第十三屆中國（徐州）國際園林博覽會園博園智慧園林管理平臺的搭建與應用研究

袁 丁 李重光 呂心如 燕曉賀 項 康

智慧園林是現代生態園林利用“互聯網+”的思維，結合大數據、云計算、移動互聯網、物聯網、3S技術等新一代信息技術開展的園林綠化數字化建設方式。第十三屆中國（徐州）國際園林博覽會園博園（以下簡稱徐州園博園）構建的智慧園林系統，從園林綠化管理和運營管理兩個角度的具體需求出發，把整個園區智慧園林管理平臺劃分為游客服務平臺和綜合管理平臺，實現了智慧服務、智慧養護和智慧管理三大功能，探討了構建園區園林綠化網絡感知、綜合監管、物聯智能、協同服務的智慧園林管理平臺的方法。該系統基于園博園這一場地的游覽性質，在園林綠化管控的基礎上突出游客服務功能，充分運用智慧系統提升游客體驗，旨在為相關園區的智慧建設提供實例支持，推動現代園林的健康高效發展。

智慧系統平臺架構；智慧服務；智慧養護；智慧管理；綜合監管

園林綠化景觀在城市中具有非常重要的作用，不僅體現了城市發展的面貌，還可以改善城市生態環境。園林管理已成為現代城市管理理念的核心內容，直接影響到城市居民的幸福指數與生活質量。隨著經濟社會的發展，園林綠化面臨著從“重數量”向“量質并重”，從“單一功能”向“復合功能”的轉變[1]，傳統的管理理念已不能適應現代園林的要求，出現數據整合性差、信息孤島等問題[2]，以新一代信息技術為核心的“智慧園林”應運而生，致力于運用互聯網、云計算、大數據等為現代園林管理提供更多的技術支持。

1 智慧園林概述

智慧園林是現代生態園林利用“互聯網+”的思維，結合大數據、云計算、移動互聯網、物聯網、空間地理信息（GIS）、遙感（RS）、全球定位系統（GPS）等先進技術，以網絡化、感知化、物聯化、智能化為目標，構建城市園林綠化立體感知、管理協同、決策、智能、服務于一體的綜合管理體系[3-4]，是對傳統園林管理模式和體系的全方位提升[5]。國外已經形成比較完善的智慧園林體系[6]，充分采用網絡地理信息系統和遙感等技術獲取數據，從多方位多角度對園區進行監測管理[7]。日常養護方面，通過監控分析園林植物的病蟲害信息，形成相應的地圖成果[8]，便于后續開展工作；古樹名木植保方面，建立“巡查—養護—復壯”的三位一體管理模式，增強相關維護工作的針對性，并建立相對完善的搶險機制。國內智慧園林理念也在蓬勃發展，揚州世園會智慧系統實現了園區管理的可視化、智能化、精細化和信息化[9]，武漢園博會中“大師園”之“月之園”和“缺園”的設計均體現了生態智慧園林的理念[10]。近年來開發的奧格園林管理系統以綠化工程系統為核心，實現了園林信息的統一與共享，可以對苗木信息進行實時更新，為相關決策提供參考。

從行業管理要求角度，《城市園林綠化評價標準》（GB/T 50563-2010）中，明確將“城市園林綠化管理信息技術應用”作為等級考核指標，要求建立城市園林綠化數字化信息庫、共享平臺、監管體系[11]；住房和城鄉建設部印發的《國家園林城市系列標準》也將“城市園林綠化管理信息技術應用”作為基本指標之一[12]。目前園林資料數字化工作已普遍開展，相關的規劃設計、苗木信息等數據均統計入庫，但不同區域之間仍然缺乏互通互聯，不同行業之間也缺乏數據共享機制，出現重復性建設現象，城市園林信息管理面臨著數據現勢性、管理動態性、應用廣泛性、內容詳細性等方面的困難[13]。針對上述新問題、新形勢、新要求，通過現代信息技術融合應用，打造智慧園林體系平臺，提高園林綠化養護、管理、服務的精細化管理水平，是現代園林發展的必然之路。

