智慧公園的體系構(gòu)建
——以上海星空之境海綿公園為例

文/中國建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司生態(tài)景觀建設(shè)研究院 楊 鈺 趙文斌 楊 陳

1 智慧公園建設(shè)背景

隨著大數(shù)據(jù)云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、信息智能終端等信息技術(shù)飛速發(fā)展，智能化成為城市建設(shè)的發(fā)展方向?！笆濉币詠恚瑖鴥?nèi)掀起智慧城市的建設(shè)熱潮[1]。智慧城市實(shí)質(zhì)是利用先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市智慧化管理和運(yùn)行，進(jìn)而為城市居民創(chuàng)造更美好的生活，促進(jìn)城市安全、健康、可持續(xù)發(fā)展。

在智慧城市建設(shè)中，公園的智能化建設(shè)是不可或缺的部分，是智慧城市重要的子系統(tǒng)。傳統(tǒng)公園主要為游客提供觀賞和游憩的空間，限定性較強(qiáng)?，F(xiàn)代公園陸續(xù)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，在公園里利用WiFi上網(wǎng)，查詢基礎(chǔ)導(dǎo)覽信息。未來公園需要利用智能化手段進(jìn)行更加高效、全面、精細(xì)化的運(yùn)營管理，提供多樣化及友好便捷的服務(wù)，增強(qiáng)人性化的交互體驗(yàn)，誘發(fā)人們新的戶外活動和社交行為，讓公園變得更舒適、有趣，與游客建立更緊密的共生關(guān)系。

南寧市自2013年成為國家智慧城市試點(diǎn)后，就開始重視智慧公園的建設(shè)。北京市在2018年印發(fā)了《北京市智慧公園建設(shè)指導(dǎo)書》，用于指導(dǎo)全市智慧公園的建設(shè)工作，對不同類型公園智能化建設(shè)內(nèi)容進(jìn)行分類。北京海淀公園因率先引入AI技術(shù)而成為“全球首家AI智慧公園”[2]。昆明翠湖公園、重慶兩江新區(qū)禮嘉智慧公園都在進(jìn)行公園智慧場景的建設(shè)嘗試[3]。2021年5月12—13日，在北京召開智慧公園頂層設(shè)計(jì)探索與創(chuàng)新技術(shù)運(yùn)用交流研討會，凝聚行業(yè)力量，共同探討實(shí)現(xiàn)路徑，為促進(jìn)公園服務(wù)全過程從數(shù)字化邁向全面智慧化表達(dá)、控制和管理奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

上海市在2017年頒布《智慧公園建設(shè)導(dǎo)則》，選取動物園、辰山植物園、濱江森林公園等8家公園作為智慧公園建設(shè)示范點(diǎn)，應(yīng)用場景多以點(diǎn)狀為主，是對傳統(tǒng)公園的局部升級改造，處于初期摸索階段。上海南匯新城星空之境海綿公園作為上海臨港新片區(qū)重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，緊隨其后，積極構(gòu)建智能化體系，打造上海臨港地區(qū)的智慧公園試點(diǎn)。

2 上海星空之境海綿公園智慧建設(shè)實(shí)踐

上海星空之境海綿公園占地約54hm2，水域面積約16hm2，陸域面積約38hm2，位于滴水湖環(huán)湖二環(huán)城市公園帶的核心位置。依托上海天文館，以“星空天文”為設(shè)計(jì)主題，打造充滿科技感的戶外趣味休閑科普空間。作為綜合性主題公園，搭建“一中心三平臺”，加強(qiáng)基礎(chǔ)的軟硬件設(shè)施建設(shè)和數(shù)字化運(yùn)營管理，根據(jù)多樣化需求增設(shè)特色智慧服務(wù)與體驗(yàn)內(nèi)容，旨在建設(shè)景觀海綿雙示范的智慧之地（見圖1）。

圖1 上海星空之境海綿公園智能化設(shè)計(jì)層級框架

2.1 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

2.1.1 公園通信網(wǎng)絡(luò)支撐系統(tǒng)

