徐振東

（重慶市沙坪壩區(qū)公園管理中心 重慶市 400000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，人們對(duì)周邊環(huán)境的要求逐步提高。在城市品質(zhì)提升及節(jié)約型園林的大環(huán)境下，如何滿足人們對(duì)公園景觀的高要求，同時(shí)做到高效與節(jié)約是園林人不斷探索的方向。我國(guó)目前有110 個(gè)城市處于缺水狀態(tài)，水資源利用的高效與節(jié)約是園林人要思考的問(wèn)題。重慶屬山地環(huán)境及亞熱帶季風(fēng)型氣候，經(jīng)多年數(shù)據(jù)分析，公園用水主要是園林灌溉用水。本文將從園林灌溉的角度探討智慧化灌溉的構(gòu)成及應(yīng)用。

1 傳統(tǒng)園林灌溉與智慧型灌溉模式及特點(diǎn)

1.1 傳統(tǒng)園林灌溉

傳統(tǒng)灌溉灌水量大，灌水不均勻，對(duì)土地沖擊大，容易造成土地土壤和肥料的流失。作物長(zhǎng)期處于水量過(guò)多的狀態(tài)，易引起植物根部的病害或澇死；易造成土壤板結(jié)，不利于根系的呼吸和土壤中養(yǎng)分的運(yùn)輸；還可能造成次生鹽堿化。同時(shí)灌溉使用勞動(dòng)力約占整個(gè)園林生產(chǎn)活動(dòng)的2/5，需要大量的人力，對(duì)于我國(guó)這種已過(guò)人口紅利期的國(guó)家而言，意味著巨大的人力投入和成本。隨著老齡化的加快和勞動(dòng)人口的持續(xù)減少，人工成本還會(huì)加速遞增。

1.2 智慧型灌溉

智慧化園林灌溉綜合管理系統(tǒng)利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)，并結(jié)合園林景觀的供水需求建立綜合信息化管理平臺(tái)，以科學(xué)合理的灌溉計(jì)劃及土壤墑情進(jìn)行自動(dòng)灌溉，讓管理有方利用有度、使用有效，讓園林灌溉真正實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的精確管控。通過(guò)智慧化園林灌溉綜合管理系統(tǒng)的建設(shè)，將會(huì)顯著提升園林灌溉檔次，提高灌溉區(qū)域內(nèi)水資源利用的綜合管理水平，提高灌溉設(shè)備的運(yùn)行效率，提高管理人員的工作效率，有效降低了區(qū)域內(nèi)的管理成本和生產(chǎn)成本，最終達(dá)到節(jié)水、節(jié)能、增效的管理目標(biāo)。

2 智慧型灌溉的系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)功能

智慧化園林灌溉綜合管理系統(tǒng)能夠精確管理灌溉流程，對(duì)植物進(jìn)行合理灌溉，有效提高用水效率；減少人工投入，讓管理者從灌溉中解放出來(lái)，實(shí)現(xiàn)節(jié)水增效；實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管控，大幅降低管理成本，讓全過(guò)程的管理成為可能；長(zhǎng)期自動(dòng)記錄、統(tǒng)計(jì)、分析灌溉數(shù)據(jù)為實(shí)現(xiàn)精細(xì)園林提供支持；智能分析植物長(zhǎng)勢(shì)、天氣、土壤墑情指導(dǎo)灌溉并逐步實(shí)現(xiàn)智能化灌溉。

2.2 系統(tǒng)構(gòu)成

智慧化園林灌溉綜合管理系統(tǒng)由智慧云端服務(wù)器、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)智能監(jiān)控單元三部分組成。智慧云端服務(wù)器利用云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分配和策略調(diào)配，它總覽整個(gè)自動(dòng)化灌溉情況，灌溉區(qū)域的用水、灌溉實(shí)施監(jiān)管和控制，同時(shí)能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和灌溉決策。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)通過(guò)internet 網(wǎng)與智慧云端連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互、協(xié)議轉(zhuǎn)換，和本地存儲(chǔ)（策略和日志）的作用。現(xiàn)場(chǎng)智能監(jiān)控單元由無(wú)線土壤水分傳感器和無(wú)線灌溉節(jié)點(diǎn)（含電磁閥）組成，共同組成一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的回路，用于實(shí)際的墑情感知和操作控制。部分偏遠(yuǎn)地區(qū)可能會(huì)選擇智能中繼設(shè)備進(jìn)行型號(hào)放大。系統(tǒng)為B/S 架構(gòu)，管理者可以通過(guò)任何可以連接外網(wǎng)的移動(dòng)終端或者電腦進(jìn)行遠(yuǎn)程查看和操作，實(shí)現(xiàn)真正意義上的智慧園林。

