淺析智慧城市建設中公園智慧系統的設計
——以福州晉安湖公園為例

林龍生

（福州市規劃設計研究院集團有限公司，福建 福州 350001）

0 引言

隨著各類通信基礎設施建設的不斷完善，智慧公園建設不斷走向成熟[1]。智慧公園是指在傳統公園的基礎上融入數字化、智慧化的設施，并聯合物聯網、云計算、人工智能、大數據等新技術，提高公園的服務能力，豐富公園的娛樂體驗，提升公園管理和養護效率。多數傳統公園存在基礎設施有限、難以全面監管等問題，較為保守的傳統公園建設已無法滿足智慧城市背景下公園的可持續發展的需求，而智慧公園能通過更高效的管理系統和豐富的信息設備填補這些不足。

利用各種智能化管理模塊組成的智慧系統在今后公園維護中可以減少對環境的影響,對管理維護進度、質量、成本等方面起到積極作用[2]。在國家提出建設網絡強國、數字中國、智慧社會的戰略背景下，2018 年首屆數字中國建設峰會落戶福州，自此福州進入建設智慧城市的快車道。同時，福州作為全國首個生態文明試驗區，公園建設是福州市城市建設的關鍵部分。近年來，福州市持續關注公園建設，提升公園品質，緊跟智慧公園話題。本文以晉安湖公園智慧化建設為例，探討智慧系統的設計，以供參考。

1 智慧公園系統框架

公園的智慧系統通過多樣化的組網將公園智慧機房的指令傳達至末端設備[3]。末端設備是感知與服務一體的智慧設施，末端的感知與服務一體智慧設施既可以執行公園智能機房指令，同時可將周邊環境的反饋數據發送回智慧機房。通過數據的反饋，實現公園功能管理和服務的不斷優化，形成可持續的、“智慧”的公園。

公園智慧系統框架分為3 層，即：第1 層——智慧平臺層，主要包括管理平臺、應用接口平臺、控制平臺、展示服務平臺等。其中，管理平臺作為全園的“智慧大腦”，可以對采集的環境數據、人流量數據、動植物數據等各類數據進行分析，并反饋給公園中的前端智能感知層，如智慧信息發布、智慧照明、智能安防等，進行智能管理與聯動[4]。第2 層——物聯網層，包含各種類型、形式多樣的組網，例如有線通信光纜、WIFI、NBIoT 等。第3 層——智能感知層，主要包括各類信息采集反饋設備，例如攝像頭、報警按鈕、單燈控制器、LED大屏、智慧井蓋等[5]。

2 晉安湖公園智慧系統設計

2.1 項目概況

晉安湖公園是一個綜合性城市公園，在湖邊有福州少兒圖書館、群眾藝術館、摩天輪等，與公園融為一體。公園管理處對公園有很高的服務與管理水平要求。同時晉安湖還是一個兼具滯洪防澇功能的景觀湖，在調控水位、調控水動力、維持水環境等方面，也對管理控制水平提出了很高的要求。這些都需要智慧化設計為此提供有力的技術支撐。

2.2 設計目的

晉安湖公園的智慧系統個性化設計主要體現在智能感知層的設計上。通過合理配置智能感知層設備，在有限的造價下，保障游客游園安全、節能減排、數據數字化處理、合理配置資源、提高公園管理人員效率。引入新型智能感知設備吸引游客數量，提升游園體驗感。

2.3 智慧平臺層設計

含有單個或多個智能感知功能的成套設施稱為智慧設施。晉安湖公園主要智慧設施布置平面圖見圖1。智慧平臺設置于機房內，智慧平臺所在機房，引入高精密空調、UPS 及蓄電池組。高精密空調可以確保平臺保持在適宜的溫、濕度下穩定運行，UPS 及蓄電池組，保障平臺數據安全可靠。管理人員可通過機房內拼接屏與平臺搭載的GIS 系統，直觀查看并統籌全園所有智慧設施。高集成度、高開放度管理平臺為今后系統升級提供可能性、便捷性。

