智慧公园的体系构建——以上海星空之境海绵公园为例

文/中国建筑设计研究院有限公司生态景观建设研究院 杨 钰 赵文斌 杨 陈

1 智慧公园建设背景

随着大数据云计算、物联网、移动互联网、信息智能终端等信息技术飞速发展，智能化成为城市建设的发展方向。“十二五”以来，国内掀起智慧城市的建设热潮[1]。智慧城市实质是利用先进的信息技术，实现城市智慧化管理和运行，进而为城市居民创造更美好的生活，促进城市安全、健康、可持续发展。

在智慧城市建设中，公园的智能化建设是不可或缺的部分，是智慧城市重要的子系统。传统公园主要为游客提供观赏和游憩的空间，限定性较强。现代公园陆续实现基础网络覆盖，在公园里利用WiFi上网，查询基础导览信息。未来公园需要利用智能化手段进行更加高效、全面、精细化的运营管理，提供多样化及友好便捷的服务，增强人性化的交互体验，诱发人们新的户外活动和社交行为，让公园变得更舒适、有趣，与游客建立更紧密的共生关系。

南宁市自2013年成为国家智慧城市试点后，就开始重视智慧公园的建设。北京市在2018年印发了《北京市智慧公园建设指导书》，用于指导全市智慧公园的建设工作，对不同类型公园智能化建设内容进行分类。北京海淀公园因率先引入AI技术而成为“全球首家AI智慧公园”[2]。昆明翠湖公园、重庆两江新区礼嘉智慧公园都在进行公园智慧场景的建设尝试[3]。2021年5月12—13日，在北京召开智慧公园顶层设计探索与创新技术运用交流研讨会，凝聚行业力量，共同探讨实现路径，为促进公园服务全过程从数字化迈向全面智慧化表达、控制和管理奠定坚实基础。

上海市在2017年颁布《智慧公园建设导则》，选取动物园、辰山植物园、滨江森林公园等8家公园作为智慧公园建设示范点，应用场景多以点状为主，是对传统公园的局部升级改造，处于初期摸索阶段。上海南汇新城星空之境海绵公园作为上海临港新片区重点建设项目，紧随其后，积极构建智能化体系，打造上海临港地区的智慧公园试点。

2 上海星空之境海绵公园智慧建设实践

上海星空之境海绵公园占地约54hm2，水域面积约16hm2，陆域面积约38hm2，位于滴水湖环湖二环城市公园带的核心位置。依托上海天文馆，以“星空天文”为设计主题，打造充满科技感的户外趣味休闲科普空间。作为综合性主题公园，搭建“一中心三平台”，加强基础的软硬件设施建设和数字化运营管理，根据多样化需求增设特色智慧服务与体验内容，旨在建设景观海绵双示范的智慧之地（见图1）。

图1 上海星空之境海绵公园智能化设计层级框架

2.1 基础设施建设

2.1.1 公园通信网络支撑系统

通信网络是公园最基础的IT设施，是公园的神经系统，支撑未来公园业务的扩展。根据业务的使用情况，公园的网络划分为内网和外网。内网供公园的内部管理使用，外网供游客、运维运营单位使用。后续可增加新的软硬件，由专业设备厂家配合将功能集成到现有系统统一管理。

2.1.2 公园数据接口

公园数据接口可为上层数据中心、相关政府部门、研究机构提供公园生态、人文、安保等数据接口。

2.2 智慧管理系统

2.2.1 公园综合管理平台

公园综合管理平台承载公园管理类数据和应用能力，基于GIS地图服务为公园提供“一张图”，将所有资源一张图管理、所有设备一张图控制、所有事件一张图显示，集监测、控制、维护、安保、应急、巡检和指挥调度管理等功能于一体。

监控指挥大厅和数据服务机房布置于游客服务中心“纸飞机”处，打造具备对外展示功能的现代化公园运营管理中心。运营管控大厅通过大屏综合显示公园的运行、生态、安全和服务情况；监管公园的建设设施、设备设施的运行情况；监管工作人员巡检情况。在重大活动期间，配合重大活动指挥中心的调度和指挥。

三维智能可视化平台通过无人机测量技术、三维数字技术、数字孪生技术等，实现公园环境的三维数字化，真实还原公园场景，帮助用户更清晰直观地了解公园面貌。

2.2.2 安防管理系统

1）涉水安全管控 公园紧邻春涟河和青祥港，水深3.5m，打造草坡入水的自然驳岸，一级园路距离水边最近距离为20m。充分考虑公园安全性，设置红外电子围栏对园区涉水安全进行常态化管理，结合三点高位视频+水上巡检机器人加强联动监测。

