城市更新背景下“智慧公园”的应用

时间：2024-05-17

马睿儿　蒋倩

摘要：随着我国物联网技术的迅速发展，智能控制和管理得到广泛应用。应改造利用程度不高、基础设施破损的传统公园，推动公园管理数字化升级，使其更好地满足人们日益增长的体验需求。文章以广通湖公园为例，将“智慧”与“公园”结合，把智能管理系统、公园应急系统、数据采集与传输系统和网络通信系统融入园内不同分区的硬件设备中，以达到园区管理自动化、智能化管理的效果，探析城市更新背景下“智慧公园”的应用与建设，为各地公园改造、建设“智慧公园”提供参考。

关键词：智能化；智慧系统；“智慧公园”

中图分类号：TU986.5 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2023）18-0-04

0 引言

当前时代背景下，各地应积极探索创新城市公园建设模式，建设一批具有高科技含量、高审美品位和生态品质的“智慧公园”。根据《国务院办公厅关于科学绿化的指导意见》，各地应切实做好城市园林绿化工作，促进城市高质量发展。国家“十三五”规划纲要明确提出要“建设一批新型示范性智慧城市”，“十四五”规划纲要提出发展重点应围绕“碳中和”“碳达峰”“发展人工智能”等高新技术产业［1］，因此大力建设应用数字化技术的“智慧公园”顺应了时代发展的必然要求。

1 “智慧公园”概述

1.1 “智慧公园”的发展

20世纪90年代末，综合布线系统蓬勃发展，为公园智能系统的萌芽奠定了基础。得益于基础通信网络的构建和完善，智能化成果和经验得到广泛应用，智能系统开始应用到公园基础运营中，为市民提供基础安全保障。公园智能系统在满足市民基本需求后，重点利用大数据、多媒体等技术提高市民体验，由此逐步进入智能系统3.0阶段，即“智慧公园”。

1.2 “智慧公园”国内外建设进展

1.2.1 国内“智慧公园”发展情况

目前，北京、上海、重庆等多个城市在公园建设上不断推进和应用新技术、新模式，在“智慧公园”建设方面取得了显著成效，如北京奥林匹克森林公园，通过物联网技术实现了对市民数量、游览路线等信息的实时监测和分析［2］；上海星空之境海绵公园运用“互联网+”思维，智能化养护控制和管理植物［3］；重庆市江南新城智谷公园，通过虚拟现实技术打造了一个全新的VR游戏科技互动体验区域［4］。

1.2.2 国外“智慧公园”发展情况

IBM公司最早提出“智慧地球”的概念［5］。2012年欧盟在25座欧洲城市率先启动“智慧城市与社区欧洲创新伙伴行动”，并在此基础上研究新能源与信息通信等技术［6］。国外智慧旅游、智慧城市、智慧园区等方面的研究比较超前，因此打造“智慧公园”具备一定的理論基础。如West End Square位于美国达拉斯中心，该公园集成技术包括Wi-Fi、风扇、摄像头、电源插座和运动激活照明等，是一座智能化公园；西班牙布努埃尔公园，通过传感器在显示屏上展示游客及交通工具到达园区内时间和平均逗留时间，方便统计游客总量［7］。

1.3 “智慧公园”概念

“智慧公园”是指以信息技术为支撑，通过“感知、传输、处理、应用”的智慧化平台，实现公园内人、机、物的全面互联，提供实时共享信息服务的智慧化管理体系。目前，我国“智慧公园”包含公园景观智能化、公园环境智慧化、公园管理自动化三个方面。“智慧公园”可以为公众提供更舒适、更愉悦也更人性化的休憩环境。

2 “智慧公园”建设路径

当今时代信息技术日益成熟，城市公园规划设计中引入“智慧系统”理念，不仅符合社会、经济、生态文明的发展要求，也符合城市公园自身建设的需求［8］。所谓“智慧系统”是指将相互联系、相互影响的事物以自动或半自动的形式更准确、更灵活地交流和响应，可实现对象与对象之间的直接交互，从而大幅提升决策的效率和质量。如图1所示，“智慧系统”主要由智能管理系统、公园应急系统、数据采集与传输系统和网络通信系统四个子系统构成。

2.1 智能管理系统

以“公园之芯”为名的智能管理系统，作为整个公园的“智慧大脑”，把收集到的各种数据，如环境数据、人流量数据、动植物监测数据等反馈到公园的智慧设备中进行综合处理。同时，管理者还能利用“公园之芯”可视化管理平台，实时监测园内的各项数据，实现对智能设施的远程管理，有效减少资源浪费和人力成本，提高工作效率。

2.2 公园应急系统

公园应急系统主要由应急综合系统和应急指挥中心系统组成［9］，应急综合系统用于预警、监测、管理、处置和评估公园突发事件；应急指挥中心处理、调度公园内突发事件等。

2.3 数据采集与传输系统

公园数据采集与传输系统利用传感器监测公园内气候、土壤肥力、水分等环境指标［10］，并利用多种通信方式（如5G无线通信）将数据上传到云平台，存储、管理和分析这些数据，为智慧化养护方案提供信息基础。

