摘要" 探索智能化技術(shù)在園林植物生長監(jiān)測中的應(yīng)用，并通過智能化技術(shù)優(yōu)化園林植物的生長環(huán)境，有助于確保植物健康生長和實現(xiàn)園林精準、高效管理。本研究通過文獻回顧分析了園林植物生長監(jiān)測現(xiàn)狀，總結(jié)了智能化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，結(jié)合工作實踐闡述了智能化技術(shù)在園林植物生長監(jiān)測中的具體應(yīng)用。人工巡檢等常規(guī)的園林植物生長監(jiān)測方法存在一定的局限性，智能化技術(shù)的運用保證了監(jiān)測的實時性、自動化、精準化、智能預(yù)警和數(shù)據(jù)自動記錄與分析，實現(xiàn)園林管理的智能化和精細化。智能化技術(shù)在園林植物生長監(jiān)測中展現(xiàn)出了較大的應(yīng)用潛力，通過該技術(shù)的運用可以實現(xiàn)對園林植物生長過程中的溫度、濕度和光照等關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)的準確監(jiān)測，并通過數(shù)據(jù)分析預(yù)測植物的生長趨勢，自動化控制系統(tǒng)有效實現(xiàn)了園林植物的精準灌溉和施肥，明顯提高了資源利用效率。本研究為園林植物生長監(jiān)測及園林精準、高效管理提供參考。

關(guān)鍵詞" 園林植物；智能化；生長監(jiān)測；精細管理

中圖分類號" S688；TP274"""""" 文獻標(biāo)識碼" A"""""" 文章編號" 1007-7731（2024）22-0110-04

DOI號" 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.22.024

作者簡介 劉瑞（1986—），女，安徽蚌埠人，工程師，從事風(fēng)景園林研究。

收稿日期 2024-08-17

Application of intelligent technology in growth monitoring of garden plants

LIU Rui

（Yinghua Ecological Environment Co.， Ltd.， Fuzhou 350200， China）

Abstract" Exploring the application of intelligent technology in the growth monitoring of garden plants， optimizing the growth environment of garden plants through intelligent technology， which helps to ensure the healthy growth of plants and achieve accurate and efficient garden management. The current situation of garden plant growth monitoring through literature review was analyzed， the application advantages of intelligent technology were summarized， and the specific application of intelligent technology in garden plant growth monitoring combined with work practice were elaborated. Traditional garden plant growth monitoring methods such as manual inspection had certain limitations. The use of intelligent technology ensured real-time monitoring， automation， precision， intelligent early warning and automatic data recording and analysis， and realized the intelligence and refinement of garden management. Intelligent technology has shown great application potential in monitoring the growth of garden plants. Through the application of intelligent technology， key environmental parameters such as temperature， humidity and light can be accurately monitored during the growth of garden plants， and the growth trend of plants can be predicted through data analysis. The automatic control system effectively realizes accurate irrigation and fertilization， and significantly improves the efficiency of resource utilization. This study provided references for the monitoring of plants growth， and the precise and efficient management of gardens.

Keywords" garden plants; intelligentization; growth monitoring; fine management

園林植物是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分之一，其生長狀態(tài)在一定程度上影響城市的環(huán)境質(zhì)量和居民的生活質(zhì)量。對園林植物生長過程進行持續(xù)、系統(tǒng)地觀察、測量、記錄和分析，有助于確保植物在較佳的環(huán)境中健康生長。園林植物生長監(jiān)測常規(guī)方式如人工巡檢、調(diào)查法等，存在人力成本高以及數(shù)據(jù)記錄準確性、預(yù)測有效性和響應(yīng)速度有待進一步提高等現(xiàn)狀。因此，利用智能化技術(shù)提高園林植物生長監(jiān)測效率和準確性，成為當(dāng)前研究的熱點和難點之一。

有關(guān)智能化技術(shù)在園林植物生長監(jiān)測方面的研究已取得了一定的進展。如利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算等先進技術(shù)，對園林植物的生長環(huán)境進行實時監(jiān)測和智能控制。劉璨[1]通過基于物聯(lián)網(wǎng)的機場綠化園林植物生長環(huán)境參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測土壤濕度、溫度和光照強度等環(huán)境參數(shù)，了解植物的健康狀況，實現(xiàn)對植物生長環(huán)境的精準監(jiān)測和管理。劉雷等[2]運用環(huán)境感知技術(shù)、遠程監(jiān)測技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等，實時監(jiān)測園林植物生長環(huán)境中光、溫、水和肥等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對園林植物的智能化養(yǎng)護管理，緩解了部分園林養(yǎng)護管理中信息管理系統(tǒng)功能單一、專業(yè)人員不足等問題。李玲莉[3]對典型綠地中銀杏、香樟和桂花等喬灌木進行定點監(jiān)測，通過布設(shè)在綠地中的傳感網(wǎng)絡(luò)、自動化數(shù)據(jù)分析工具，獲取植物的各項生長指標(biāo)，研究微環(huán)境變化對其生長的影響，實現(xiàn)對園林植物的精細化養(yǎng)護。以上研究表明智能化技術(shù)在園林植物生長監(jiān)測中發(fā)揮了重要作用，實踐中，技術(shù)布設(shè)難度和設(shè)備維護成本相對較高，對于小型或資源有限的植物園林適用性不強。因此，在實際應(yīng)用中需針對不同地區(qū)的環(huán)境條件和植物種類，研發(fā)適應(yīng)性更強的智能化設(shè)備，開發(fā)易于操作和維護的智能化系統(tǒng)，以降低對專業(yè)技術(shù)的依賴程度。

