第十三届中国（徐州）国际园林博览会园博园智慧园林管理平台的搭建与应用研究

袁 丁 李重光 吕心如 燕晓贺 项 康

智慧园林是现代生态园林利用“互联网+”的思维，结合大数据、云计算、移动互联网、物联网、3S技术等新一代信息技术开展的园林绿化数字化建设方式。第十三届中国（徐州）国际园林博览会园博园（以下简称徐州园博园）构建的智慧园林系统，从园林绿化管理和运营管理两个角度的具体需求出发，把整个园区智慧园林管理平台划分为游客服务平台和综合管理平台，实现了智慧服务、智慧养护和智慧管理三大功能，探讨了构建园区园林绿化网络感知、综合监管、物联智能、协同服务的智慧园林管理平台的方法。该系统基于园博园这一场地的游览性质，在园林绿化管控的基础上突出游客服务功能，充分运用智慧系统提升游客体验，旨在为相关园区的智慧建设提供实例支持，推动现代园林的健康高效发展。

智慧系统平台架构；智慧服务；智慧养护；智慧管理；综合监管

园林绿化景观在城市中具有非常重要的作用，不仅体现了城市发展的面貌，还可以改善城市生态环境。园林管理已成为现代城市管理理念的核心内容，直接影响到城市居民的幸福指数与生活质量。随着经济社会的发展，园林绿化面临着从“重数量”向“量质并重”，从“单一功能”向“复合功能”的转变[1]，传统的管理理念已不能适应现代园林的要求，出现数据整合性差、信息孤岛等问题[2]，以新一代信息技术为核心的“智慧园林”应运而生，致力于运用互联网、云计算、大数据等为现代园林管理提供更多的技术支持。

1 智慧园林概述

智慧园林是现代生态园林利用“互联网+”的思维，结合大数据、云计算、移动互联网、物联网、空间地理信息（GIS）、遥感（RS）、全球定位系统（GPS）等先进技术，以网络化、感知化、物联化、智能化为目标，构建城市园林绿化立体感知、管理协同、决策、智能、服务于一体的综合管理体系[3-4]，是对传统园林管理模式和体系的全方位提升[5]。国外已经形成比较完善的智慧园林体系[6]，充分采用网络地理信息系统和遥感等技术获取数据，从多方位多角度对园区进行监测管理[7]。日常养护方面，通过监控分析园林植物的病虫害信息，形成相应的地图成果[8]，便于后续开展工作；古树名木植保方面，建立“巡查—养护—复壮”的三位一体管理模式，增强相关维护工作的针对性，并建立相对完善的抢险机制。国内智慧园林理念也在蓬勃发展，扬州世园会智慧系统实现了园区管理的可视化、智能化、精细化和信息化[9]，武汉园博会中“大师园”之“月之园”和“缺园”的设计均体现了生态智慧园林的理念[10]。近年来开发的奥格园林管理系统以绿化工程系统为核心，实现了园林信息的统一与共享，可以对苗木信息进行实时更新，为相关决策提供参考。

从行业管理要求角度，《城市园林绿化评价标准》（GB/T 50563-2010）中，明确将“城市园林绿化管理信息技术应用”作为等级考核指标，要求建立城市园林绿化数字化信息库、共享平台、监管体系[11]；住房和城乡建设部印发的《国家园林城市系列标准》也将“城市园林绿化管理信息技术应用”作为基本指标之一[12]。目前园林资料数字化工作已普遍开展，相关的规划设计、苗木信息等数据均统计入库，但不同区域之间仍然缺乏互通互联，不同行业之间也缺乏数据共享机制，出现重复性建设现象，城市园林信息管理面临着数据现势性、管理动态性、应用广泛性、内容详细性等方面的困难[13]。针对上述新问题、新形势、新要求，通过现代信息技术融合应用，打造智慧园林体系平台，提高园林绿化养护、管理、服务的精细化管理水平，是现代园林发展的必然之路。

2 徐州园博园智慧园林管理平台的搭建

2.1 建设意义及必要性

2016年1月，徐州正式被国家命名为国家生态园林城市，但相关园林绿化管理方式还存在诸多问题，相关绿化信息不通畅、统计不完善，园林养护和监管压力与日俱增。第十三届中国（徐州）国际园林博览会作为住建部与地方政府主办的综合性大规模国际园林博览会，是展示园林发展进步水平、促进国内外相关交流、引导现代园林发展的国家级行业盛会[14-15]，对于园林行业的新技术、新工艺具有非常强的试点作用。目前关于智慧园林系统的研究日益增多，但多集中应用在监控数据、绿化管养等方面，在智慧服务方向尚待开拓，在园林博览会等大型展会上的应用实例较少，因此结合徐州地区园林绿化发展现状，在徐州园博园中开展智慧园林管理平台的搭建，打造“智慧园博”，对于促进当地智慧园林的发展，优化园林管理模式具有重要的引领作用。

