園林機械在深圳市公園應用中的適應性研究

摘要" 為了提高公園園林機械化水平，逐步推動公園綠地的低效能、環境污染型園林機械向安全環保、智能高效園林機械發展。利用樣地調查、數據統計分析、測試調研等方法，對深圳市公園常用的園林機械的應用情況進行了適用性分析。結果表明：深圳市公園機械以燃油機械為主，新能源和智能化機械水平相對較低。從機械效能的角度，燃油機械適用性較高，但是在運行成本、操作舒適性、低碳環保、安全可靠性、維護與保養方面等適用性指標上新能源機械適用性較高。智能清掃機器人與人工效能相比具有明顯的優勢。新能源和智能園林機械的運用將會是提升園林機械適用性的重要方向。

關鍵詞" 園林機械；公園應用；適用性

中圖分類號" TU986.3+2" 文獻標識碼" A" 文章編號" 0517-6611（2024）05-0216-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.05.051

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Study on Adaptability of Garden Machinery in Park Application in Shenzhen City

LI Guo-jian，JIANG Hui，CHENG Rui et al

（Shenzhen Square Ecological Environment Co.， Ltd.， Shenzhen，Guangdong 518035）

Abstract" In order to improve the level of park garden mechanization， gradually promote the development of inefficient and environmentally polluting garden machinery in park green space to safe and environmentally friendly， intelligent and efficient garden machinery. The application of garden machinery commonly used in Shenzhen park was analyzed by means of sample land survey， data statistical analysis and test investigation. The results show that the park machinery in Shenzhen is dominated by fuel machinery， and the level of new energy and intelligent machinery is relatively low. From the perspective of mechanical efficiency， the applicability of fuel machinery is higher， but the applicability of new energy machinery is higher in the applicability indicators such as operating cost， operating comfort， low-carbon environmental protection， safety and reliability， maintenance and maintenance. Intelligent cleaning robots have obvious advantages over manual cleaning operations. The application of new energy and intelligent garden machinery will be an important direction to improve the applicability of garden machinery.

Key words" Garden machinery;Park application;Applicability

基金項目" 深圳市公園管理中心“深圳市公園園林機械應用指引”。

作者簡介" 黎國健（1974—），男，廣東深圳人，高級工程師，碩士，從事園林工程與養護研究。

*通信作者，中級工程師，碩士，從事園林工程研究。

收稿日期" 2023-08-08；修回日期" 2023-09-04

園林綠化管養作業是保障公園綠地景觀環境效果的重要手段。作為一項繁重而又煩瑣的系統工作，提高園林機械化水平，提升園林機械在公園的適用性顯得尤為重要。公園綠地作為城市綠地的重要類型，具有多種綠化形式和相對豐富的景觀層次，對于管養的技術水平要求較高，需求也呈多元化趨勢。公園的園林機械化水平在一定程度上反映了管養的技術水平。該研究分析深圳市公園的園林機械應用情況和適應性，旨在為提高公園園林機械化水平提供建議，為新型園林機械引進提供依據，提高園林工作的效率和質量，并確保機械的合理使用和投資回報。

1" 公園機械類型

園林機械是指園林生產各項作業中使用的各種作業機械的集合［1］。公園的園林機械以滿足公園綠化管養為目標，從廣義上按照使用用途主要包括草坪管養類、喬灌草修剪類、植保施肥類、苗木更新種植類、綠化廢棄物處理類、保潔類、其他綠化管理類。目前我國園林養護機械在新能源動力方面也有了初步的運用，主要是便攜、輕小型戶外智能電動園林機械［2］，比如割灌機、綠籬機、吹風機、鏈鋸、智能清掃機器人等［3］。智能清掃機器人是指具備智能感知決策、視覺檢測識別、自主路徑規劃等核心技術，利用先進無人駕駛技術實現高精度自動化清掃作業的智能清掃設備［4］。按照動力類型來分，園林養護機械分為燃油動力、交流電動力、直流鋰電動力。其中交流電動力園林機械利用外接電源作為動力來源，直流鋰電動力園林機械利用便攜式電池作為動力來源。目前直流鋰電園林機械的便攜式電池主要為鋰電池。新能源動力也主要是指直流鋰動力。鋰電池作為一種新型的化學電源，具有工作電壓高、比能量大、自放電小、循環壽命長、無污染等突出優點，能夠滿足人們對便攜式機械所需要的電池小型輕量化和環保的雙重要求［5］。隨著新能源技術的不斷發展，現已廣泛用于便攜式林業機械和園林機械。