2.4 网络通信系统

网络通信系统主要用于网络传输。该系统可以将语音、图像等多媒体信息以数字信号的形式传送到公园各个区域进行信息共享；还能通过数据分析及时排查网络运行中存在的风险，保障网络安全［11］。

3 临夏广河县广通湖公园现状

3.1 项目概况

广通湖公园是2012年建成的综合性公园，总面积为62 033㎡，位于甘肃省临夏回族自治州广河县团结路与河北街交汇处。广河县文化底蕴深厚，早在四五千年前就有先民在此繁衍生息，是我国新石器时代与夏商过渡期典型文化——齐家文化的发源地，被誉为“齐家文化摇篮”，境内有马家窑文化遗址和丰富的古动物化石遗迹。

3.2 广通湖公园现存问题

3.2.1 功能分区不合理

广通湖公园注重景观外在形式，忽视了对当地环境条件、地域人文特色、功能需求等多方面的考虑，导致园内功能分区不合理，各功能分区的定位和特点不明确，功能单一，分区之间功能连接较弱。

3.2.2 景观空间结构单一

因广通湖公园的使用功能、空间设计、景观内容等过于单调，且硬质景观缺乏地域文化特色，因此该公园景观空间结构相对简单，景观类型单一，可用于游憩活动的项目相对匮乏，不能满足市民需求。

3.2.3 部分植物长势不良，植物景观不丰富

公园内现有部分植物缺乏科学养护，在不同生长期未给予合理的水分和养分供给，造成植物长势不良。公园局部空间植物种类较少，配置方式较为单一，无法营造丰富多彩的植物景观效果。

3.2.4 基础设施老旧破损

公园内基础设施陈旧，服务设施不完善，存在较多安全隐患，如园路破损、路灯不亮、部分健身器材损坏、垃圾桶间距过长，公园内没有卫生间，降低了公园的整体品质。

4 改造设计理念和设计原则

4.1 设计理念

为适应新时代发展需要，对广通湖公园进行智慧化改造设计，将其打造为集合“智能性、体验性、实时性”，融会“感知、计算、传输”，聚焦“云、网、端”的全新游玩环境，实现园区内人、机、物、环境数据资源智能化管理和可视化展示。

4.2 设计原则

4.2.1 以人为本原则

人是城市的主体，以人为本是本项目改造设计的核心理念。在广通湖智慧公园改造设计中，充分考虑公众的行为、心理和思维方式等，让来公园游玩的人获得舒适、安全和愉悦的感受。

4.2.2 生态优先原则

遵循绿色低碳理念，合理利用现有景观空间和景观资源、充分利用绿色技术手段进行公园环境改造和生态保护。利用智能化手段处理生态问题，智能化利用可再生资源，达到节约能源、资源的目的。

4.2.3 技术创新原则

从当地市民生活的根本需求出发，将广通湖公园改造成一个便于市民体验智能化服务的“智慧公园”。既要引进“智慧”的新理念、新技术，又要保障智慧系统在广通湖公园内的可行性、科学性。

5 “智慧系统”在广通湖公园的功能实现

广通湖公园的改造以“智慧系统”为依托重新构建功能区，实现对公园内人、事、物的全面感知和管理。将公园划分为智慧运动区、智慧游乐区、智慧文化区和智能植物养护管理体系四个分区。

5.1 智慧运动区

位于公园北端的智慧运动区占地14 350㎡，内设智能蹬力器、智能健身车、智能跷跷板等二代智能室外健身器。市民在公园内可借助移动互联网进行运动健身，并获取自己需要的个性化信息。例如公园内AI智慧骑行，是多个自行车与大屏联动的运动健身设施。一体机屏幕的3D效果會把人带入不同的场景之中，并可以和同社区的市民比赛［12］，通过智能骑行控制系统，实时测试心率，科学指导市民锻炼。单车前设置的屏幕中，以超清画面呈现骑行数据，并在手机端进行运动数据分析，让市民直观了解自己的运动情况。

5.2 智慧游乐区

位于广通湖公园中部的智慧游乐区由占地7100㎡的室内场馆和9105㎡的室外场地组成。游乐区所有项目基于一个信息采集终端和一套网络数据传输体系运作。市民通过信息采集终端进行人脸识别认证后就可以利用RFID技术直接进入游乐区体验游玩项目，如室内场馆的VR滑雪、飞行和赛车游戏等。依托VR技术，市民可以触发不同的图像和音效，获得沉浸式体验；室外场地的固定智能自行车配有彩色灯带，当市民骑行娱乐时，彩色灯带可随骑行速度的变化而变化。水幕秋千是水幕和秋千的结合体，水幕上方放置监测器，可以监测秋千来回荡的速度，从而计算落水时机，秋千穿梭于水幕，让市民获得惊险刺激的体验。

