文 屈敬朝 趙宏彬

1.引言

隨著科技進(jìn)步和人類文明的快速發(fā)展，智慧城市的概念得到了人們的廣泛關(guān)注。城市建設(shè)結(jié)合新科技幫助解決城市快速發(fā)展所遇到的問題，智慧城市以物聯(lián)網(wǎng)、云計算為核心技術(shù)，能夠?qū)Π裆⒐舶踩?、城市服?wù)、災(zāi)害防治等各類需求做出快速響應(yīng)，提升城市運作效率，改善人們生活品質(zhì)。智慧城市發(fā)展的一個重要議題就是城市可持續(xù)性發(fā)展，其中，城市園林等綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是智慧城市可持續(xù)性和復(fù)原力的關(guān)鍵組成部分，為城市居民提供健康生活保障，為智慧城市發(fā)展提供綠色屏障。

城市園林建設(shè)完成后，面對其復(fù)雜的綠化管理和后期維護(hù)工作，傳統(tǒng)的維護(hù)與管理方式已經(jīng)無法滿足城市園林多元化的工作內(nèi)容。利用新科技發(fā)展城市園林智慧化體系已成為必要趨勢，智慧園林的發(fā)展全面提升了城市園林維護(hù)與管理水平，改進(jìn)了工作流程和方法，降低了城市園林管理工作中的人工成本，提高了園林維護(hù)與管理效率，減少了資源浪費。智慧化的園林體系，提高了園林在社會和公眾眼中的認(rèn)可度。

本文探討一種物聯(lián)網(wǎng)與人工智能結(jié)合的智慧園林理念，旨在結(jié)合新科技完善園林養(yǎng)護(hù)和管理、區(qū)域災(zāi)害防治等工作，實現(xiàn)園林體系智能化，節(jié)省人力資源和不必要的物質(zhì)資源浪費。人工智能隸屬計算機科學(xué)，是依靠計算機學(xué)習(xí)人類的思維、動作、語言等人類獨有的思維特性和智能行為，從而使計算機擁有人腦的思維邏輯，實現(xiàn)更高層次的應(yīng)用。人工智能技術(shù)強大的分析能力、準(zhǔn)確的擇優(yōu)能力讓現(xiàn)代園林建設(shè)實現(xiàn)了數(shù)字化、智能化發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)指物物相連，互聯(lián)互通，利用信息傳感設(shè)備與計算機通信實現(xiàn)信息可視化，實現(xiàn)人、機、物智能交互。物聯(lián)網(wǎng)與人工智能密不可分，通過物聯(lián)網(wǎng)采集的數(shù)據(jù)利用人工智能的計算能力得到最優(yōu)解。智慧園林理念旨在利用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實時測量園林環(huán)境參數(shù)，采集數(shù)據(jù)信息并進(jìn)行處理，使用計算機進(jìn)一步處理檢測信息，將結(jié)果發(fā)送給人類或通過自動控制技術(shù)解決遇到問題。智慧園林主要目標(biāo)是基于信息和通信技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、人工智能技術(shù)的概念，改善園林環(huán)境，提高園林管理效率，提升人類生活品質(zhì)。

2.相關(guān)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來，智能技術(shù)在污染檢測、農(nóng)作物病蟲害防治、森林災(zāi)害監(jiān)測領(lǐng)域都有所應(yīng)用，許多國家也開始實施智能城市試點項目，同樣對園林智能化的要求也越來越高。園林智能化的發(fā)展經(jīng)歷四個階段：信息化、數(shù)字化、智能化、智慧化，智慧化是現(xiàn)代園林建設(shè)的最新目標(biāo)，是進(jìn)一步完整實現(xiàn)園林智能化的更高階段。智慧園林的建設(shè)融合多領(lǐng)域技術(shù)，結(jié)合多方面因素，最終目標(biāo)是建成智能檢測、智能養(yǎng)護(hù)、智能管理一體化智慧園林體系。本文分析智慧園林理念的相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合實際，探討融合新技術(shù)的智慧園林理念。