2" 研究區域與方法

2.1" 研究區概況

選取10座園林機械比較豐富且具有代表性的公園，覆蓋了深圳市6個行政區，公園類型包含自然公園、城市公園和社區公園共3種，市屬與區屬公園各5座，見表1。

2.2" 研究方法

通過樣地調研、數據統計的方式分析深圳市公園機械應用現狀、常見園林機械的適用性、新能源與燃油機械成本與效能綜合對比。通過機械測試方式進行智能機械與人工效能比較。該次選取的新能源機械電池滿足沖放1 000次，無特殊情況默認可以使用3年；效能通過單次持續作業時間和功率為基準；新能源機械單次持續作業時間以充滿電持續作業時間為準，時間均為平均時長。

3" 結果與分析

3.1" 深圳市公園機械應用現狀

3.1.1" 各公園園林機械應用差異較大，整體以燃油機械為主，新能源和智能化機械水平相對較低。

根據10座公園調研數據統計，各公園整體以燃油機械為主，新能源和智能化機械水平相對較低。新能源機械占所有機械總數的平均比率僅為3.45%，燃油機械占比為75.00%，交流電動力占比率為21.55%。不同機械類型的動力差異也較大，新能源機械主要集中在草坪管養和喬灌草修剪的小型機械類別，而直流電動力機械主要是電動高壓清洗車、電動保潔車、電動打藥機等類型機械占比較大。同時，不同公園機械動力的差異性較大。其中，香蜜湖公園基本實現了低碳機械的園區覆蓋，逐步淘汰了燃油機械的使用，是新能源機械使用率最高的公園。洪湖公園、蓮花山公園、深圳灣公園電動力機械占園區所有機械數量的比率均在35.00%以上。而園博園公園還未使用新能源機械，電動力機械僅占園區所有機械總數的5.90%。部分走在前列的公園如香蜜公園、深圳灣公園、蓮花山公園等近年均引進了無人掃地車、無人剪草機、智能垃圾箱等智能化機械。從整體來看，燃油機械因其動力充足、持續作業時間長、工作效率高，依然在公園機械中占據絕對的優勢。但是由于燃油機械污染性強、噪聲大、維護與保養較麻煩、操作舒適性較差、燃料管理存在風險等問題，在新能源技術的不斷進步的情況下，引進安全環保、智能高效的新型機械，是提高機械的適用性的重要方向。

