浅析智慧城市建设中公园智慧系统的设计——以福州晋安湖公园为例

林龙生

（福州市规划设计研究院集团有限公司，福建 福州 350001）

0 引言

随着各类通信基础设施建设的不断完善，智慧公园建设不断走向成熟[1]。智慧公园是指在传统公园的基础上融入数字化、智慧化的设施，并联合物联网、云计算、人工智能、大数据等新技术，提高公园的服务能力，丰富公园的娱乐体验，提升公园管理和养护效率。多数传统公园存在基础设施有限、难以全面监管等问题，较为保守的传统公园建设已无法满足智慧城市背景下公园的可持续发展的需求，而智慧公园能通过更高效的管理系统和丰富的信息设备填补这些不足。

利用各种智能化管理模块组成的智慧系统在今后公园维护中可以减少对环境的影响,对管理维护进度、质量、成本等方面起到积极作用[2]。在国家提出建设网络强国、数字中国、智慧社会的战略背景下，2018 年首届数字中国建设峰会落户福州，自此福州进入建设智慧城市的快车道。同时，福州作为全国首个生态文明试验区，公园建设是福州市城市建设的关键部分。近年来，福州市持续关注公园建设，提升公园品质，紧跟智慧公园话题。本文以晋安湖公园智慧化建设为例，探讨智慧系统的设计，以供参考。

1 智慧公园系统框架

公园的智慧系统通过多样化的组网将公园智慧机房的指令传达至末端设备[3]。末端设备是感知与服务一体的智慧设施，末端的感知与服务一体智慧设施既可以执行公园智能机房指令，同时可将周边环境的反馈数据发送回智慧机房。通过数据的反馈，实现公园功能管理和服务的不断优化，形成可持续的、“智慧”的公园。

公园智慧系统框架分为3 层，即：第1 层——智慧平台层，主要包括管理平台、应用接口平台、控制平台、展示服务平台等。其中，管理平台作为全园的“智慧大脑”，可以对采集的环境数据、人流量数据、动植物数据等各类数据进行分析，并反馈给公园中的前端智能感知层，如智慧信息发布、智慧照明、智能安防等，进行智能管理与联动[4]。第2 层——物联网层，包含各种类型、形式多样的组网，例如有线通信光缆、WIFI、NBIoT 等。第3 层——智能感知层，主要包括各类信息采集反馈设备，例如摄像头、报警按钮、单灯控制器、LED大屏、智慧井盖等[5]。

2 晋安湖公园智慧系统设计

2.1 项目概况

晋安湖公园是一个综合性城市公园，在湖边有福州少儿图书馆、群众艺术馆、摩天轮等，与公园融为一体。公园管理处对公园有很高的服务与管理水平要求。同时晋安湖还是一个兼具滞洪防涝功能的景观湖，在调控水位、调控水动力、维持水环境等方面，也对管理控制水平提出了很高的要求。这些都需要智慧化设计为此提供有力的技术支撑。

2.2 设计目的

晋安湖公园的智慧系统个性化设计主要体现在智能感知层的设计上。通过合理配置智能感知层设备，在有限的造价下，保障游客游园安全、节能减排、数据数字化处理、合理配置资源、提高公园管理人员效率。引入新型智能感知设备吸引游客数量，提升游园体验感。

2.3 智慧平台层设计

含有单个或多个智能感知功能的成套设施称为智慧设施。晋安湖公园主要智慧设施布置平面图见图1。智慧平台设置于机房内，智慧平台所在机房，引入高精密空调、UPS 及蓄电池组。高精密空调可以确保平台保持在适宜的温、湿度下稳定运行，UPS 及蓄电池组，保障平台数据安全可靠。管理人员可通过机房内拼接屏与平台搭载的GIS 系统，直观查看并统筹全园所有智慧设施。高集成度、高开放度管理平台为今后系统升级提供可能性、便捷性。