2.2 建设特色及作用

园区内利用智慧系统建立苗木信息数据库及绿化档案，并制定统一的建设标准，通过数字化手段使不同区域不同部门的信息实现交互，相关资料可以随时调用和分享，打破信息孤岛，建立联动共享的管理平台，对于园区内绿地量化统计和重要节点分析起到重要的辅助决策作用，也便于管理人员对相关有价值的数据进行二次开发。

2.3 应用对象及范围

徐州园博园总面积205.05 hm2，其中可建设用地面积136.03 hm2。其智慧系统服务对象分为游客服务和园区绿化服务两方面，绿化服务对象为园区内可建设用地内的各类绿地，不涉及园区红线外部区域。游客服务对象涉及园内园外两个维度，针对园区内游客提供智慧导览互动等项目，在园区外则通过平台小程序、公众号等端口，将园区开放时间、客流量等各项实时参数发布给游客，便于游客制订游览计划。

3 徐州园博园智慧园林管理平台技术框架

以徐州园博园园区内部绿化数据为基础，基于统一的数据平台，通过智能分析将数据按照管理、服务的维度进行整合，从园区管理者、游客、政府职能部门各自需求出发，构建智慧园林基础平台（图1）。

1.徐州园博园智慧系统平台架构

（1）交互服务层。通过智能终端APP、微信公众号、微信小程序、Web端4个服务端口，面向园区管理决策层和游客提供数据查询和分析服务。

（2）业务应用层。业务应用层是整个园博园智慧系统运转的核心，包含园区移动应用端服务子系统、官网及移动端票务管理子系统、场馆预约服务子系统、智慧导览导航子系统、园林绿化智能管理子系统、应急管理子系统、人员身份识别子系统、绿化数据分析共享子系统等。

（3）应用支撑层。量身定做打造两大应用平台：游客服务支撑平台、综合管理支撑平台。两大平台前端应用独立、后端联系紧密。通过统一的共享数据平台确保各平台的数据来源一致性、收集完整性、提供实时性。各需求方通过智慧系统能及时获取相应信息反映问题，系统快速为各方作出回应并提供解决方案。

（4）数据层。数据层是智慧园林平台的基础，包括园林绿地基础数据、游客流量数据、电子地图等，通过云平台支撑数据计算服务，明确园区数据结构及相关逻辑应用。

（5）网络层。涵盖园区Wi-Fi、4G/5G信号、光网络、物联网等元素，共享利用已有的网络资源、存储资源等基本运行环境以及指挥中心大屏等终端设备。

（6）感知层。综合运用环境传感、人脸识别、脉冲围栏、智能芯片等技术手段，动态采集园区绿化分布、园林规划、植物配置、现场视频等信息数据。

4 徐州园博园智慧园林管理平台建设具体应用内容

依据智慧园林平台的建设发展现状，结合徐州地区的实际情况，徐州园博园智慧系统按照游客服务支撑平台和综合管理支撑平台来搭建，每个平台包含若干子系统，游客服务支撑平台以智慧服务功能为主导，综合管理支撑平台以智慧养护和智慧管理功能为主导。

4.1 游客服务支撑平台

该平台主要用于实现整个园区的智慧服务功能。凭借园区管理部门的资源优势，充分落实“互联网+”的管理理念，推动园区信息系统的桥梁搭建，涵盖园区移动应用服务、官网及移动端票务管理、场馆预约服务、智慧导览服务等子系统，以游客体验为核心，集合园区展示资源和当地旅游资源，整合“游购行食住娱”等旅游6大要素的海量信息，构建园博会智慧服务体系，为游客提供随身、随地、随时的移动信息化服务。

智慧服务包含公共服务、智慧体验、导览互动三个模块。通过统一的应用服务界面，提供公众号、小程序、轻应用、App、官网等多种方式，实现各种终端应用的聚合。

4.1.1 公共服务

（1）智慧查询系统。针对园区无人售货车、智慧厕所、场馆热力图、停车场等必要设施提供多维度的智慧查询，可在线查询无人售货车实时位置、智慧厕所实时使用情况、园区内部实时人流热力图、停车场实时车位等。实现在线购买零售产品、监测厕所环境指数、场馆预约等功能，从根本上满足游客深层次的游览服务需求。

（2）公共广播系统。园区广播系统分布在整个园区室外区域，系统建设规模为80个350W功率放大器、125个草坪音箱、86个室外音柱、44个IP音柱。按间距80～100 m设置，其中智慧路灯上采用音柱，其余采用草坪音响。设置“背景音乐、园区管理、寻址播放、紧急疏散、语音导游”于一体的智能广播系统。