3.1.2" 從機械效能的角度，整體機械適用性較高，同時也存在機械閑置，部分機械效能比較低還有待改進。

從機械效能的角度，目前深圳市公園以燃油機械為主導，整體機械適用性較高，園林機械配置基本合理，能夠滿足日常公園管養的需求，同時也存在少量機械被閑置的現象。如大型樹枝粉碎機使用頻率較低，需定期維護，而返修難度大、成本較高，且大型樹枝粉碎操作對場所要求和防火安全要求較高，因此限制了該類機械應用推廣，導致部分公園選擇外運綠化垃圾而使得粉碎機閑置。部分機械對場景要求較高，如坐騎式草坪車的作業區域必須是平坦且開闊的草地，而在一些樹木穿插密集、有陡坡的草地則無法使用。與草坪專業修剪類機械相比，喬木修剪一直是困擾公園管養的難題，特別是高大的棕櫚類植物葉片的修剪還比較傳統，部分采用加長竹竿綁定刀具人工修剪，或在有作業操作面的地方通過高空平臺車進行輔助修剪。高枝油鋸負重操作難度大要求較高，且修剪的高度有限，難以滿足大型喬木日常管養作業。同時灌木修剪主要依靠人工手持機械操作，不同造型的植物修剪效果與人工的操作水平密切相關，其修剪的美觀度、完整等很大程度上由修剪人員的修剪技藝的熟練度決定。其中一個重要的因素在于目前的園林修剪類機械較為單一，機械修剪的造型靈活性較低，造型功能比較單一，整體機械效能還有待改進提升。影響綠籬機工作效率的因素較多，如割刀的特性、植物粗細纖維的物理屬性、切割方式方向、切割的速度、刀具與枝條的相對位置等，所以在綠籬機的調變速裝置、升降裝置和多元化修剪等技術還需不斷改進和升級，確保機械效能的提高［6-7］。

3.1.3" 部分管養工作以勞動密集型作業為主，整體機械化程度不高。

根據調研，綠地保潔是公園勞動力最密集的作業內容，目前公園養護分組主要分為綠化組、修剪組及保潔組。當前園林養護人員年齡主要集中在50歲左右，大部分公園為男女比例均衡。修剪組養護工人絕大部分為男性，保潔組養護工人以女性為主。當前園林行業面臨人口紅利消失、勞動力成本提高、勞動力老齡化趨勢嚴峻的時代，提高勞動密集型作業的機械化程度也迫在眉睫［8］。隨著無人掃地車、智能清掃機器人、智能垃圾桶等相關新型機械的研發與推廣，未來這部分勞動密集型作業將得到較大的改善。所以，基于實際工作的機械使用痛點，并根據場景需要進行機械的配備才能發揮機械最大的價值，提高機械使用效率，有效替換人工作業，從整體上提升公園機械化應用程度、先進程度。

3.2" 常見園林機械適用性情況

園林機械的工作效能是考核機械適用性的重要指標，從使用者的角度，體現在機械是否能夠有效地完成工作。為了提高機械的使用價值，根據調研結果把常見園林機械分為使用頻率高但不實用、使用頻率低但很實用、使用頻率高也很實用、使用頻率低也不實用4種情況，同時分析機械的適用場景，為機械的合理使用提供參考。其中適用場景主要考慮機械的操作對象、操作空間、機械使用要求［9］，見表2。

從表2可以得出割灌機、手扶式割草機、雙刃綠籬機、單刃綠籬機、背式電動打藥機、高壓清洗車、垃圾清運車、吹風機、無人掃地車、駕駛式掃地機為各大公園使用頻率高也很實用的機械，占所有機械種類的40%。部分有場景限制的機械如方向盤草坪車、智能剪草機器人屬于使用頻率高但不實用的機械，占比較小，為8%。使用頻率低但很實用的機械種類是11種，占比最大，達到了44%。而使用頻率低也不實用的機械為樹枝粉碎機、吹吸機，占比為8%。實用性都高的機械為使用頻率低但很實用和使用頻率高也很實用兩類，占表中所有機械比例的84%，這也說明了目前公園常見的機械在工作效能方面適用性較高，在適宜的場景下基本能夠滿足日常管養工作。