2 徐州園博園智慧園林管理平臺的搭建

2.1 建設意義及必要性

2016年1月，徐州正式被國家命名為國家生態園林城市，但相關園林綠化管理方式還存在諸多問題，相關綠化信息不通暢、統計不完善，園林養護和監管壓力與日俱增。第十三屆中國（徐州）國際園林博覽會作為住建部與地方政府主辦的綜合性大規模國際園林博覽會，是展示園林發展進步水平、促進國內外相關交流、引導現代園林發展的國家級行業盛會[14-15]，對于園林行業的新技術、新工藝具有非常強的試點作用。目前關于智慧園林系統的研究日益增多，但多集中應用在監控數據、綠化管養等方面，在智慧服務方向尚待開拓，在園林博覽會等大型展會上的應用實例較少，因此結合徐州地區園林綠化發展現狀，在徐州園博園中開展智慧園林管理平臺的搭建，打造“智慧園博”，對于促進當地智慧園林的發展，優化園林管理模式具有重要的引領作用。

2.2 建設特色及作用

園區內利用智慧系統建立苗木信息數據庫及綠化檔案，并制定統一的建設標準，通過數字化手段使不同區域不同部門的信息實現交互，相關資料可以隨時調用和分享，打破信息孤島，建立聯動共享的管理平臺，對于園區內綠地量化統計和重要節點分析起到重要的輔助決策作用，也便于管理人員對相關有價值的數據進行二次開發。

2.3 應用對象及范圍

徐州園博園總面積205.05 hm2，其中可建設用地面積136.03 hm2。其智慧系統服務對象分為游客服務和園區綠化服務兩方面，綠化服務對象為園區內可建設用地內的各類綠地，不涉及園區紅線外部區域。游客服務對象涉及園內園外兩個維度，針對園區內游客提供智慧導覽互動等項目，在園區外則通過平臺小程序、公眾號等端口，將園區開放時間、客流量等各項實時參數發布給游客，便于游客制訂游覽計劃。

3 徐州園博園智慧園林管理平臺技術框架

以徐州園博園園區內部綠化數據為基礎，基于統一的數據平臺，通過智能分析將數據按照管理、服務的維度進行整合，從園區管理者、游客、政府職能部門各自需求出發，構建智慧園林基礎平臺（圖1）。

1.徐州園博園智慧系統平臺架構

（1）交互服務層。通過智能終端APP、微信公眾號、微信小程序、Web端4個服務端口，面向園區管理決策層和游客提供數據查詢和分析服務。

（2）業務應用層。業務應用層是整個園博園智慧系統運轉的核心，包含園區移動應用端服務子系統、官網及移動端票務管理子系統、場館預約服務子系統、智慧導覽導航子系統、園林綠化智能管理子系統、應急管理子系統、人員身份識別子系統、綠化數據分析共享子系統等。

（3）應用支撐層。量身定做打造兩大應用平臺：游客服務支撐平臺、綜合管理支撐平臺。兩大平臺前端應用獨立、后端聯系緊密。通過統一的共享數據平臺確保各平臺的數據來源一致性、收集完整性、提供實時性。各需求方通過智慧系統能及時獲取相應信息反映問題，系統快速為各方作出回應并提供解決方案。

（4）數據層。數據層是智慧園林平臺的基礎，包括園林綠地基礎數據、游客流量數據、電子地圖等，通過云平臺支撐數據計算服務，明確園區數據結構及相關邏輯應用。

（5）網絡層。涵蓋園區Wi-Fi、4G/5G信號、光網絡、物聯網等元素，共享利用已有的網絡資源、存儲資源等基本運行環境以及指揮中心大屏等終端設備。

（6）感知層。綜合運用環境傳感、人臉識別、脈沖圍欄、智能芯片等技術手段，動態采集園區綠化分布、園林規劃、植物配置、現場視頻等信息數據。

4 徐州園博園智慧園林管理平臺建設具體應用內容

依據智慧園林平臺的建設發展現狀，結合徐州地區的實際情況，徐州園博園智慧系統按照游客服務支撐平臺和綜合管理支撐平臺來搭建，每個平臺包含若干子系統，游客服務支撐平臺以智慧服務功能為主導，綜合管理支撐平臺以智慧養護和智慧管理功能為主導。