2.1 園林養(yǎng)護(hù)與管理相關(guān)智慧化實例

日常的園林養(yǎng)護(hù)與管理包括植被病蟲害防治、綠植灌溉和污水處理等基本工作。傳統(tǒng)的人工養(yǎng)護(hù)手段冗余復(fù)雜，會造成災(zāi)害防治不及時、重復(fù)養(yǎng)護(hù)等問題，智慧園林旨在利用智能技術(shù)手段來處理這些日常工作，提高工作效率，減少資源浪費。

2.1.1 植被病蟲害防治

高光譜技術(shù)具有光譜分辨率高的優(yōu)勢，在植被特征檢測中發(fā)揮著重要作用。高光譜技術(shù)最初用來表征地物特征，通過高分辨率獲取數(shù)據(jù)或影像，分析連續(xù)的光譜信息，得出地物特征變化。隨著智慧園林的興起，加上高光譜技術(shù)在表征地物特征中的廣泛應(yīng)用，植被病蟲害的防治工作也利用高光譜技術(shù)實現(xiàn)了智能化防治。

植物內(nèi)部因病蟲害侵染引起的結(jié)構(gòu)變化，通過高光譜技術(shù)檢測得出相應(yīng)的光譜變化，實現(xiàn)智能檢測防治?！陡吖庾V技術(shù)監(jiān)測植物病蟲害方法研究綜述》一文中列舉了幾種利用高光譜技術(shù)檢測植物病蟲害的方法，總結(jié)了如今國內(nèi)外植物病蟲害檢測及防治的技術(shù)手段，通過高光譜成像儀采集植物圖像，利用算法分析植物內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，成像技術(shù)和圖像處理技術(shù)相結(jié)合對植物病蟲害進(jìn)行檢測，具有快速、準(zhǔn)確、監(jiān)測范圍廣等優(yōu)點，改善了傳統(tǒng)人工檢測的不及時性和檢測范圍較小的問題，解決了化學(xué)檢測手段對植物的損害和環(huán)境的污染。

2.1.2 綠植灌溉

綠植灌溉是園林養(yǎng)護(hù)的重要任務(wù)之一，城市園林中所有的綠色植物都需要定期澆灌，傳統(tǒng)的灌溉任務(wù)需要耗費大量的人力資源和水資源，智能化發(fā)展使智能灌溉技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。《基于單片機的土壤濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計》文章通過硬件與軟件結(jié)合實現(xiàn)智能檢測，利用濕度傳感器測量土壤水分含量，并將實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換送至單片機進(jìn)行處理，在外圍設(shè)置顯示、報警等功能，通過實驗驗證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為土壤檢測、節(jié)水澆灌提供了有效、可靠的技術(shù)手段。《基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的山地柑橘園灌溉控制系統(tǒng)設(shè)計與試驗》一文通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對山地柑橘園的智能灌溉，實時檢測土壤濕度和精準(zhǔn)灌溉，達(dá)到節(jié)約用水、合理灌溉目的，并選取種植園進(jìn)行試驗驗證，通過實時采集數(shù)據(jù)誤差計算驗證了該系統(tǒng)的可靠性。

高光譜技術(shù)具有光譜分辨率高的優(yōu)勢，在植被特征檢測中發(fā)揮著重要作用。

2.1.3 污水處理

現(xiàn)代城市的快速發(fā)展導(dǎo)致城市污染加快，其中城市污水帶來的水污染情況日益嚴(yán)重，而大部分的城市園林都會涵蓋城市的河流或觀景湖，園林是美化城市的關(guān)鍵，是綠色發(fā)展的基石，所以對于園林的污水處理也是整個園林管理中的重要一環(huán)。然而大部分污水處理系統(tǒng)較為落后，技術(shù)不完善，許多時候需要依靠人力和簡易的工具來進(jìn)行垃圾打撈、雜質(zhì)清理等工作。物聯(lián)網(wǎng)與人工智能的發(fā)展使現(xiàn)代污水處理工藝得到顯著提升，通過智能化設(shè)備檢測、實時數(shù)據(jù)傳輸與算法分析，實現(xiàn)智能污水處理?！吨悄芑畔⒓夹g(shù)在污水處理中的應(yīng)用》一文從多個方面分析智能化信息技術(shù)在污水處理中存在的問題與現(xiàn)實的應(yīng)用。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及自動控制系統(tǒng)創(chuàng)建智能化污水治理體系，通過檢測系統(tǒng)將污水信息實時傳遞給相關(guān)控制平臺，讓工作人員了解階段污水處理情況，及時發(fā)現(xiàn)問題并解決，提高污水治理效率，降低污水處理成本。