本文對當(dāng)前園林植物生長監(jiān)測現(xiàn)狀進行分析，總結(jié)智能化技術(shù)在園林植物生長監(jiān)測中的應(yīng)用優(yōu)勢，并提出該技術(shù)在園林植物生長環(huán)境監(jiān)測中的具體應(yīng)用。通過智能化技術(shù)實現(xiàn)對園林植物生長環(huán)境的實時監(jiān)測和智能調(diào)控，為智能化技術(shù)在園林領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展提供參考。

1 園林植物生長監(jiān)測現(xiàn)狀

目前部分地區(qū)對于園林植物生長監(jiān)測方面的投入較有限，通常采用人工巡檢等方式，其在一定程度上可以幫助了解植物的生長情況，但這些方法存在一定的局限性，難以對園林植物進行全面、實時監(jiān)測，無法全面反映植物的生長狀況。在人工巡檢和數(shù)據(jù)記錄時容易出現(xiàn)遺漏或不準確等情況，紙質(zhì)記錄或簡單的電子表格記錄難以進行高效的數(shù)據(jù)處理與分析，對植物生長狀況深入分析和預(yù)測的能力有待進一步提高。此外，人工巡檢方式效率較低，成本較高，針對巡檢中發(fā)現(xiàn)的問題及時采取措施進行干預(yù)和調(diào)整的能力有待進一步提高。

2 智能化技術(shù)在園林植物生長監(jiān)測中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 實時性

智能化技術(shù)可以實時監(jiān)測植物的生長環(huán)境和生長狀態(tài)，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時性和準確性。彭麗紅[4]在溫室內(nèi)布置智能傳感設(shè)備，實時監(jiān)測植物生長發(fā)育必需的溫度、濕度、光照強度和CO2含量等關(guān)鍵參數(shù)，將植物生長物理量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，通過相應(yīng)設(shè)施與設(shè)備實現(xiàn)對植物生長環(huán)境的及時調(diào)控。曹耀鵬等[5]采用科百信物融合作物精準栽培管理系統(tǒng)（KB-CPS），通過云平臺或App小程序?qū)崿F(xiàn)對溫室中植物生長過程的全面數(shù)字化監(jiān)測，解決了蓮霧、番木瓜和荔枝等部分熱帶水果在暖溫帶地區(qū)種植的難題，取得了良好成效。

2.2 自動化

智能化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的自動收集、處理和分析，并根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則或模型做出決策，減輕了人工操作的繁瑣程度，提高了工作效率。例如，嚴崇瑞等[6]設(shè)計的基于LoRa通信的智能灌溉系統(tǒng)，當(dāng)土壤濕度低于預(yù)設(shè)閾值時，智能灌溉系統(tǒng)會自動開啟灌溉設(shè)備；王歡[7]對智能溫室大棚高溫系統(tǒng)進行了研究，表明通過智能調(diào)溫系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)，避免了溫室植物受外界極端天氣的影響。這種自動化管理有助于降低人工成本，同時提高管理效率和精度。

2.3 精準化

智能化技術(shù)利用傳感設(shè)備實時采集植物生長環(huán)境的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)植物的生長需求精準調(diào)控其生長環(huán)境，提高植物的生長勢和抗病蟲害能力。戴師[8]使用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器實時采集吊蘭生長環(huán)境的土壤濕度數(shù)據(jù)，記錄每次澆水前后的土壤濕度以及對應(yīng)的澆水量，通過建立的數(shù)字模型分析土壤濕度與澆水量之間的關(guān)系，設(shè)定了土壤濕度的閾值范圍，作為吊蘭生長的最佳濕度區(qū)間，實現(xiàn)對吊蘭澆水的精準調(diào)控。