5.3 智慧文化区

位于公园南端的智慧文化区占地14 266㎡，利用现代技术改造优化区内现有的雕塑、水景和文化展示长廊等。主景雕塑以当地著名的马家窑陶瓷为参考对象制作而成，其利用LED灯盘，营造出“光辉普照”的光影效果；现有水景通过灯光和激光等形成水墙，将流水、声音、光影等元素结合在一起，打造出马家窑陶瓷图案，让市民进一步了解马家窑文化；文化长廊所展示的3D陶瓷模型采用三维图像渲染技术和高分辨率的投影技术，让市民收获基于立体感官的视觉效果，利用图像、声音等多媒体信息实现交互与展示。

5.4 智能植物养护管理体系

为打造广通湖公园可持续生态景观，结合植物生长过程的环境条件和生长规律，构建了一套智能种植养护管理体系。该体系中的植物智能诊断功能通过无线传感器收集植物的生长数据，并将收集到的数据经过GPRS网络传送给监控中心的服务器。由服务器分析处理接收到的数据，形成植物生长所需的数据报告；或利用遥感和视频监测技术监测植物的病虫害，如在后台数据库中使用图像识别技术，将数据库中存储的叶片和昆虫样品进行对比，从而分析取样点的植物叶片变化以及害虫种类［8］，进而控制智能喷洒微生物菌剂和释放害虫天敌来实现智能病虫害防治；自动灌溉施肥功能，通过布设土壤水分、温湿度和肥力传感器，采集土壤含水量、温度、湿度及肥力等数据，根据需要远程控制灌水量和施肥量，并采集和分析其生理参数，通过网络传输到数据库形成分析报告。

6 智慧专项设计

为了让市民更好地体验智能化服务，将广通湖公园打造为集智慧服务、智慧环境为一体的“智慧公园”，将数字化融入智慧跑道、智能卫生间、智能照明、智能座椅和智能垃圾箱专项设计中。

6.1 智慧跑道

广通湖公园内的智慧跑道采用感应灯设备，灯带的亮度可以随着跑步者的速度变化而变化，速度越快，感应灯越亮［13］；智慧跑道的起点、中间点、终点三处分别设有电子显示屏，市民只需在起点处完成注册和人脸识别，系统识别到跑步者进入跑道后就会开始计算步数和里程数，并启动计时功能。开始跑步时，显示屏可以显示当前跑步速度和距离；跑步结束时，显示屏会显示当前心率、平均步速、每分钟的公里数等数据。

6.2 智能卫生间

智能卫生间采用先进的无线射频识别技术，具备全自动冲洗功能，可随时监测卫生间的卫生情况。环境参数采集系统可实时监测环境参数，包括温度、湿度、H2S、PM2.5、PM10及CO2等［14］。若参数超标，系统会向后台发去提醒并将有关数据及时发送给管理人员；智能管理系统通过无线模块与公厕内的管理系统联网，可以与“无人值守”或“一键式”设备结合，实现智能化管理。

6.3 智能照明

广通湖公园具有园林景观照明管理系统［15］。依托该系统可实现分时间段智能控制照明灯具，如根据不同的天气和时段自动调节灯具的亮度、色温以及开关时间等参数，从而达到节能的目的；还可以通过网络进行远程控制、集中智能调光。当监测到电压过高时，智能控制器会立即切断整个系统，并发出警报通知工作人员。该系统通过无线通信技术实现信息交流，增强了整个系统的安全性。

6.4 智能休息座椅

广通湖公园内置的智能座椅是一种新型的公园服务设施。座椅嵌有红外线传感装置，用于探测有无人经过［16］，底座之间采用无线通信技术传输信号，针对低温天气想坐在座椅上休息的市民，智能座椅可自动调节参数，为市民提供合适的底座温度；座椅配备小音响，手机端通过蓝牙连接可传输数据、播放音乐、语音播报等；座椅外侧设有手机充电孔，市民在公园游玩时可随时充电，为市民提供了极大的便利。

6.5 智能垃圾箱

廣通湖公园内放置的智能垃圾箱识别单元由超声波传感器和智能读卡装置组成。当超声波探测仪探测到物体与垃圾箱间的距离不超过80cm时，智能垃圾箱盖将自动启动［17］；单片机可以判断垃圾箱的垃圾类别，进而对其进行分类管理；智能垃圾箱可以自动监测和控制箱内有害气体的浓度，通过相应软件分析采集到的数据，并计算有害气体超标的情况进而作出相应的处理。

7 结语

公园是城市的“绿肺”，在城市建设中扮演着重要角色。“智慧公园”运用信息服务和通信技术，将传统的公园升级为以数据为中心的公园。随着信息化技术在园林的广泛深入应用，“智慧公园”建设势在必行，智慧化建设已成为规划园林景观工程的新趋势，从而为人们营造更舒服的环境，实现人与自然和谐相处。

参考文献：

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［4］张奎如.智慧科技在公园景观设计中的应用：以重庆市江南新城智谷公园景观设计为例［J］.现代园艺，2020（2）：78-79.

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