智慧公園的體系構建
——以上海星空之境海綿公園為例

文/中國建筑設計研究院有限公司生態景觀建設研究院 楊 鈺 趙文斌 楊 陳

1 智慧公園建設背景

隨著大數據云計算、物聯網、移動互聯網、信息智能終端等信息技術飛速發展，智能化成為城市建設的發展方向。“十二五”以來，國內掀起智慧城市的建設熱潮[1]。智慧城市實質是利用先進的信息技術，實現城市智慧化管理和運行，進而為城市居民創造更美好的生活，促進城市安全、健康、可持續發展。

在智慧城市建設中，公園的智能化建設是不可或缺的部分，是智慧城市重要的子系統。傳統公園主要為游客提供觀賞和游憩的空間，限定性較強。現代公園陸續實現基礎網絡覆蓋，在公園里利用WiFi上網，查詢基礎導覽信息。未來公園需要利用智能化手段進行更加高效、全面、精細化的運營管理，提供多樣化及友好便捷的服務，增強人性化的交互體驗，誘發人們新的戶外活動和社交行為，讓公園變得更舒適、有趣，與游客建立更緊密的共生關系。

南寧市自2013年成為國家智慧城市試點后，就開始重視智慧公園的建設。北京市在2018年印發了《北京市智慧公園建設指導書》，用于指導全市智慧公園的建設工作，對不同類型公園智能化建設內容進行分類。北京海淀公園因率先引入AI技術而成為“全球首家AI智慧公園”[2]。昆明翠湖公園、重慶兩江新區禮嘉智慧公園都在進行公園智慧場景的建設嘗試[3]。2021年5月12—13日，在北京召開智慧公園頂層設計探索與創新技術運用交流研討會，凝聚行業力量，共同探討實現路徑，為促進公園服務全過程從數字化邁向全面智慧化表達、控制和管理奠定堅實基礎。

上海市在2017年頒布《智慧公園建設導則》，選取動物園、辰山植物園、濱江森林公園等8家公園作為智慧公園建設示范點，應用場景多以點狀為主，是對傳統公園的局部升級改造，處于初期摸索階段。上海南匯新城星空之境海綿公園作為上海臨港新片區重點建設項目，緊隨其后，積極構建智能化體系，打造上海臨港地區的智慧公園試點。

2 上海星空之境海綿公園智慧建設實踐

上海星空之境海綿公園占地約54hm2，水域面積約16hm2，陸域面積約38hm2，位于滴水湖環湖二環城市公園帶的核心位置。依托上海天文館，以“星空天文”為設計主題，打造充滿科技感的戶外趣味休閑科普空間。作為綜合性主題公園，搭建“一中心三平臺”，加強基礎的軟硬件設施建設和數字化運營管理，根據多樣化需求增設特色智慧服務與體驗內容，旨在建設景觀海綿雙示范的智慧之地（見圖1）。

圖1 上海星空之境海綿公園智能化設計層級框架

2.1 基礎設施建設

2.1.1 公園通信網絡支撐系統

通信網絡是公園最基礎的IT設施，是公園的神經系統，支撐未來公園業務的擴展。根據業務的使用情況，公園的網絡劃分為內網和外網。內網供公園的內部管理使用，外網供游客、運維運營單位使用。后續可增加新的軟硬件，由專業設備廠家配合將功能集成到現有系統統一管理。

2.1.2 公園數據接口

公園數據接口可為上層數據中心、相關政府部門、研究機構提供公園生態、人文、安保等數據接口。

2.2 智慧管理系統

2.2.1 公園綜合管理平臺

公園綜合管理平臺承載公園管理類數據和應用能力，基于GIS地圖服務為公園提供“一張圖”，將所有資源一張圖管理、所有設備一張圖控制、所有事件一張圖顯示，集監測、控制、維護、安保、應急、巡檢和指揮調度管理等功能于一體。

監控指揮大廳和數據服務機房布置于游客服務中心“紙飛機”處，打造具備對外展示功能的現代化公園運營管理中心。運營管控大廳通過大屏綜合顯示公園的運行、生態、安全和服務情況；監管公園的建設設施、設備設施的運行情況；監管工作人員巡檢情況。在重大活動期間，配合重大活動指揮中心的調度和指揮。

三維智能可視化平臺通過無人機測量技術、三維數字技術、數字孿生技術等，實現公園環境的三維數字化，真實還原公園場景，幫助用戶更清晰直觀地了解公園面貌。

2.2.2 安防管理系統

1）涉水安全管控 公園緊鄰春漣河和青祥港，水深3.5m，打造草坡入水的自然駁岸，一級園路距離水邊最近距離為20m。充分考慮公園安全性，設置紅外電子圍欄對園區涉水安全進行常態化管理，結合三點高位視頻+水上巡檢機器人加強聯動監測。