（3）环境监测系统。在悬水湖畔、吕梁阁林区附近各设一处环境监测点，悬水湖设置一处水文监测点。采用物联网传感器对园区温度、湿度、PM2.5、PM10、负氧离子、水体pH值、水温、浊度、电导率、溶解氧、氨氮等环境参数实施监控，并通过信息发布系统发布至各级平台，为游客生活休闲提供便利参考。

4.1.2 智慧体验

（1）智慧存包柜。在游客服务中心设置一套存包柜，包括一个主柜和四个副柜，以微信作为媒介，用户授权、收费、认证，开箱操作都可通过微信服务号来实现，用户通过微信扫描柜子上的二维码，即可完成开箱操作（图2）。

2.智慧存包柜工作流程图

（2）智慧厕所。在园区设置10处智慧厕所，通过红外探测技术、气体探测技术、大数据分析处理技术等，将各种感知技术融合，打造公园特色的智慧卫生间，并与智慧园博系统对接，提供游客服务和园区管理功能（图3）。

3.智慧厕所功能示意图

（3）智慧垃圾桶。在园区主动线上设置4桶式智慧垃圾桶，间距150 m，约15组，采用太阳能供电和NB-IoT方式进行通讯，支持垃圾桶精确定位、感应开门、故障上报、满溢通知等。所有智慧垃圾桶均具有温度检测功能(可提前预知箱体内是否存在火源)，满载警示预警，垃圾称重功能，这也提高了公共设施的安全性能，同时提升了保洁人员工作效率。（图4）。

4.智慧垃圾桶示意图

（4）智慧座椅+步道。座椅除了基本的休息功能外，加入Wi-Fi、无线/USB充电、蓝牙音响等扩展功能，满足游客休憩的需求，增加休息区、互动区、健身区等的使用率。座椅可利用太阳能进行供电，夜晚微光条件下可自动点亮LED灯照明。在传统健身步道的基础上，融合人工智能、物联网、移动互联网等高新应用技术，可安全有效地收集运动信息数据（图5）。智能步道起点、中间点、终点分别设有人脸识别杆，完成注册后，公众无需佩戴硬件设备，在步道内进行运动即可通过人脸识别技术实现自动记录运动数据。终点处还设置智能步道排行榜，展示单圈最快速度，累计运动时长，累计运动里程排行榜等数据。公众通过关注公众号或在排行榜屏幕处刷脸均可获取自己的运动数据（图6）。

5.智慧座椅示意图

6.智慧步道示意图

4.1.3 导览互动

（1）旋转展示屏+导览屏。根据园博园分区功能规划，在主要区域连接交汇处及游客服务中心设置5台导览屏，提供智能语音导览、景点路线导览、园区及周边特色景点、各种多媒体展示等服务。在美食广场设置三层旋转屏，用来发布接待欢迎词、园区介绍、宣传展示、温馨提示、各类生活信息、安全常识等，让游客、员工和特定人群更直接、主动地获取各类公园信息。

（2）AI互动科普。针对儿童这一特定人群，设置AI和体感互动技术满足其认知，孩子可通过近距离感应及语音交互两种方式触发机器人进行科普内容讲解，同时还可以语音问答关于天气、讲故事、国学、算数等问题。

4.2 综合管理支撑平台

该平台主要用于实现园区的智慧养护和智慧管理功能，涵盖园林绿化智能管理子系统、应急管理子系统、人员身份识别子系统、绿化数据分析共享子系统，针对园区绿化养护、人员流动等问题开展动态监督考核管理。园区指挥中心设置应急指挥管理平台，实现园区各类数据的实时监控查询（图7），以应对突发事件，确保整个园区的流畅运转。

7.应急指挥管理平台大屏图

4.2.1 智慧养护

针对传统园林养护方式中出现的问题，以设置在园博园内徐派园林园为试点，运用“互联网+”思维和物联网、大数据、智能视频分析、信息智能终端等技术，实现土壤墒情、智慧灌溉、病虫害预测、智能割草等功能，解决园林养护中由于不同种类植物特性差异化、养护成本高[16]、针对性实效性低[17]等难题，实现园林养护智能化。

（1）智慧喷灌。针对园区6.8 hm2草坪实施智慧灌溉。通过环境监测器、土壤温湿度传感器等监测到周围环境参数，将数据传到云端，通过云端系统及数据模型下达策略至控制器，通过控制器、电磁阀控制单独的喷头（变频器、恒压阀、管道等硬件设施），整个过程无需人工参与（图8）。

8.智慧喷灌系统流程图

（2）土壤墒情。通过物联网技术对土壤温湿度、水分、pH值、土壤/肥料/植株/烟叶养分、重金属成分以及空气温湿度、光照度、降雨量等多维信息实时感知，有效支撑养护中不同种植物的灌溉和施肥策略（图9）。

