智慧化園林灌溉綜合管理系統的應用探討

徐振東

（重慶市沙坪壩區公園管理中心 重慶市 400000）

隨著社會經濟和城市建設的快速發展，人們對周邊環境的要求逐步提高。在城市品質提升及節約型園林的大環境下，如何滿足人們對公園景觀的高要求，同時做到高效與節約是園林人不斷探索的方向。我國目前有110 個城市處于缺水狀態，水資源利用的高效與節約是園林人要思考的問題。重慶屬山地環境及亞熱帶季風型氣候，經多年數據分析，公園用水主要是園林灌溉用水。本文將從園林灌溉的角度探討智慧化灌溉的構成及應用。

1 傳統園林灌溉與智慧型灌溉模式及特點

1.1 傳統園林灌溉

傳統灌溉灌水量大，灌水不均勻，對土地沖擊大，容易造成土地土壤和肥料的流失。作物長期處于水量過多的狀態，易引起植物根部的病害或澇死；易造成土壤板結，不利于根系的呼吸和土壤中養分的運輸；還可能造成次生鹽堿化。同時灌溉使用勞動力約占整個園林生產活動的2/5，需要大量的人力，對于我國這種已過人口紅利期的國家而言，意味著巨大的人力投入和成本。隨著老齡化的加快和勞動人口的持續減少，人工成本還會加速遞增。

1.2 智慧型灌溉

智慧化園林灌溉綜合管理系統利用現代計算機控制技術、無線通信技術、傳感器技術，并結合園林景觀的供水需求建立綜合信息化管理平臺，以科學合理的灌溉計劃及土壤墑情進行自動灌溉，讓管理有方利用有度、使用有效，讓園林灌溉真正實現全過程的精確管控。通過智慧化園林灌溉綜合管理系統的建設，將會顯著提升園林灌溉檔次，提高灌溉區域內水資源利用的綜合管理水平，提高灌溉設備的運行效率，提高管理人員的工作效率，有效降低了區域內的管理成本和生產成本，最終達到節水、節能、增效的管理目標。

2 智慧型灌溉的系統

2.1 系統功能

智慧化園林灌溉綜合管理系統能夠精確管理灌溉流程，對植物進行合理灌溉，有效提高用水效率；減少人工投入，讓管理者從灌溉中解放出來，實現節水增效；實現遠程管控，大幅降低管理成本，讓全過程的管理成為可能；長期自動記錄、統計、分析灌溉數據為實現精細園林提供支持；智能分析植物長勢、天氣、土壤墑情指導灌溉并逐步實現智能化灌溉。

2.2 系統構成

智慧化園林灌溉綜合管理系統由智慧云端服務器、物聯網網關和現場智能監控單元三部分組成。智慧云端服務器利用云計算和物聯網技術，進行整個系統的數據分配和策略調配，它總覽整個自動化灌溉情況，灌溉區域的用水、灌溉實施監管和控制，同時能夠進行數據分析和灌溉決策。物聯網網關通過internet 網與智慧云端連接，實現數據交互、協議轉換，和本地存儲（策略和日志）的作用。現場智能監控單元由無線土壤水分傳感器和無線灌溉節點（含電磁閥）組成，共同組成一個現場監控的回路，用于實際的墑情感知和操作控制。部分偏遠地區可能會選擇智能中繼設備進行型號放大。系統為B/S 架構，管理者可以通過任何可以連接外網的移動終端或者電腦進行遠程查看和操作，實現真正意義上的智慧園林。

圖1 智慧化園林灌溉綜合管理系統系統結構

2.3 系統平臺

智能化園林灌溉控制系統平臺的核心單元主要由智能采集，智能控制和智能決策三部分組成，通過完整的體系化架構，實現安全、高效、穩定的業務系統，通過后臺數據分析，更能人性化提供給監管人員不同形式的數據展示方式，利于數據統計和場景分析，見圖2。

2.4 系統設備

智慧化園林灌溉控制系統的設備構成主要分為：智能網關設備、中繼設備（選配）、智能無線土壤水分傳感器、無線智能電磁閥控制器、電磁閥以及相應的配套設施構成。

2.5 系統結構

圖2 智能化園林灌溉控制系統平臺拓撲

采用了可以無限擴展的開放式架構思路，并采用先進的集木式構建。整個系統由多組集群控制單元組成，每組集群控制單元管理一片區域，每一個片區由多臺控制器、電磁閥、傳感器組成。因此可以根據管理者的需求，方便快速地組建智慧化灌溉系統。管理者只需增加各級控制設備的數量即可實現整個系統的無限擴容。隨著系統容量越大，平均投資成本愈低，生產效率也越高。整體系統主要特點：系統模塊化、層次化設計，以提高效率，增加可維護性，便于擴展；靈活的硬件配置，管理者可以任意升級、更換被控硬件設備，而不需要更換軟件；人機界面友好，實現灌溉過程的無人值守，減少人員的工作強度，提高灌溉效率；抗電磁干擾的能力強，保證系統在野外強電磁干擾的惡劣環境下能可靠地運行；故障自動檢測功能，提高系統的健壯性，各種設備的布局要求美觀。

2.6 系統應用

智慧化園林灌溉綜合管理系統試點于重慶平頂山公園在玉蘭寨片區，該片區共布置9 個電磁閥控制節點，根據取電方便原則就近路燈取電（路燈白天不供電晚上供電，白天設備利用太陽能鋰電池供電，晚上用市電，兼顧不飽和鋰電池充電），每個電磁閥附近根據地形選擇土壤水分采樣點進行在線數據采集，形成控制回路。經2 年的實踐，該區域數據與歷年傳統模式同期數據分析后發現，平均用水量下降約40%，節約人工成本約5 萬余元。

3 結束語

通過實踐發現，智能化園林灌溉系統在園林灌溉中起到的節水效果良好，而且植物的長勢也良好，還大大的減少了人力資源。它便捷的操作，直觀的數據分析，切實有效的控水節水，是智能化節約型園林的新嘗試。