圖1 主要智慧設施布置平面圖

2.4 物聯網層設計

采用六芯單模光纜由機房呈放射狀連接至11 臺室外弱電柜，每臺室外弱電柜采用四芯單模光纜呈放射狀連接至各智慧燈桿、智慧導覽屏等智慧設施。智慧燈桿、智慧導覽屏等智慧設施搭載支持邊緣計算的智慧網關設備，設備含自適應百/千兆網線接口，且支持WIFI 等多種無線通信協議，可遠程升級。邊緣計算是在臨近物或數據源的網絡邊緣端，結合網絡計算、開放存儲核心功能的應用平臺，就近為邊緣端用戶提供相關智能服務，并滿足各領域在實時處理、數據優化、協同聯接、智能應用、安全與隱私保護等數字化方面的需求保障。邊緣計算旨在分擔云端處理數據的壓力[6]。

2.5 智能感知層設計

公園在引入常規的智慧無線網絡、智慧廣播、智慧一鍵呼救、智慧信息發布等常用智慧系統的基礎上，針對晉安湖是湖體公園的特殊性，加入智慧安全防范、智慧安全用電、智慧節能、智慧旅游、智慧水務等模塊。其中智慧無線網絡、智慧廣播、智慧一鍵呼救、智慧安全防范集成于智慧燈桿上。主園路及景觀節點共設置89 根智慧燈桿，力求可能發生危險區域監控全覆蓋。智慧信息發布包括智慧燈桿上小屏、LED 大屏、信息導視屏、智慧導覽屏，除智慧燈桿上小屏，其余屏幕均位于公園主要出入口、重要景觀節點。智慧安全用電結合室外配電箱設置。智慧節能、智慧旅游、智慧水務則根據上游專業提資設置點位。

2.5.1 智慧安全防范

晉安湖公園以其長岸線和高親水性屬性成為公園亮點，但也因此存在著較大的安全隱患，而對這類安全隱患的防范集中在溺水事故的預防。公園內部約有1250 口井蓋，部分暗井深度可達2m 以上，一旦井蓋發生位移，容易發生墜落事故。由于園路臨湖而建，路基易沉降，若沒有及時修復，可能造成游客跌倒。晉安湖公園的智慧安全防范設計，采用不同于單純進行錄像操作的傳統監控攝像頭，借助人工智能AI 攝像機設備，采用深度學習硬件及算法，設置周界防范邊界線，一旦監控設備捕捉到越線情況，便能聯動智慧廣播系統提醒游客注意安全，并同步發送警情至管理中心。人工智能AI 攝像機可同時監控井蓋位置、路面沉降，通過自主學習對比分析，確保公園游覽安全。

2.5.2 智慧安全用電

晉安湖公園的湖體在福州市中起著重要的調蓄防洪的作用。晉安湖湖體是匯集城市雨水的主要場所之一，尤其在雨季、汛期，湖體水位上漲較快，甚至接近或超過主園路標高，將帶來不小的用電安全隱患。保證調蓄防洪的同時，如何保障園區用電安全是公園設計與建設的一大難點。園區內所有夜景照明箱均可接收來自湖體岸邊液位信號反饋，當湖水上升至高水位時，智慧安全用電系統將切斷所有夜景照明箱的饋線回路，以保障園區用電安全不受湖體水位變化影響。同時，晉安湖公園所采取的智慧安全用電可實時監測所有夜景箱饋線回路泄漏電流值，工作電壓、電流一旦發現異常，系統將及時切斷電源，并報警至管理中心。

2.5.3 智慧節能

晉安湖公園智慧節能系統包含節電與節水兩個部分。工程實例顯示智慧照明可平均減少功能照明用電時長1h 以上、夜景照明用電時長0.5h 以上。晉安湖公園功能照明設計容量為150kW,夜景照明設計容量為165kW,通過智慧節電系統的控制，僅照明部分較傳統控制方式節約日用電量232.5kW·h,節電率達10%以上。節電的同時，晉安湖公園引入綠色清潔能源設備—光伏廊架，將碲化鎘發電玻璃鋪設于廊架頂面，采用環保蓄電池、高轉換逆變器、先進的控制器，盡可能高效收集、存儲并利用太陽能。福州市日均日照時間為3.46h，廊架頂面積約100m2，可布置250W 光伏板52片，碲化鎘光伏轉換效率為15.8%，可日產7.1kWh 電量。