2）园区安全管控 在园区出入口、停车场出入口、服务建筑出入口、桥梁及主要活动区域（道路及广场）进行视频监控和人流监测分析。

3）游客SOS呼叫管理 在入口和活动区域设置SOS语音呼叫对讲设施，便于管理中心回应游客需求。

4）应急指挥管理 建立预案配置、时间监控、指挥管理调度联动系统，提升园区对非常态事件的响应处理能力，支撑应急管理流程对接与工作协同。

5）巡检调度管理 园区人车日常巡检管理与事件调度处置。

2.2.3 公园管养系统

借鉴新加坡国家公园管理局建设经验，设计智能灌溉系统，将土壤墒情传感器与灌溉系统联动，实时监测土壤干湿度等数据，结合不同的需水指标，实现远程控制分区灌溉[4]。公园设置20个检测点，通过遥感和视频监测技术，将采样点植物枝叶的变化情况与数据库储存的植物样本进行比对，锁定异常区域，及时采取病虫害防治、水肥管理、保温防冻害措施，以节省绿化养护时间与人力成本。

2.3 智慧服务系统

2.3.1 微信小程序及门户网站

公园门户网站及微信小程序提供公园运营机构与游客进行线上交互的手段，利用二维码、互联网技术与游客进行有效沟通，包含园区基本信息、游园指南、园区导航、景点介绍、在线订票、广播动态、观星活动通知、主题活动预约报名等内容，可扩展科教、交流等栏目。

2.3.2 智能停车

在4个地块停车场出入口设置道闸、车牌识别摄像机等设施和后台管理系统，实时统计车位使用情况。实现无人值守进出，扫码线上缴费、活动减免，可节省运营成本，提高通行效率。同时引入充电桩运营商提供电动车充电服务。

2.3.3 智能厕所

通过公厕出入口人流探测将数据实时更新到小程序及公厕屏幕，方便游客了解园区厕所状况，合理安排，就近入厕。若硫化氢、氨气超标，传感器会第一时间向后台报警，后台向管理人员发出预警短信，管理人员可实现远程监控和公厕保洁调度。

2.4 智慧特色内容

项目重点建设“智慧体验（智慧景观）+智慧水务（智慧海绵）”内容，力争打造天文海绵科教与趣味体验的景观新标杆。

2.4.1 智慧体验

加强人性化交互体验，打造“一线两区多点的主题体验”场景，体现“生境为本、以人为中心”设计理念（见图2）。

图2 智慧体验内容

1）绿色智能健康步道 一级道路贯穿整个公园，与周边二环城市公园带打通，将重要的智慧体验节点串联，打造便捷舒适的慢行体系，倡导全民参与的健康生活。利用二维码信息台、人脸识别感应柱进行游人健康数据收集分析展示，设置散步/跑步记录排名、打卡闯关竞技等游戏模式，实时记录运动轨迹；沿路设置智能座凳，收集太阳能，提供感温智能加热、无线充电、蓝牙音响等功能；布置智能垃圾桶，太阳能薄膜覆盖，垃圾满溢时预警，语音识别分类投放；实现自行车驿站智慧服务，运动储物柜无线管理，共享观光骑行车扫码租赁；灯具智能化控制，分日常、观星活动、重大节庆活动设置不同照度，分区调控；结合景观桥面收集太阳能，白天发电夜间照明；主入口设置智能导览屏进行公园引导和信息展示，呈现公园三维地图，触摸式景点信息介绍，辅以语音提醒，合理规划游园路线。

2）湿地立体生态科普体验区 在生态湿地展示区，通过对湿地鸟类多样性、植被多样性、水下森林微生物多样性、气候、土壤等的长期监测，揭示区域资源本底情况，为湿地研究提供有效数据和指标，通过互动屏幕和小程序让游客直观认知种类，感受区域生态改善的意义[5]。将感应按钮镶嵌在沉水廊道及海绵设施原理展示容器中，通过触摸按钮开启讲解程序，点亮科普模块，了解“渗、蓄、滞、净、排”原理。在配套服务建筑中增加海绵互动展厅。

3）星空主题互动体验区 星动广场布置银河主题旱喷，利用集电地板通过游客踩踏的动力产生旱喷开关的电能，与地面银河系四大旋臂图案文字产生声光电的水景互动；利用景观墙和特色铺装地面设置星空主题互动投影；在星空剧场运用3D投影透明全息影像技术打造户外数字星空视觉盛宴；星际迷宫通过热感技术与玻璃结合，描绘流星雨、彗星轨迹，寻找星座，为游客提供身临其境的穿越体验。结合配套服务建筑设置VR体验区，感受失重和星空漫步，加强沉浸式体验。