9.土壤墒情系统配置

（3）病虫防治。病虫害防治是传统园林管理中的难题，在园区设置4套智慧虫情监测系统，包括集虫箱和接虫箱，通过远红外虫体处理，保证虫体完整性，通过远程视频进行虫体辨别、病虫害治疗前后影响对比，并结合地区历史大数据分析进行病虫害预警防范（图10）。

10.病虫防治系统

（4）智能割草。设置8台AI割草机器人，对园区4 hm2草地进行养护，每台工作区域约5 000 m2。采用智能方式重新定义草坪的维护，为草坪提供细致的打理和守护，高频剪草、标准化作业，替代传统人工割草，设置便捷、简单易用、环保高效（图11）。

11.AI割草机器人

4.2.2 智慧管理

（1）园林绿化信息管理。园林绿化信息管理平台是智慧管理的基础平台，通过园区绿化、花木植被的信息矢量化来进行相关的属性分析和检索[18]。徐州园博园智慧系统接入了园区基础空间数据、园林监管数据、绿地感知数据，同时实现绿地规划、植被现状、养护巡查、环境传感等一系列数据的收集、校准、核对、归档工作，形成图、数、表一体化的园林绿化信息一张图展示与查询。

（2）园林绿化设计管理。徐州园博园整体规划设计图纸以Autocad、Photoshop、Sketchup、Lumion等形式分别保存。通过相关平面图纸、三维模型、虚拟动画的交流与展示，从设计角度整合园区概念方案，为园区未来的产业发展情况和景观提升做好备案。智慧平台中的植物系统可以实现园区植物信息的动态导入，随机对园区植物进行检索和更新。此外可以运用3S技术分析土地性质和环境，进而根据实地环境去进行植物配置，达到“适地适树”的效果，便于植物设计的整体把控和后期的养护工作。

（3）园林绿化综合监管。园区管理人员可以调取信息管理平台的绿化数据进行信息在线审核、批复，实现远程监管；群众可以通过信息管理平台提出建议，参与园区管理，实现社会舆论监督，为园林景区决策提供意见参考，提高园区绿化整体管理效率。

基于指挥中心大屏图划分园林养护区域，动态导入养护人员的位置和工作情况，便于管理人员对养护工作进行监督指导，实现园区管理的品质化和精细化。园区布置99台400 W像素摄像机，采用视频监控方式，对园区望山依泓、清趣园等重要节点的园林建筑、植被花境等进行实时监控。同步设置对应的传感设备，进行“四情监测”，动态获取园区绿地相关环境指标，为相关管理、养护及考核工作提供依据。

植物展示方面，在园区内选取特色植物进行挂牌处理，铭牌上注明植物所属类别、科属、生长习性、拉丁学名等要素，并配有二维码供游客在游园过程中“扫一扫”获取植物详细信息。

5 讨论与结论

近年来，经济社会不断发展，科技创新日新月异，人们对美好生活的向往意愿越来越强烈，对园林绿化建设也提出了更高的要求，专业人员在开展园林建设时要利用现代化信息技术，引入智慧园林理念，用智慧的手段将园林景区打造成互通互联、开放共享的游憩平台[19]。上海世博会、花博会都运用了智慧系统进行相关场馆展示、花卉科普，北京世园会也充分体现了生态智慧的特色。

位于徐州铜山吕梁风景区的徐州园博园（图12），利用自身的风景园林特性为智慧园林管理平台的搭建提供了得天独厚的地势条件。此次园博会作为一项国际级的大规模园林盛会，其智慧系统功能也并非单一的绿化管控或服务游客，需要将两者结合起来。在园区内搭建智慧园林系统，既要考虑到园区绿化种植栽培、灌溉培育等问题，针对徐州地区传统园林管理方式作出优化更新，又要从游客导览角度，进行信息查询、推送发布等事项以提高游客体验。目前该系统在园区智能灌溉和园林管理方面发挥着重要作用，有力推进了园区绿化管理智能化，但智慧服务方面多应用在展会期的游客导览互动阶段，对于展后的维护管理、票务服务等方向，还需根据人员流量等相关参数进行动态调整和二次开发。

12.建设中的徐州园博园（杨全德 摄）

徐州园博园智慧园林管理系统以园区实际情况为出发点，全方位将“互联网+”思路融入到园林建设的方案中，打造了相关智慧平台，充分运用系统的交互服务板块，实现了信息的互联互通、开放共享。智慧服务模块满足了游客需求，最大化地发挥园林游憩功能；智慧养护和智慧管理模块保证了园林养护、绿地规划的智能化效果，管理者可通过综合管理平台随时查询园区相关绿化数据，为新增绿地节点建设和景观提升提供科学决策，降低了人力物力成本，对日后园林博览会的筹办建设和城市绿地的智能化、可持续发展具有很强的借鉴意义。

注：文中图片由第十三届中国（徐州）国际园林博览会园博园现场指挥部提供。