种质资源库部署高清摄像头和红外感应装

远程视频监控

置，对种质资源保存库进出车辆、人员和保存状况

进行实时监控（表2）。

3.4.4

采用二维码技术对原地保存与资源库保存的

种质溯源

每份种质进行标识，通过扫码链接至平台。

Tab.2

名称Name

车辆识别Vehicleidentification

道路监控Roadmonitering

种质资源库监控Germplasmresourcebankmonitering

植株监控Plantmonitering

表2监控设备功能

Functionofmonitoringequipments

作用Function

监控并保存进出车辆数据

监控并保存主要道路通行车辆及人员数据

监控并保存一定范围内的影像数据

实时监控植株影像数据

数量Number

2

4

6

2

种质资源管理

大数据分析

地理信息

样地调查物联网智能感知动物识别系统管理

Fig.2

图2平台主界面

Maininterfaceofplatform

4.2.1

对实时传输回管理系统的温度、湿度、光照、风

生态因子监测系统

行处理，实时展示或按照一定周期（周、月、年）汇总

统计数据（图3）。力、风向、降水量、土壤湿度和负离子含量等数据进

第2期

韦维，梁星星，何应会，等：基于物联网的广西国家林木种质资源库信息平台构建

233

气象站布图气象站数据-大气温度气象站数据-大气湿度气象站数据-噪音气象站数据-风速

气象站列表

气象站数据-风向气象站数据-降雨量气象站数据-照度气象站数据-负离子

Fig.3

图3生态因子监测系统

Monitoringsystemofecologicalfactors

4.2.2

利用视频监控技术，实时监测种质资源库车

远程监控系统

植株，对接生态因子监测数据，有效提高种质资源

库监管、灾害监控和应急响应能力（图4）。辆、人员进出情况以及资源保存库状况，观测重点

Fig.4

图4远程监控系统

Remotemonitoringsystem

4.2.3

研发了物种管理、库区管理、生产管理、采集登

种质资源管理系统

资源保存库建库面积为533.3hm

2

，共收集热带和亚

热带速生树种、珍贵树种、经济林树种、观赏树种以

及竹藤5大类100多个树种5463份种质，其中物种

126份、种源161份、家系3178份、无性系1897份和

品种229份，该系统可对相关数据进行高效管理。

记、保存登记、调查数据管理、测定评价和调查指标

分类等功能，实现林木种质资源引种数据和种质资

源库的动态更新和统计（图5）。广西国家林木种质

物种管理库区管理生产管理采集登记保存登记调查数据测定平价调查分类

Fig.5

图5种质资源库管理系统

Managementsystemofgermplasmresourcebank

234

4.2.4二维码追溯系统

广西林业科学第50卷

修订（图7）。

4.2.6

二维码可对接种质资源管理系统，对植株进行

标识后，通过“林木种质资源管理系统”APP扫码实

现对种质资源库保存植株来源的追溯（图6）。

可根据用户需要，设置多因素对相关数据进行

数据分析系统

统计分析，生成相关报告。

5讨论

随着林木种质资源种类和数量的增加，传统种

质资源管理的局限性越发突出。物联网技术的快

速发展与应用，推动着基因资源的高效管理。通过

实践，基于物联网的广西国家林木种质资源库可实

现种质资源数据的精细化管理、环境因子数据的实

图6二维码追溯

Fig.6QRcode

时采集、种质资源库的远程实时监控，并可准确、快

捷地生成各类统计和分析数据，对种质资源的保护

和开发利用起到很好的支撑作用。下一步可集成

种质资源共享平台和造林管理系统，推动种质资源

的交流与交换，加快优质林木种质资源的创新与

利用。

4.2.5

移动管理系统是本平台的移动管理端，集成了

移动管理系统

种质资源管理系统的主要功能、调查轨迹记录和测

量功能等，可在野外调查时完成数据采集、记录和

调查

保存登记油茶调查

Fig.7

图7种质资源库移动管理系统

Mobilemanagementsystemofgermplasmresourcebank

参考文献：

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