智慧節水部分，晉安湖公園通過土壤濕度傳感器配合自動噴灌系統，在保證灌溉質量不變的情況下，達到節水效果。有資料顯示，噴灌比地面漫灌要省水約30%～50%，微灌(包括滴灌、微噴灌、涌流灌和地下滲灌)比地面漫灌省水約50%～70%[7]。晉安湖公園綠化面積250000m2，若采用地面漫灌方式，單位面積最高日用水定額3/L/(m2·d)，日最高用水量為750t；通過智慧節水設備的綠化澆灌，僅按30%節水率，每日可節約澆灌用水225t以上。

2.5.4 智慧旅游

智慧旅游包含智慧步道、智慧廁所、智慧游船。智慧步道是晉安湖公園智慧化設計中的亮點之一。智慧步道通過手機端、公園智慧監控端及公園智慧顯示屏的聯動，以公園環湖步道為載體，實現晉安湖智慧環湖步道建設。游客可通過手機app 小程序或步道大屏注冊用戶，在獲取用戶同意的情況下，環湖步道上設置的智能攝像頭將自動采集游客運動情況，并將參與用戶的運動排名顯示在環湖步道和公園重要節點的智慧互動屏幕上，吸引更多游客參與健身和互動，在豐富游園體驗的同時，引導良好的運動氛圍，推動健康城市發展。智慧廁所通過一些列傳感器、感應裝置（如煙感、溫感、氨氣檢測、硫化氫檢測、遠傳水表、遠傳電表、監控球機、流量傳感器、自動除臭器、呼救按鈕等）采集數據，生成列表，為提升入廁環境及服務提供數據依托。智慧游船通過GPS 定位每艘游船點位，監測游船運行速度、路線，確保游客游湖安全。

2.5.5 智慧水務

晉安湖公園作為一個湖體公園，在為城市調蓄防洪的同時，把控湖體水質也至關重要。公園智慧水務系統是通過水質檢測站點監控水質，并將監控數據實時上報至管理中心.管理中心接受數據后，可根據監控的水質情況遠程控制水閘、泵站，通過調控湖體的進出水保證晉安湖湖體水質良好。同時，智慧水務管理中心也將更新的水質情況儲存至歷史湖體水質記錄中，以便后期湖體管理治理中提供支持。

3 結束語

綜上所述，為了完成晉安湖公園的智慧系統個性化設計，引入新型智能感知設備，搭建智慧平臺層和物聯網層。在引入常規的智慧無線網絡、智慧廣播、智慧一鍵呼救、智慧信息發布等常用智慧系統的基礎上，針對晉安湖是湖體公園的特殊性，加入智慧安全防范、智慧安全用電、智慧節能、智慧旅游、智慧水務等模塊。該設計不僅可以提升公園管理效率，還能提升游園體驗感。

公園建設與管理是一個持續性的過程，后期管理中，需要對公園各類設施、設備等進行階段性更新以維持和提升公園的服務功能。筆者建議設計階段應盡可能多考慮后期管養問題。

（1）智慧網關設備應支持盡可能多制式的無線信號。

（2）在主園路適當預留強弱電排管，可避免中后期大量重復開挖土方，影響公園的正常使用。

（3）智慧平臺層建設時也應考慮盡可能易拓展，方便今后升級。

（4）在工程造價允許的情況下，應引入更多的智慧互動設施，提升游客體驗感，亦可增加公園收入，以供公園設施更新，有利于公園可持續發展。

伴隨著日新月異的技術革新，將來會出現更多信息通信技術推動著智慧系統不斷發展，推動智慧公園由發展進入成熟階段，成為智慧城市建設中必不可少的一環。