4.1 游客服務支撐平臺

該平臺主要用于實現整個園區的智慧服務功能。憑借園區管理部門的資源優勢，充分落實“互聯網+”的管理理念，推動園區信息系統的橋梁搭建，涵蓋園區移動應用服務、官網及移動端票務管理、場館預約服務、智慧導覽服務等子系統，以游客體驗為核心，集合園區展示資源和當地旅游資源，整合“游購行食住娛”等旅游6大要素的海量信息，構建園博會智慧服務體系，為游客提供隨身、隨地、隨時的移動信息化服務。

智慧服務包含公共服務、智慧體驗、導覽互動三個模塊。通過統一的應用服務界面，提供公眾號、小程序、輕應用、App、官網等多種方式，實現各種終端應用的聚合。

4.1.1 公共服務

（1）智慧查詢系統。針對園區無人售貨車、智慧廁所、場館熱力圖、停車場等必要設施提供多維度的智慧查詢，可在線查詢無人售貨車實時位置、智慧廁所實時使用情況、園區內部實時人流熱力圖、停車場實時車位等。實現在線購買零售產品、監測廁所環境指數、場館預約等功能，從根本上滿足游客深層次的游覽服務需求。

（2）公共廣播系統。園區廣播系統分布在整個園區室外區域，系統建設規模為80個350W功率放大器、125個草坪音箱、86個室外音柱、44個IP音柱。按間距80～100 m設置，其中智慧路燈上采用音柱，其余采用草坪音響。設置“背景音樂、園區管理、尋址播放、緊急疏散、語音導游”于一體的智能廣播系統。

（3）環境監測系統。在懸水湖畔、呂梁閣林區附近各設一處環境監測點，懸水湖設置一處水文監測點。采用物聯網傳感器對園區溫度、濕度、PM2.5、PM10、負氧離子、水體pH值、水溫、濁度、電導率、溶解氧、氨氮等環境參數實施監控，并通過信息發布系統發布至各級平臺，為游客生活休閑提供便利參考。

4.1.2 智慧體驗

（1）智慧存包柜。在游客服務中心設置一套存包柜，包括一個主柜和四個副柜，以微信作為媒介，用戶授權、收費、認證，開箱操作都可通過微信服務號來實現，用戶通過微信掃描柜子上的二維碼，即可完成開箱操作（圖2）。

2.智慧存包柜工作流程圖

（2）智慧廁所。在園區設置10處智慧廁所，通過紅外探測技術、氣體探測技術、大數據分析處理技術等，將各種感知技術融合，打造公園特色的智慧衛生間，并與智慧園博系統對接，提供游客服務和園區管理功能（圖3）。

3.智慧廁所功能示意圖

（3）智慧垃圾桶。在園區主動線上設置4桶式智慧垃圾桶，間距150 m，約15組，采用太陽能供電和NB-IoT方式進行通訊，支持垃圾桶精確定位、感應開門、故障上報、滿溢通知等。所有智慧垃圾桶均具有溫度檢測功能(可提前預知箱體內是否存在火源)，滿載警示預警，垃圾稱重功能，這也提高了公共設施的安全性能，同時提升了保潔人員工作效率。（圖4）。

4.智慧垃圾桶示意圖

（4）智慧座椅+步道。座椅除了基本的休息功能外，加入Wi-Fi、無線/USB充電、藍牙音響等擴展功能，滿足游客休憩的需求，增加休息區、互動區、健身區等的使用率。座椅可利用太陽能進行供電，夜晚微光條件下可自動點亮LED燈照明。在傳統健身步道的基礎上，融合人工智能、物聯網、移動互聯網等高新應用技術，可安全有效地收集運動信息數據（圖5）。智能步道起點、中間點、終點分別設有人臉識別桿，完成注冊后，公眾無需佩戴硬件設備，在步道內進行運動即可通過人臉識別技術實現自動記錄運動數據。終點處還設置智能步道排行榜，展示單圈最快速度，累計運動時長，累計運動里程排行榜等數據。公眾通過關注公眾號或在排行榜屏幕處刷臉均可獲取自己的運動數據（圖6）。