图1 主要智慧设施布置平面图

2.4 物联网层设计

采用六芯单模光缆由机房呈放射状连接至11 台室外弱电柜，每台室外弱电柜采用四芯单模光缆呈放射状连接至各智慧灯杆、智慧导览屏等智慧设施。智慧灯杆、智慧导览屏等智慧设施搭载支持边缘计算的智慧网关设备，设备含自适应百/千兆网线接口，且支持WIFI 等多种无线通信协议，可远程升级。边缘计算是在临近物或数据源的网络边缘端，结合网络计算、开放存储核心功能的应用平台，就近为边缘端用户提供相关智能服务，并满足各领域在实时处理、数据优化、协同联接、智能应用、安全与隐私保护等数字化方面的需求保障。边缘计算旨在分担云端处理数据的压力[6]。

2.5 智能感知层设计

公园在引入常规的智慧无线网络、智慧广播、智慧一键呼救、智慧信息发布等常用智慧系统的基础上，针对晋安湖是湖体公园的特殊性，加入智慧安全防范、智慧安全用电、智慧节能、智慧旅游、智慧水务等模块。其中智慧无线网络、智慧广播、智慧一键呼救、智慧安全防范集成于智慧灯杆上。主园路及景观节点共设置89 根智慧灯杆，力求可能发生危险区域监控全覆盖。智慧信息发布包括智慧灯杆上小屏、LED 大屏、信息导视屏、智慧导览屏，除智慧灯杆上小屏，其余屏幕均位于公园主要出入口、重要景观节点。智慧安全用电结合室外配电箱设置。智慧节能、智慧旅游、智慧水务则根据上游专业提资设置点位。

2.5.1 智慧安全防范

晋安湖公园以其长岸线和高亲水性属性成为公园亮点，但也因此存在着较大的安全隐患，而对这类安全隐患的防范集中在溺水事故的预防。公园内部约有1250 口井盖，部分暗井深度可达2m 以上，一旦井盖发生位移，容易发生坠落事故。由于园路临湖而建，路基易沉降，若没有及时修复，可能造成游客跌倒。晋安湖公园的智慧安全防范设计，采用不同于单纯进行录像操作的传统监控摄像头，借助人工智能AI 摄像机设备，采用深度学习硬件及算法，设置周界防范边界线，一旦监控设备捕捉到越线情况，便能联动智慧广播系统提醒游客注意安全，并同步发送警情至管理中心。人工智能AI 摄像机可同时监控井盖位置、路面沉降，通过自主学习对比分析，确保公园游览安全。

2.5.2 智慧安全用电

晋安湖公园的湖体在福州市中起着重要的调蓄防洪的作用。晋安湖湖体是汇集城市雨水的主要场所之一，尤其在雨季、汛期，湖体水位上涨较快，甚至接近或超过主园路标高，将带来不小的用电安全隐患。保证调蓄防洪的同时，如何保障园区用电安全是公园设计与建设的一大难点。园区内所有夜景照明箱均可接收来自湖体岸边液位信号反馈，当湖水上升至高水位时，智慧安全用电系统将切断所有夜景照明箱的馈线回路，以保障园区用电安全不受湖体水位变化影响。同时，晋安湖公园所采取的智慧安全用电可实时监测所有夜景箱馈线回路泄漏电流值，工作电压、电流一旦发现异常，系统将及时切断电源，并报警至管理中心。

2.5.3 智慧节能

晋安湖公园智慧节能系统包含节电与节水两个部分。工程实例显示智慧照明可平均减少功能照明用电时长1h 以上、夜景照明用电时长0.5h 以上。晋安湖公园功能照明设计容量为150kW,夜景照明设计容量为165kW,通过智慧节电系统的控制，仅照明部分较传统控制方式节约日用电量232.5kW·h,节电率达10%以上。节电的同时，晋安湖公园引入绿色清洁能源设备—光伏廊架，将碲化镉发电玻璃铺设于廊架顶面，采用环保蓄电池、高转换逆变器、先进的控制器，尽可能高效收集、存储并利用太阳能。福州市日均日照时间为3.46h，廊架顶面积约100m2，可布置250W 光伏板52片，碲化镉光伏转换效率为15.8%，可日产7.1kWh 电量。