圖1 智慧化園林灌溉綜合管理系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.3 系統(tǒng)平臺(tái)

智能化園林灌溉控制系統(tǒng)平臺(tái)的核心單元主要由智能采集，智能控制和智能決策三部分組成，通過(guò)完整的體系化架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)安全、高效、穩(wěn)定的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，通過(guò)后臺(tái)數(shù)據(jù)分析，更能人性化提供給監(jiān)管人員不同形式的數(shù)據(jù)展示方式，利于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和場(chǎng)景分析，見圖2。

2.4 系統(tǒng)設(shè)備

智慧化園林灌溉控制系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成主要分為：智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備、中繼設(shè)備（選配）、智能無(wú)線土壤水分傳感器、無(wú)線智能電磁閥控制器、電磁閥以及相應(yīng)的配套設(shè)施構(gòu)成。

2.5 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2 智能化園林灌溉控制系統(tǒng)平臺(tái)拓?fù)?/p>

采用了可以無(wú)限擴(kuò)展的開放式架構(gòu)思路，并采用先進(jìn)的集木式構(gòu)建。整個(gè)系統(tǒng)由多組集群控制單元組成，每組集群控制單元管理一片區(qū)域，每一個(gè)片區(qū)由多臺(tái)控制器、電磁閥、傳感器組成。因此可以根據(jù)管理者的需求，方便快速地組建智慧化灌溉系統(tǒng)。管理者只需增加各級(jí)控制設(shè)備的數(shù)量即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的無(wú)限擴(kuò)容。隨著系統(tǒng)容量越大，平均投資成本愈低，生產(chǎn)效率也越高。整體系統(tǒng)主要特點(diǎn)：系統(tǒng)模塊化、層次化設(shè)計(jì)，以提高效率，增加可維護(hù)性，便于擴(kuò)展；靈活的硬件配置，管理者可以任意升級(jí)、更換被控硬件設(shè)備，而不需要更換軟件；人機(jī)界面友好，實(shí)現(xiàn)灌溉過(guò)程的無(wú)人值守，減少人員的工作強(qiáng)度，提高灌溉效率；抗電磁干擾的能力強(qiáng)，保證系統(tǒng)在野外強(qiáng)電磁干擾的惡劣環(huán)境下能可靠地運(yùn)行；故障自動(dòng)檢測(cè)功能，提高系統(tǒng)的健壯性，各種設(shè)備的布局要求美觀。

2.6 系統(tǒng)應(yīng)用

智慧化園林灌溉綜合管理系統(tǒng)試點(diǎn)于重慶平頂山公園在玉蘭寨片區(qū)，該片區(qū)共布置9 個(gè)電磁閥控制節(jié)點(diǎn)，根據(jù)取電方便原則就近路燈取電（路燈白天不供電晚上供電，白天設(shè)備利用太陽(yáng)能鋰電池供電，晚上用市電，兼顧不飽和鋰電池充電），每個(gè)電磁閥附近根據(jù)地形選擇土壤水分采樣點(diǎn)進(jìn)行在線數(shù)據(jù)采集，形成控制回路。經(jīng)2 年的實(shí)踐，該區(qū)域數(shù)據(jù)與歷年傳統(tǒng)模式同期數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn)，平均用水量下降約40%，節(jié)約人工成本約5 萬(wàn)余元。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，智能化園林灌溉系統(tǒng)在園林灌溉中起到的節(jié)水效果良好，而且植物的長(zhǎng)勢(shì)也良好，還大大的減少了人力資源。它便捷的操作，直觀的數(shù)據(jù)分析，切實(shí)有效的控水節(jié)水，是智能化節(jié)約型園林的新嘗試。