2.4 智能化預(yù)警

智能化技術(shù)有助于及時發(fā)現(xiàn)植物生長過程中存在的環(huán)境異常和病蟲害風(fēng)險，自動預(yù)警并提供相應(yīng)的應(yīng)對措施，實現(xiàn)對園林植物生長環(huán)境、病蟲害的自動化監(jiān)測和可視化展示。趙小娟等[9]研究認為，病蟲害的發(fā)生與氣候、環(huán)境等存在緊密關(guān)聯(lián)，可以在病蟲害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)中設(shè)定監(jiān)測區(qū)域的空氣溫濕度、土壤溫濕度等環(huán)境參數(shù)閾值，當(dāng)監(jiān)測數(shù)值超出閾值時，智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)就會自動發(fā)送預(yù)警信息。

3 智能化技術(shù)在園林植物生長監(jiān)測中的應(yīng)用

3.1 園林植物生長環(huán)境監(jiān)測

通過布置在園林植物生長區(qū)域的傳感器，可以實時監(jiān)測土壤條件、光照強度、CO2濃度、環(huán)境溫濕度和病蟲害等情況。通過實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，為園林規(guī)劃設(shè)計、園林植物管理提供科學(xué)依據(jù)，有助于促進園林行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。洪琴[10]研究表明，在園林植物生長的不同區(qū)域，如草坪、花壇和樹木周圍等，布置ZigBee傳感器節(jié)點，用于監(jiān)測植物生長環(huán)境的光照強度、CO?濃度、溫度、濕度和土壤營養(yǎng)成分等參數(shù)，采集的數(shù)據(jù)通過ZigBee無線通信技術(shù)傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器，數(shù)據(jù)經(jīng)過匯總后傳輸?shù)椒?wù)器進行分析與處理，用于評估園林植物的生長環(huán)境；管理人員通過移動終端設(shè)備實時獲取植物生長環(huán)境信息，了解植物的生長狀態(tài)，并根據(jù)需要及時做出調(diào)整。ZigBee網(wǎng)絡(luò)具有良好的擴展性，可以根據(jù)需要增加或減少傳感器節(jié)點，滿足不同規(guī)模的園林植物生長監(jiān)測需求。

3.2 園林植物生長趨勢分析與預(yù)測

基于植物的生理特性、環(huán)境因素和土壤條件建立植物生長模型，可以預(yù)測植物在不同環(huán)境條件下的生長趨勢。雷桂平等[11]采用新型的智能視覺物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對園林植物的光照強度、CO?濃度、水分、葉片生長情況以及植物水分脅迫程度等的實時、準確監(jiān)測?；谖锫?lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)集成局域網(wǎng)（Local area network，LAN）、無線局域網(wǎng)（Wireless local area network，WLAN）、通用分組無線服務(wù)（General packet radio service，GPRS）、4G和5G等多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息和控制命令的實時、準確傳輸與交互。（1）數(shù)據(jù)采集。溫濕度傳感器用于實時監(jiān)測環(huán)境的溫度和濕度；土壤pH傳感器用于測量土壤的酸堿度；CO?濃度傳感器用于監(jiān)測植物生長環(huán)境中的CO?濃度。（2）數(shù)據(jù)傳輸。在固定或移動設(shè)備之間通過LAN或WLAN進行數(shù)據(jù)傳輸；當(dāng)設(shè)備需要遠程連接或在無Wi-Fi覆蓋的區(qū)域，可以使用GPRS、4G或5G網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。（3）數(shù)據(jù)處理與控制。數(shù)據(jù)中心負責(zé)接收來自各個傳感器的數(shù)據(jù)，并進行匯總、比對和展示；用戶可以通過設(shè)置溫濕度閾值實現(xiàn)對設(shè)備的調(diào)控，當(dāng)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)高于或低于設(shè)定閾值時，系統(tǒng)可以自動開啟或關(guān)閉指定的設(shè)備，如加熱器、加濕器和通風(fēng)設(shè)備等。（4）數(shù)據(jù)統(tǒng)計與趨勢分析。系統(tǒng)根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)生成統(tǒng)計報表，如日報表、周報表或月報表等；通過對歷史數(shù)據(jù)進行分析，系統(tǒng)可以預(yù)測未來一段時間的趨勢，并據(jù)此做出優(yōu)化建議或調(diào)整策略。通過智能化監(jiān)測，實現(xiàn)對植物生長環(huán)境的實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析和智能控制，為園林高效管理提供了有力的支持。