5.智慧座椅示意圖

6.智慧步道示意圖

4.1.3 導覽互動

（1）旋轉展示屏+導覽屏。根據園博園分區功能規劃，在主要區域連接交匯處及游客服務中心設置5臺導覽屏，提供智能語音導覽、景點路線導覽、園區及周邊特色景點、各種多媒體展示等服務。在美食廣場設置三層旋轉屏，用來發布接待歡迎詞、園區介紹、宣傳展示、溫馨提示、各類生活信息、安全常識等，讓游客、員工和特定人群更直接、主動地獲取各類公園信息。

（2）AI互動科普。針對兒童這一特定人群，設置AI和體感互動技術滿足其認知，孩子可通過近距離感應及語音交互兩種方式觸發機器人進行科普內容講解，同時還可以語音問答關于天氣、講故事、國學、算數等問題。

4.2 綜合管理支撐平臺

該平臺主要用于實現園區的智慧養護和智慧管理功能，涵蓋園林綠化智能管理子系統、應急管理子系統、人員身份識別子系統、綠化數據分析共享子系統，針對園區綠化養護、人員流動等問題開展動態監督考核管理。園區指揮中心設置應急指揮管理平臺，實現園區各類數據的實時監控查詢（圖7），以應對突發事件，確保整個園區的流暢運轉。

7.應急指揮管理平臺大屏圖

4.2.1 智慧養護

針對傳統園林養護方式中出現的問題，以設置在園博園內徐派園林園為試點，運用“互聯網+”思維和物聯網、大數據、智能視頻分析、信息智能終端等技術，實現土壤墑情、智慧灌溉、病蟲害預測、智能割草等功能，解決園林養護中由于不同種類植物特性差異化、養護成本高[16]、針對性實效性低[17]等難題，實現園林養護智能化。

（1）智慧噴灌。針對園區6.8 hm2草坪實施智慧灌溉。通過環境監測器、土壤溫濕度傳感器等監測到周圍環境參數，將數據傳到云端，通過云端系統及數據模型下達策略至控制器，通過控制器、電磁閥控制單獨的噴頭（變頻器、恒壓閥、管道等硬件設施），整個過程無需人工參與（圖8）。

8.智慧噴灌系統流程圖

（2）土壤墑情。通過物聯網技術對土壤溫濕度、水分、pH值、土壤/肥料/植株/煙葉養分、重金屬成分以及空氣溫濕度、光照度、降雨量等多維信息實時感知，有效支撐養護中不同種植物的灌溉和施肥策略（圖9）。

9.土壤墑情系統配置

（3）病蟲防治。病蟲害防治是傳統園林管理中的難題，在園區設置4套智慧蟲情監測系統，包括集蟲箱和接蟲箱，通過遠紅外蟲體處理，保證蟲體完整性，通過遠程視頻進行蟲體辨別、病蟲害治療前后影響對比，并結合地區歷史大數據分析進行病蟲害預警防范（圖10）。

10.病蟲防治系統

（4）智能割草。設置8臺AI割草機器人，對園區4 hm2草地進行養護，每臺工作區域約5 000 m2。采用智能方式重新定義草坪的維護，為草坪提供細致的打理和守護，高頻剪草、標準化作業，替代傳統人工割草，設置便捷、簡單易用、環保高效（圖11）。

11.AI割草機器人

4.2.2 智慧管理

（1）園林綠化信息管理。園林綠化信息管理平臺是智慧管理的基礎平臺，通過園區綠化、花木植被的信息矢量化來進行相關的屬性分析和檢索[18]。徐州園博園智慧系統接入了園區基礎空間數據、園林監管數據、綠地感知數據，同時實現綠地規劃、植被現狀、養護巡查、環境傳感等一系列數據的收集、校準、核對、歸檔工作，形成圖、數、表一體化的園林綠化信息一張圖展示與查詢。