2）園區安全管控 在園區出入口、停車場出入口、服務建筑出入口、橋梁及主要活動區域（道路及廣場）進行視頻監控和人流監測分析。

3）游客SOS呼叫管理 在入口和活動區域設置SOS語音呼叫對講設施，便于管理中心回應游客需求。

4）應急指揮管理 建立預案配置、時間監控、指揮管理調度聯動系統，提升園區對非常態事件的響應處理能力，支撐應急管理流程對接與工作協同。

5）巡檢調度管理 園區人車日常巡檢管理與事件調度處置。

2.2.3 公園管養系統

借鑒新加坡國家公園管理局建設經驗，設計智能灌溉系統，將土壤墑情傳感器與灌溉系統聯動，實時監測土壤干濕度等數據，結合不同的需水指標，實現遠程控制分區灌溉[4]。公園設置20個檢測點，通過遙感和視頻監測技術，將采樣點植物枝葉的變化情況與數據庫儲存的植物樣本進行比對，鎖定異常區域，及時采取病蟲害防治、水肥管理、保溫防凍害措施，以節省綠化養護時間與人力成本。

2.3 智慧服務系統

2.3.1 微信小程序及門戶網站

公園門戶網站及微信小程序提供公園運營機構與游客進行線上交互的手段，利用二維碼、互聯網技術與游客進行有效溝通，包含園區基本信息、游園指南、園區導航、景點介紹、在線訂票、廣播動態、觀星活動通知、主題活動預約報名等內容，可擴展科教、交流等欄目。

2.3.2 智能停車

在4個地塊停車場出入口設置道閘、車牌識別攝像機等設施和后臺管理系統，實時統計車位使用情況。實現無人值守進出，掃碼線上繳費、活動減免，可節省運營成本，提高通行效率。同時引入充電樁運營商提供電動車充電服務。

2.3.3 智能廁所

通過公廁出入口人流探測將數據實時更新到小程序及公廁屏幕，方便游客了解園區廁所狀況，合理安排，就近入廁。若硫化氫、氨氣超標，傳感器會第一時間向后臺報警，后臺向管理人員發出預警短信，管理人員可實現遠程監控和公廁保潔調度。

2.4 智慧特色內容

項目重點建設“智慧體驗（智慧景觀）+智慧水務（智慧海綿）”內容，力爭打造天文海綿科教與趣味體驗的景觀新標桿。

2.4.1 智慧體驗

加強人性化交互體驗，打造“一線兩區多點的主題體驗”場景，體現“生境為本、以人為中心”設計理念（見圖2）。

圖2 智慧體驗內容

1）綠色智能健康步道 一級道路貫穿整個公園，與周邊二環城市公園帶打通，將重要的智慧體驗節點串聯，打造便捷舒適的慢行體系，倡導全民參與的健康生活。利用二維碼信息臺、人臉識別感應柱進行游人健康數據收集分析展示，設置散步/跑步記錄排名、打卡闖關競技等游戲模式，實時記錄運動軌跡；沿路設置智能座凳，收集太陽能，提供感溫智能加熱、無線充電、藍牙音響等功能；布置智能垃圾桶，太陽能薄膜覆蓋，垃圾滿溢時預警，語音識別分類投放；實現自行車驛站智慧服務，運動儲物柜無線管理，共享觀光騎行車掃碼租賃；燈具智能化控制，分日常、觀星活動、重大節慶活動設置不同照度，分區調控；結合景觀橋面收集太陽能，白天發電夜間照明；主入口設置智能導覽屏進行公園引導和信息展示，呈現公園三維地圖，觸摸式景點信息介紹，輔以語音提醒，合理規劃游園路線。

2）濕地立體生態科普體驗區 在生態濕地展示區，通過對濕地鳥類多樣性、植被多樣性、水下森林微生物多樣性、氣候、土壤等的長期監測，揭示區域資源本底情況，為濕地研究提供有效數據和指標，通過互動屏幕和小程序讓游客直觀認知種類，感受區域生態改善的意義[5]。將感應按鈕鑲嵌在沉水廊道及海綿設施原理展示容器中，通過觸摸按鈕開啟講解程序，點亮科普模塊，了解“滲、蓄、滯、凈、排”原理。在配套服務建筑中增加海綿互動展廳。

3）星空主題互動體驗區 星動廣場布置銀河主題旱噴，利用集電地板通過游客踩踏的動力產生旱噴開關的電能，與地面銀河系四大旋臂圖案文字產生聲光電的水景互動；利用景觀墻和特色鋪裝地面設置星空主題互動投影；在星空劇場運用3D投影透明全息影像技術打造戶外數字星空視覺盛宴；星際迷宮通過熱感技術與玻璃結合，描繪流星雨、彗星軌跡，尋找星座，為游客提供身臨其境的穿越體驗。結合配套服務建筑設置VR體驗區，感受失重和星空漫步，加強沉浸式體驗。