2.2 新科技在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)與人工智能在現(xiàn)代化城市建設(shè)中發(fā)揮了很大的作用，智能設(shè)備與大數(shù)據(jù)分析手段提升城市居民生活品質(zhì)，提高城市建設(shè)質(zhì)量。新技術(shù)也在森林災(zāi)害防治中體現(xiàn)出其高效報警、及時預(yù)防災(zāi)害的優(yōu)勢，在廣闊的林區(qū)通過智能設(shè)備有效、實時地監(jiān)測林區(qū)環(huán)境變化，精準(zhǔn)布控災(zāi)害預(yù)防。隨著智慧城市建設(shè)中綠色發(fā)展理念的興起，智能化技術(shù)也在城市園林建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用并起到了顯著的效果。

我國智慧城市的建設(shè)可以細(xì)分為三個發(fā)展階段，從2010年前的建設(shè)萌芽期，到2010～2015年的多地開展智慧城市建設(shè)項目，通過項目落實使智慧城市發(fā)展得到顯著提高，再到2016年的新形態(tài)智慧城市建設(shè)開啟。我國的智慧城市建設(shè)規(guī)模一步步擴(kuò)大，智能化水平不斷提高，加上近些年提出的城市大數(shù)據(jù)概念，逐步形成了智能設(shè)施、智能數(shù)據(jù)和智能服務(wù)一體化的智慧城市體系。在智能災(zāi)害防治方面，國家逐步推進(jìn)利用智能監(jiān)測設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)實現(xiàn)智能化災(zāi)害防治，《森林火災(zāi)智能預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)》一文中提出一種森林火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計基于ZigBee智能組網(wǎng)系統(tǒng)，由前端采集模塊、傳輸模塊以及終端模塊組成，是數(shù)據(jù)采集與分析、實時顯示報警集成的智能系統(tǒng)，能夠有效對森林火災(zāi)初期濃煙監(jiān)測，并提供自動報警。通過智能化監(jiān)測手段達(dá)到對森林火情的多元感知和精準(zhǔn)防控，有效解決了過去對于森林火災(zāi)檢測困難與火情發(fā)現(xiàn)不及時的問題。

傳統(tǒng)的城市園林建設(shè)在規(guī)劃時期對區(qū)域文化、氣候等因素考慮存在諸多不足之處，建設(shè)完成后的管理與養(yǎng)護(hù)工作繁瑣，耗費大量人力的同時還會造成許多地方的管理不足，無法給游客呈現(xiàn)一個美好的園林環(huán)境。智慧園林的興起給城市園林在建設(shè)、管理與養(yǎng)護(hù)等方面提供了技術(shù)支持與保障，提高了城市園林建設(shè)的質(zhì)量，提高了園林后期管理與維護(hù)的效率。在城市園林建設(shè)期，可以通過大數(shù)據(jù)與遙感監(jiān)測技術(shù)，對自然要素信息進(jìn)行有效整理，開展數(shù)據(jù)信息采集、景觀過程分析評估應(yīng)對園林建設(shè)強度、密度、復(fù)雜度等設(shè)計問題。智能化時代的園林管理與維護(hù)集成一體，使園林具有可持續(xù)的旺盛生命力，通過構(gòu)建模型與綜合信息服務(wù)平臺對園林所有構(gòu)成要素進(jìn)行定量分析與監(jiān)測，采用智能灌溉、智慧監(jiān)測等人工智能技術(shù)完成園林日常養(yǎng)護(hù)任務(wù)。利用科技手段實現(xiàn)對城市園林智慧建設(shè)及自動化管理與養(yǎng)護(hù)，提高城市園林管理效率，提升城市園林整體形象。