綜合現場實際調研情況，不同的機械適用性情況與很多因素有關，除了機械本身的實用性，還與公園的用地場景條件、操作對象有關。深圳市公園分為自然公園、城市公園、社區公園，不同類型的公園環境對機械的使用有一定的限制。自然公園普遍多崎嶇路面和山林，地勢條件較差，在不平坦的區域，高空修剪平臺車、方向盤草坪車、智能剪草機器人等使用嚴重受限。而不同的草坪類型也需要選擇不同類型的機械，才能發揮機械的最大價值。根據實踐經驗，不規則的草坪以及面積lt;100 m2的草坪一般使用割灌機。1 000 m2以上平坦的區域才考慮使用大型的草坪修剪車。人流較多的公園，噪聲大的機械使用也受到了一定的限制，比如燃油吹風機。所以在滿足基本功率的前提下，部分小型的續航能力較強的新能源機械的需求也會日益明顯。非日常常規作業的打孔種植機、油鋸、背負式噴霧噴粉機等使用頻率相對較低，而大部分打藥機是病蟲害出現或者針對季節性的工作事項而使用。使用頻率低且實用的機械應選擇維修保養比較簡單的類型，相比燃油機械，新能源機械在維修保養方面比較簡單，主要是電池的保養。

3.3" 新能源與燃油機械成本與效能綜合對比

根據機械適用性評估指標，篩選出目前比較常見的新能源機械與傳統燃油機械進行綜合對比。從成本和效能方面選取普遍比較關注的購買成本、運行成本、持續作業時間、功率4個指標，見表3。

隨著社會經濟的發展，人們更加關注環境質量，綠色發展、可持續發展理念不斷深入人心，對于公園環境也提出了更高的要求。從生態理念設計角度，園林機械的人性化設計、生態環保性能也是考慮機械適用性的重要方向［10］。傳統燃油園林機械因其廢氣污染嚴重、噪聲污染大、油耗大等問題也面臨著不斷的質疑。根據調研結果，深圳市園林機械整體適用性較高主要體現在燃油機械的工作效能方面。而燃油機械在運行成本、操作舒適性、低碳環保、安全可靠性、維護與保養方面相較于新能源機械具有明顯的缺陷。新能源園林機械是基于鋰電動力技術，相較于傳統的以燃油動力驅動的園林機械產品。從養護作業人員角度，新能源機械重量輕、噪聲小、振動小、操作簡單，在機械的安全性、舒適性、低碳環保方面有很明顯的優勢，而且維護保養比較簡單，操作難度也較低［11］。目前新能源電池續航能力和工作效率也是影響其推廣的關鍵問題。由表3可知，在相似功率的條件下，按照全年工作6個月，每天4 h，全年720 h計算比較。新能源割灌機單次充滿電可以持續作業約45 min，3年電費2 190.24元。為了保證工作效率需配備2塊藍牙電池包合計2 700.00元。綜上，新能源割灌機3年操作運行的成本共計4 890.24元，燃油割灌機3年油費13 128.00元。3年油費遠遠超過了新能源的電池包和電費。如果加上燃油機3年日常維修保養的費用，運行成本高的劣勢更加明顯。同理綠籬機、吹風機、鏈鋸以相同的計算方式得出，在3年的總成本中，新能源機械占據了比較明顯的優勢。新能源綠籬機在3年的運行成本上比燃油機節約6 761.23元，新能源吹風機在3年的運行成本上比燃油機節約7 955.76元。新能源鏈鋸在3年的運行成本上比燃油機節約7 686.85元。由此可知，雖然整體上，新能源機械的工作效率和強度相較于燃油機械還有一定的差距，但是從機械的操作使用、環境友好、投資回報等長遠來看新能源的優勢也越來越明顯。隨著新能源技術的不斷發展，通過電池包低功耗和高輸出功率、充電技術設計優化、高電流快充功能等關鍵技術的突破，新能源機械會經受市場的考驗，迎來快速發展的趨勢。

3.4" 智能機械與人工效能比較

根據問卷調研可知，目前公園勞動力最密集的作業內容在保潔管理，需要花費大量的人工去清掃落葉垃圾。隨著技術的不斷進步與產品的升級優化，近年來無人掃地車也陸續出現在各大公園。該研究選取坎德拉智能清掃機器人進行人工效能的對比，測試地點在香蜜公園，測試時間2022年10月9至12月7日。測試數結果見1。