2.4.2 智慧水务

智慧水务建设作为独立的子系统，包括实时监控网络、云共享平台、仿真模型、智能管理平台和运行服务中心5个方面内容（见图3）。

图3 智慧水务系统层级架构

1）实时监控网络 建立全覆盖式的海绵城市监测体系，获取连续稳定可靠的监测数据，包括对雨量、排水管网排口、循环湿地末端净化设施、初雨处理设施，典型海绵设施、雨水蓄水池模块、河道水质在线等的监测，实现对雨量、液位、流量、水质、TSS等指标的在线采集，为海绵城市建设工程及水环境治理工程的建设效果评估和绩效考核提供依据，也可及时发现项目水务系统发生事故的风险，快速和科学地制定应急处理方案。

2）云共享收集存储平台 构建云共享平台，以大数据、云计算等技术手段为基础，通过物联网、互联网等手段保存公园水务设施、基础地理信息、在线监控数据等相关静态和动态数据，为公园水务设施的智能管理和控制系统提供基础硬件平台。

3）仿真模型处理系统 构建工艺仿真模型，掌握公园水系统的运行特征，同时为水务设施的调度分析、水环境事故预警提供决策支持，提高公园水系统的运行稳定性、可靠性和安全性，促进水循环平衡，降低水系统的运行能耗和成本。

4）智能管理平台 应用系统包括资产管理、绩效评估、远程控制、在线监测、综合展示。实现海绵公园水务设施日常运营工作的智慧化管理，提高管养效率，保障海绵公园水系统长期的水量、水质和景观效果。实现对海绵公园泵站、雨水回用设施、水质净化等设施的联合调度，最大程度提高项目水资源利用率、水环境质量，节约运营成本，最终接入公园综合管理平台。

5）运行服务中心 建设智慧水务运行服务中心，开展平台专业运行和维护工作，确保系统长期安全、稳定、可靠运行。

3 结语

智慧公园运用“互联网+”的思维和新一代信息技术，对服务、管理、养护过程进行数字化表达、智能化控制和管理，实现与游人的互感、互知、互动。经过理论研究及项目实践，智慧公园体系的构建主要包括5个方面（见图4）。

图4 智慧公园建设体系

1）基础设施建设 构建全园网络体系，建立数据中心与接口用于数据采集，作为全园信息支撑，加强数据集成化，与上一级城市智慧平台互联，打通与其他领域数据，实现各子系统协同。

2）智慧管理 建立综合管理平台，实现数据处理、安全管控、应急调动、绿化管养、能耗评估等统一管理，有效提高公园的管理效率。

3）智慧服务 建立门户网站、移动客户端、微信小程序，提供公园导览、入园预约、数据查询、买票缴费等线上服务。建立智慧停车、无人观光车等智慧交通系统，配套智慧公厕、智慧座凳、智能垃圾桶、无人售卖机等服务设施，满足游客的多样化需求，提升公园的服务水平。

4）智慧体验 为公园重点打造的特色和亮点。需与主题理念契合，将景观元素与最新科技手段结合，设置互动展示装置和场地，激发视觉触觉听觉感官能动性，增强游人户外活动的参与性和认知性。体验产品的独特设计与专利保护是重点，根据不同的公园特色和主题，与景观场地及景观构筑物有机结合，避免产品的同质化、雷同性，增强辨识度和认可度，提高景观的活力和生命力。

5）智慧水务 目前，海绵建设已成为城市公园考核的重点内容，在常规的动物、植物、土壤、空气、湿度、温度等生态环境因子的监测外，需增加专项对海绵设施及河道的雨量、水质、流量等数据的动态监测及处理，实现泵站、雨水回用、水质净化、防洪排涝等联合调度，从而提高公园水务运维管养能力。

不同类型公园的智能化建设，需因地制宜，既考虑前期投入成本，又考虑后期运维运营，建立综合管理平台，采用不同的技术组合和应用，与能源节约、高效管控联动评估，并非要“广而全”，需分重点分层级打造；重视体验产品的研发、制造，配合不同的景观内容确定合理的交互设计方式[6]，寻找专业厂家，与第三方合作落地实施，完美呈现；预留未来升级扩容空间，逐步建立可持续的智慧公园体系。

项目名称：上海南汇新城星空之境海绵公园DBO项目

设计单位：中国建筑设计研究院有限公司、中国市政工程华北设计研究总院有限公司、中国建筑设计咨询有限公司

设计主持：赵文斌、杨陈、杨钰

项目经理：雷洪强

景观设计：杨陈、杨钰、周亦白、高晓宇、孙平天、袁泽、于凡迪、沈楠、刘玢颖、赵金良

智慧设计：王冰、赵险华、张涛、赵长城、李亮、王凯

项目地点：上海市浦东新区临港新片区环湖北二路与环湖北三路之间

占地面积：54.47hm2