（2）園林綠化設計管理。徐州園博園整體規劃設計圖紙以Autocad、Photoshop、Sketchup、Lumion等形式分別保存。通過相關平面圖紙、三維模型、虛擬動畫的交流與展示，從設計角度整合園區概念方案，為園區未來的產業發展情況和景觀提升做好備案。智慧平臺中的植物系統可以實現園區植物信息的動態導入，隨機對園區植物進行檢索和更新。此外可以運用3S技術分析土地性質和環境，進而根據實地環境去進行植物配置，達到“適地適樹”的效果，便于植物設計的整體把控和后期的養護工作。

（3）園林綠化綜合監管。園區管理人員可以調取信息管理平臺的綠化數據進行信息在線審核、批復，實現遠程監管；群眾可以通過信息管理平臺提出建議，參與園區管理，實現社會輿論監督，為園林景區決策提供意見參考，提高園區綠化整體管理效率。

基于指揮中心大屏圖劃分園林養護區域，動態導入養護人員的位置和工作情況，便于管理人員對養護工作進行監督指導，實現園區管理的品質化和精細化。園區布置99臺400 W像素攝像機，采用視頻監控方式，對園區望山依泓、清趣園等重要節點的園林建筑、植被花境等進行實時監控。同步設置對應的傳感設備，進行“四情監測”，動態獲取園區綠地相關環境指標，為相關管理、養護及考核工作提供依據。

植物展示方面，在園區內選取特色植物進行掛牌處理，銘牌上注明植物所屬類別、科屬、生長習性、拉丁學名等要素，并配有二維碼供游客在游園過程中“掃一掃”獲取植物詳細信息。

5 討論與結論

近年來，經濟社會不斷發展，科技創新日新月異，人們對美好生活的向往意愿越來越強烈，對園林綠化建設也提出了更高的要求，專業人員在開展園林建設時要利用現代化信息技術，引入智慧園林理念，用智慧的手段將園林景區打造成互通互聯、開放共享的游憩平臺[19]。上海世博會、花博會都運用了智慧系統進行相關場館展示、花卉科普，北京世園會也充分體現了生態智慧的特色。

位于徐州銅山呂梁風景區的徐州園博園（圖12），利用自身的風景園林特性為智慧園林管理平臺的搭建提供了得天獨厚的地勢條件。此次園博會作為一項國際級的大規模園林盛會，其智慧系統功能也并非單一的綠化管控或服務游客，需要將兩者結合起來。在園區內搭建智慧園林系統，既要考慮到園區綠化種植栽培、灌溉培育等問題，針對徐州地區傳統園林管理方式作出優化更新，又要從游客導覽角度，進行信息查詢、推送發布等事項以提高游客體驗。目前該系統在園區智能灌溉和園林管理方面發揮著重要作用，有力推進了園區綠化管理智能化，但智慧服務方面多應用在展會期的游客導覽互動階段，對于展后的維護管理、票務服務等方向，還需根據人員流量等相關參數進行動態調整和二次開發。

12.建設中的徐州園博園（楊全德 攝）

徐州園博園智慧園林管理系統以園區實際情況為出發點，全方位將“互聯網+”思路融入到園林建設的方案中，打造了相關智慧平臺，充分運用系統的交互服務板塊，實現了信息的互聯互通、開放共享。智慧服務模塊滿足了游客需求，最大化地發揮園林游憩功能；智慧養護和智慧管理模塊保證了園林養護、綠地規劃的智能化效果，管理者可通過綜合管理平臺隨時查詢園區相關綠化數據，為新增綠地節點建設和景觀提升提供科學決策，降低了人力物力成本，對日后園林博覽會的籌辦建設和城市綠地的智能化、可持續發展具有很強的借鑒意義。

注：文中圖片由第十三屆中國（徐州）國際園林博覽會園博園現場指揮部提供。