智慧节水部分，晋安湖公园通过土壤湿度传感器配合自动喷灌系统，在保证灌溉质量不变的情况下，达到节水效果。有资料显示，喷灌比地面漫灌要省水约30%～50%，微灌(包括滴灌、微喷灌、涌流灌和地下渗灌)比地面漫灌省水约50%～70%[7]。晋安湖公园绿化面积250000m2，若采用地面漫灌方式，单位面积最高日用水定额3/L/(m2·d)，日最高用水量为750t；通过智慧节水设备的绿化浇灌，仅按30%节水率，每日可节约浇灌用水225t以上。

2.5.4 智慧旅游

智慧旅游包含智慧步道、智慧厕所、智慧游船。智慧步道是晋安湖公园智慧化设计中的亮点之一。智慧步道通过手机端、公园智慧监控端及公园智慧显示屏的联动，以公园环湖步道为载体，实现晋安湖智慧环湖步道建设。游客可通过手机app 小程序或步道大屏注册用户，在获取用户同意的情况下，环湖步道上设置的智能摄像头将自动采集游客运动情况，并将参与用户的运动排名显示在环湖步道和公园重要节点的智慧互动屏幕上，吸引更多游客参与健身和互动，在丰富游园体验的同时，引导良好的运动氛围，推动健康城市发展。智慧厕所通过一些列传感器、感应装置（如烟感、温感、氨气检测、硫化氢检测、远传水表、远传电表、监控球机、流量传感器、自动除臭器、呼救按钮等）采集数据，生成列表，为提升入厕环境及服务提供数据依托。智慧游船通过GPS 定位每艘游船点位，监测游船运行速度、路线，确保游客游湖安全。

2.5.5 智慧水务

晋安湖公园作为一个湖体公园，在为城市调蓄防洪的同时，把控湖体水质也至关重要。公园智慧水务系统是通过水质检测站点监控水质，并将监控数据实时上报至管理中心.管理中心接受数据后，可根据监控的水质情况远程控制水闸、泵站，通过调控湖体的进出水保证晋安湖湖体水质良好。同时，智慧水务管理中心也将更新的水质情况储存至历史湖体水质记录中，以便后期湖体管理治理中提供支持。

3 结束语

综上所述，为了完成晋安湖公园的智慧系统个性化设计，引入新型智能感知设备，搭建智慧平台层和物联网层。在引入常规的智慧无线网络、智慧广播、智慧一键呼救、智慧信息发布等常用智慧系统的基础上，针对晋安湖是湖体公园的特殊性，加入智慧安全防范、智慧安全用电、智慧节能、智慧旅游、智慧水务等模块。该设计不仅可以提升公园管理效率，还能提升游园体验感。

公园建设与管理是一个持续性的过程，后期管理中，需要对公园各类设施、设备等进行阶段性更新以维持和提升公园的服务功能。笔者建议设计阶段应尽可能多考虑后期管养问题。

（1）智慧网关设备应支持尽可能多制式的无线信号。

（2）在主园路适当预留强弱电排管，可避免中后期大量重复开挖土方，影响公园的正常使用。

（3）智慧平台层建设时也应考虑尽可能易拓展，方便今后升级。

（4）在工程造价允许的情况下，应引入更多的智慧互动设施，提升游客体验感，亦可增加公园收入，以供公园设施更新，有利于公园可持续发展。

伴随着日新月异的技术革新，将来会出现更多信息通信技术推动着智慧系统不断发展，推动智慧公园由发展进入成熟阶段，成为智慧城市建设中必不可少的一环。