2.4.2 智慧水務

智慧水務建設作為獨立的子系統，包括實時監控網絡、云共享平臺、仿真模型、智能管理平臺和運行服務中心5個方面內容（見圖3）。

圖3 智慧水務系統層級架構

1）實時監控網絡 建立全覆蓋式的海綿城市監測體系，獲取連續穩定可靠的監測數據，包括對雨量、排水管網排口、循環濕地末端凈化設施、初雨處理設施，典型海綿設施、雨水蓄水池模塊、河道水質在線等的監測，實現對雨量、液位、流量、水質、TSS等指標的在線采集，為海綿城市建設工程及水環境治理工程的建設效果評估和績效考核提供依據，也可及時發現項目水務系統發生事故的風險，快速和科學地制定應急處理方案。

2）云共享收集存儲平臺 構建云共享平臺，以大數據、云計算等技術手段為基礎，通過物聯網、互聯網等手段保存公園水務設施、基礎地理信息、在線監控數據等相關靜態和動態數據，為公園水務設施的智能管理和控制系統提供基礎硬件平臺。

3）仿真模型處理系統 構建工藝仿真模型，掌握公園水系統的運行特征，同時為水務設施的調度分析、水環境事故預警提供決策支持，提高公園水系統的運行穩定性、可靠性和安全性，促進水循環平衡，降低水系統的運行能耗和成本。

4）智能管理平臺 應用系統包括資產管理、績效評估、遠程控制、在線監測、綜合展示。實現海綿公園水務設施日常運營工作的智慧化管理，提高管養效率，保障海綿公園水系統長期的水量、水質和景觀效果。實現對海綿公園泵站、雨水回用設施、水質凈化等設施的聯合調度，最大程度提高項目水資源利用率、水環境質量，節約運營成本，最終接入公園綜合管理平臺。

5）運行服務中心 建設智慧水務運行服務中心，開展平臺專業運行和維護工作，確保系統長期安全、穩定、可靠運行。

3 結語

智慧公園運用“互聯網+”的思維和新一代信息技術，對服務、管理、養護過程進行數字化表達、智能化控制和管理，實現與游人的互感、互知、互動。經過理論研究及項目實踐，智慧公園體系的構建主要包括5個方面（見圖4）。

圖4 智慧公園建設體系

1）基礎設施建設 構建全園網絡體系，建立數據中心與接口用于數據采集，作為全園信息支撐，加強數據集成化，與上一級城市智慧平臺互聯，打通與其他領域數據，實現各子系統協同。

2）智慧管理 建立綜合管理平臺，實現數據處理、安全管控、應急調動、綠化管養、能耗評估等統一管理，有效提高公園的管理效率。

3）智慧服務 建立門戶網站、移動客戶端、微信小程序，提供公園導覽、入園預約、數據查詢、買票繳費等線上服務。建立智慧停車、無人觀光車等智慧交通系統，配套智慧公廁、智慧座凳、智能垃圾桶、無人售賣機等服務設施，滿足游客的多樣化需求，提升公園的服務水平。

4）智慧體驗 為公園重點打造的特色和亮點。需與主題理念契合，將景觀元素與最新科技手段結合，設置互動展示裝置和場地，激發視覺觸覺聽覺感官能動性，增強游人戶外活動的參與性和認知性。體驗產品的獨特設計與專利保護是重點，根據不同的公園特色和主題，與景觀場地及景觀構筑物有機結合，避免產品的同質化、雷同性，增強辨識度和認可度，提高景觀的活力和生命力。

5）智慧水務 目前，海綿建設已成為城市公園考核的重點內容，在常規的動物、植物、土壤、空氣、濕度、溫度等生態環境因子的監測外，需增加專項對海綿設施及河道的雨量、水質、流量等數據的動態監測及處理，實現泵站、雨水回用、水質凈化、防洪排澇等聯合調度，從而提高公園水務運維管養能力。

不同類型公園的智能化建設，需因地制宜，既考慮前期投入成本，又考慮后期運維運營，建立綜合管理平臺，采用不同的技術組合和應用，與能源節約、高效管控聯動評估，并非要“廣而全”，需分重點分層級打造；重視體驗產品的研發、制造，配合不同的景觀內容確定合理的交互設計方式[6]，尋找專業廠家，與第三方合作落地實施，完美呈現；預留未來升級擴容空間，逐步建立可持續的智慧公園體系。

項目名稱：上海南匯新城星空之境海綿公園DBO項目

設計單位：中國建筑設計研究院有限公司、中國市政工程華北設計研究總院有限公司、中國建筑設計咨詢有限公司

設計主持：趙文斌、楊陳、楊鈺

項目經理：雷洪強

景觀設計：楊陳、楊鈺、周亦白、高曉宇、孫平天、袁澤、于凡迪、沈楠、劉玢穎、趙金良

智慧設計：王冰、趙險華、張濤、趙長城、李亮、王凱

項目地點：上海市浦東新區臨港新片區環湖北二路與環湖北三路之間

占地面積：54.47hm2