該次測試的香蜜湖公園總共需清掃面積約26 000 m2。根據無人掃地車后臺監測數據，本次測試歷時2個月，從圖1 可以看出，智能清掃機器人每日平均工作時長超過12 h，清掃時長超過10 h，清掃面積約35 000 m2/d，機器作業效率約3 500 m2/h，相當于8～10個人工的工作量。除了臺階及狹窄的硬質路面能實現95%以上覆蓋區域的普掃和保潔。智能清掃機器人可以實現夜間清掃功能，有效拉長作業時間，避免人流較多時段作業，減少被干擾風險，提高了作業效率和靈活性。在運營效果上，在07：00之前（大量游客游園之前）機器自動完成園區大部分地面的高效清掃，提升了游客的游園體驗。解放出的人力用于其他環節的精細化保潔，提升了園區的保潔服務水平。通過傳統掃地車主要完成窄道臺階的清晨普掃，在非普掃期間能支撐整個園區的高效巡回保潔。智能清掃機器人車載配備電動吹風機，可以完成草坪和綠化帶落葉的吹集，并通過機器人人機協作方式完成自動化高效清掃。從整體上，每臺機器能再替代1～2名保潔人力，有效解決了機器不能進入的區域的清掃問題。該款智能機器人具備先進的管理模式，通過APP和智慧化管理平臺實時監控設備狀態、作業進度、作業數據，是園區實現數字化保潔的重要手段。在清掃效果上，機器人能夠自動上傳清掃前后的地面垃圾情況對比照片，園區清掃效果也一目了然。并且能夠根據實際情況隨時下發快捷清掃任務，機器隨叫隨到，進行定點巡視清掃，全流程高效閉環，現實了真正意義的智慧化保潔。

目前智能清掃機器人的售價較高，也存在后期維修費用不確定性的問題。大部分智能化機械面對真實復雜的綠化場景仍需進行調試與改進，且在路障識別、區域劃分等智能技術較高的功能上還需要進一步地提升［12］。同時在操作上也不能完全脫離人力，如遇雨天的落葉會黏合在地面，智能機器人同樣也會存在清掃不干凈，需要人工補掃的情況。所以在有效降低人力清潔的基礎上，實施人機協作可以很大程度上提高工作和管理效率，提升公園機械化的先進程度。

4" 結論與討論

園林機械的應用有效地提高了管養工作效率，緩解了人力成本不斷增長的壓力，確保了園林景觀及環境的品質。目前我國園林機械行業正處于從燃油動力到新能源動力革命性轉變的關鍵時點。如何將先進的新能源機械產品與國內低碳環保高效的園林機械需求進行深度結合是當前園林機械行業重要的方向。在深圳市公園園林機械應用中，從機械效能方面，以燃油為主導的園林機械大部分能夠滿足日常管養的工作，部分低效的園林機械還需要加強改進優化。但是在運行成本、操作舒適性、低碳環保、安全可靠性、維護與保養方面等方面燃油機械存在明顯的缺陷。而新能源園林機械的不斷更新迭代，以其清潔、輕便、低噪音、低運行成本、無污染廢氣等多項優勢逐步受到了市場的青睞。現階段大部分公園管理單位對新能源和智能化機械認識不足，而養護管養實施企業更加看重燃油機械的工作效率，引進的積極性不高。新能源機械的引進在很大程度上還依賴于行業主管部門的推動、引導。安全環保、智能高效的園林機械設備代替污染大、能耗高的園林機械依然任重道遠。近年來，政府已不斷陸續出臺一系列政策鼓勵我國新能源園林機械設備產業快速發展，國內企業產品市場競爭力顯著提升。新能源園林機械在產品使用中的舒適性、安全性、便利性和可操控性等方面都得到了大幅升級，推動了園林機械行業的轉型。因此，提高園林機械的適用性程度除了根據應用場景選擇適宜的園林機械，還應順應發展趨勢，積極推動新能源和智能機械發展，逐步實現園林機械的安全環保與智能高效。

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