3.3 園林植物灌溉智能化控制

運用智能化技術(shù)可以實現(xiàn)園林植物灌溉的智能化、精準化和高效化管理。根據(jù)氣象條件、土壤濕度和植物的水分需求，智能調(diào)控灌溉，有助于提高水資源的利用率、降低人力成本、提高園林綠化的可持續(xù)性和景觀質(zhì)量。謝福來[12]將智能灌溉系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)分為4個部分。（1）數(shù)據(jù)采集和傳輸。通過安裝在植物生長區(qū)域的終端監(jiān)測節(jié)點和無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點完成數(shù)據(jù)的采集和傳輸。終端監(jiān)測節(jié)點負責(zé)實時監(jiān)測植物生長區(qū)域的環(huán)境信息并控制電磁閥的開斷，無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點負責(zé)將分析和融合后的數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴衔粰C。（2）數(shù)據(jù)處理與分析。采集的數(shù)據(jù)信息進入數(shù)據(jù)庫，采用SQL server數(shù)據(jù)管理軟件，管理農(nóng)田信息、氣象信息、灌溉決策信息和工作人員等信息；交互界面則采用Visual Studio開發(fā)環(huán)境實現(xiàn)所設(shè)計的功能。（3）灌溉控制。數(shù)據(jù)信息經(jīng)過處理與分析后用于預(yù)測灌溉需求，制訂灌溉計劃，并實時調(diào)整供水。智能灌溉系統(tǒng)通過自動控制水泵、閥門等，調(diào)整灌溉時間、水量和方式。（4）監(jiān)測與反饋。智能灌溉系統(tǒng)監(jiān)測中心可以實時顯示和調(diào)控園林灌區(qū)的灌溉情況，通過首部控制器與田間控制器進行連接，執(zhí)行園林植物灌溉計劃，并根據(jù)監(jiān)測反饋信息及時做出調(diào)整，以優(yōu)化灌溉策略。陶虞菲[13]提出將智能灌溉系統(tǒng)與氣象站、土壤墑情監(jiān)測站集成應(yīng)用，可以使數(shù)據(jù)收集更全面，灌溉控制更精準；許盼盼[14]采用土壤墑情監(jiān)測站對某灌區(qū)土壤墑情進行監(jiān)測，獲取了精準的土壤墑情數(shù)據(jù)，確定該灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)為0.761，從而更準確地調(diào)整灌溉計劃。

3.4 園林植物生長異常智能預(yù)警

通過智能化遠程監(jiān)測，園林管理人員可以隨時隨地查看植物的生長環(huán)境和植株生長狀態(tài)。一旦監(jiān)測到植物生長異常，如植物發(fā)生病蟲害等，智能報警系統(tǒng)會立即發(fā)出預(yù)警，通過移動終端設(shè)備提醒管理人員，并分析可能的異常原因和相應(yīng)的解決方案。邵明月等[15]運用深度學(xué)習(xí)技術(shù)對植物病蟲害進行了有效識別，具體應(yīng)用步驟：研究前收集包含各種植物早期病蟲害的圖像數(shù)據(jù)集，包括不同的植物種類、生長階段以及多種類型的病蟲害等數(shù)據(jù)，對收集的數(shù)據(jù)詳細標(biāo)注病蟲害類型、位置和嚴重程度等信息，并進行旋轉(zhuǎn)、縮放、裁剪和色彩調(diào)整等操作；選擇合適的深度學(xué)習(xí)模型，如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Convolutional neural network，CNN）、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Recurrent neural networks，RNN）和生成對抗網(wǎng)絡(luò)（Generative Adversarial Nets，GAN）等，用于處理圖像數(shù)據(jù)，其中CNN具備強大的特征提取能力，在植物病蟲害的圖像識別上取得了成效；在應(yīng)用過程中，結(jié)合具體識別任務(wù)對深度學(xué)習(xí)模型進行改進和優(yōu)化，如調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化損失函數(shù)和使用正則化技術(shù)等，使用標(biāo)注好的數(shù)據(jù)集對深度學(xué)習(xí)模型進行訓(xùn)練，通過反向傳播算法優(yōu)化模型參數(shù)。在園林植物生長監(jiān)測中，深度學(xué)習(xí)技術(shù)還可用于其他類型的異常情況預(yù)警，楊俊成等[16]研究認為，監(jiān)測植物營養(yǎng)缺乏或過剩、植物生長速度異常、環(huán)境因素異常和土壤狀況異常等，有助于幫助園林管理人員及時發(fā)現(xiàn)和處理各種異常情況，確保植物的健康生長。

綜上，本文分析了當(dāng)前園林植物生長監(jiān)測現(xiàn)狀，總結(jié)了智能化技術(shù)在園林植物生長監(jiān)測中的應(yīng)用優(yōu)勢，并闡述了該技術(shù)在園林植物的生長環(huán)境監(jiān)測、生長趨勢預(yù)測、灌溉智能化調(diào)控和生長異常智能預(yù)警等方面的具體應(yīng)用。智能化技術(shù)的應(yīng)用提高了監(jiān)測效率和準確性，為園林從業(yè)人員提供了更為便捷和智能的管理手段。隨著智能化技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，其在園林植物生長監(jiān)測中的應(yīng)用將更加廣闊。

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