利用科技手段實現(xiàn)對城市園林智慧建設(shè)及自動化管理與養(yǎng)護(hù)，提高城市園林管理效率，提升城市園林整體形象。

3.智慧園林系統(tǒng)理念

3.1 智慧園林系統(tǒng)模型

結(jié)合新科技在智慧園林建設(shè)與管理中的發(fā)展，探討一種基于物聯(lián)網(wǎng)與人工智能的智慧園林系統(tǒng)，該系統(tǒng)由智能監(jiān)測設(shè)備網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和智能設(shè)備終端組成。結(jié)構(gòu)框圖1所示，系統(tǒng)分為不同的工作模塊：前端數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸與環(huán)境監(jiān)測，數(shù)據(jù)信息處理分析、智能控制與監(jiān)視四個階段相結(jié)合，打造一個完整的智能化園林系統(tǒng)。

3.2 智能監(jiān)測設(shè)備部署

圖1 智慧園林系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

首先通過大數(shù)據(jù)分析手段確定合理的智能設(shè)備部署區(qū)域，利用數(shù)據(jù)信息分析能力得出最佳監(jiān)測點或需求度高的監(jiān)測區(qū)域。在綠地部署傳感器用于監(jiān)測土壤濕度，在植被周圍安裝高光譜遙感設(shè)備，監(jiān)測植被內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，在水塘邊部署水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備，用來監(jiān)測水質(zhì)變化。在某些必要區(qū)域或園林主干道上部署傳感器，用于收集環(huán)境參數(shù)，實時采集溫度、濕度、煙霧等各種環(huán)境參數(shù)。傳感器節(jié)點之間使用射頻鏈路相互通信，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮掌鞴?jié)點，智能設(shè)備可設(shè)置分時間段提供實時數(shù)據(jù)，形成全覆蓋、范圍廣、實時監(jiān)視的智能化系統(tǒng)。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)與智能設(shè)備終端

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)接受并存儲智能監(jiān)測設(shè)備傳達(dá)的實時數(shù)據(jù)，利用人工智能技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)聚合、可視化及數(shù)據(jù)分析，對于分析數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的任何異常信息，如土壤濕度低于閾值、植被內(nèi)部結(jié)構(gòu)有病變情況、水質(zhì)過差、垃圾箱感煙報警等情況。異常信息數(shù)據(jù)連同觸發(fā)節(jié)點的GPS坐標(biāo)一起傳輸?shù)娇刂普?，控制站通過大數(shù)據(jù)分析與圖像處理技術(shù)，確定目標(biāo)點異常信息的準(zhǔn)確性，做出正確報警并發(fā)送信息給工作人員，工作人員收到信息，便可以通過GPS定位準(zhǔn)確找到問題區(qū)域，有效、快速解決問題。智能設(shè)備終端也可以發(fā)送控制信息給前端設(shè)備，自動處理所出現(xiàn)的問題，如綠地灌溉、垃圾箱滅火等工作，提高工作效率，節(jié)省人力資源。

4.結(jié)語

新時代帶來新技術(shù)，智慧城市園林的建設(shè)是我國治理體系和治理能力現(xiàn)代化的體現(xiàn)，符合我國新發(fā)展理念，是我國現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢。物聯(lián)網(wǎng)與人工智能結(jié)合的智慧園林可以使城市園林在管理與維護(hù)方面實現(xiàn)智能化，減少資源浪費，創(chuàng)造更美好的園林環(huán)境。但目前我國智慧園林建設(shè)還在發(fā)展階段，一些智能化設(shè)備費用過高，智能化水平還不夠先進(jìn)，無法達(dá)到完全智能化水準(zhǔn)，所以在智慧城市園林發(fā)展過程中，還需要不斷探索創(chuàng)新，完善智能化體系。