通信網(wǎng)絡(luò)是公園最基礎(chǔ)的IT設(shè)施，是公園的神經(jīng)系統(tǒng)，支撐未來公園業(yè)務(wù)的擴(kuò)展。根據(jù)業(yè)務(wù)的使用情況，公園的網(wǎng)絡(luò)劃分為內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)。內(nèi)網(wǎng)供公園的內(nèi)部管理使用，外網(wǎng)供游客、運(yùn)維運(yùn)營單位使用。后續(xù)可增加新的軟硬件，由專業(yè)設(shè)備廠家配合將功能集成到現(xiàn)有系統(tǒng)統(tǒng)一管理。

2.1.2 公園數(shù)據(jù)接口

公園數(shù)據(jù)接口可為上層數(shù)據(jù)中心、相關(guān)政府部門、研究機(jī)構(gòu)提供公園生態(tài)、人文、安保等數(shù)據(jù)接口。

2.2 智慧管理系統(tǒng)

2.2.1 公園綜合管理平臺

公園綜合管理平臺承載公園管理類數(shù)據(jù)和應(yīng)用能力，基于GIS地圖服務(wù)為公園提供“一張圖”，將所有資源一張圖管理、所有設(shè)備一張圖控制、所有事件一張圖顯示，集監(jiān)測、控制、維護(hù)、安保、應(yīng)急、巡檢和指揮調(diào)度管理等功能于一體。

監(jiān)控指揮大廳和數(shù)據(jù)服務(wù)機(jī)房布置于游客服務(wù)中心“紙飛機(jī)”處，打造具備對外展示功能的現(xiàn)代化公園運(yùn)營管理中心。運(yùn)營管控大廳通過大屏綜合顯示公園的運(yùn)行、生態(tài)、安全和服務(wù)情況；監(jiān)管公園的建設(shè)設(shè)施、設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行情況；監(jiān)管工作人員巡檢情況。在重大活動期間，配合重大活動指揮中心的調(diào)度和指揮。

三維智能可視化平臺通過無人機(jī)測量技術(shù)、三維數(shù)字技術(shù)、數(shù)字孿生技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)公園環(huán)境的三維數(shù)字化，真實(shí)還原公園場景，幫助用戶更清晰直觀地了解公園面貌。

2.2.2 安防管理系統(tǒng)

1）涉水安全管控 公園緊鄰春漣河和青祥港，水深3.5m，打造草坡入水的自然駁岸，一級園路距離水邊最近距離為20m。充分考慮公園安全性，設(shè)置紅外電子圍欄對園區(qū)涉水安全進(jìn)行常態(tài)化管理，結(jié)合三點(diǎn)高位視頻+水上巡檢機(jī)器人加強(qiáng)聯(lián)動監(jiān)測。

2）園區(qū)安全管控 在園區(qū)出入口、停車場出入口、服務(wù)建筑出入口、橋梁及主要活動區(qū)域（道路及廣場）進(jìn)行視頻監(jiān)控和人流監(jiān)測分析。

3）游客SOS呼叫管理 在入口和活動區(qū)域設(shè)置SOS語音呼叫對講設(shè)施，便于管理中心回應(yīng)游客需求。

4）應(yīng)急指揮管理 建立預(yù)案配置、時(shí)間監(jiān)控、指揮管理調(diào)度聯(lián)動系統(tǒng)，提升園區(qū)對非常態(tài)事件的響應(yīng)處理能力，支撐應(yīng)急管理流程對接與工作協(xié)同。

5）巡檢調(diào)度管理 園區(qū)人車日常巡檢管理與事件調(diào)度處置。

2.2.3 公園管養(yǎng)系統(tǒng)

借鑒新加坡國家公園管理局建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)智能灌溉系統(tǒng)，將土壤墑情傳感器與灌溉系統(tǒng)聯(lián)動，實(shí)時(shí)監(jiān)測土壤干濕度等數(shù)據(jù)，結(jié)合不同的需水指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制分區(qū)灌溉[4]。公園設(shè)置20個(gè)檢測點(diǎn)，通過遙感和視頻監(jiān)測技術(shù)，將采樣點(diǎn)植物枝葉的變化情況與數(shù)據(jù)庫儲存的植物樣本進(jìn)行比對，鎖定異常區(qū)域，及時(shí)采取病蟲害防治、水肥管理、保溫防凍害措施，以節(jié)省綠化養(yǎng)護(hù)時(shí)間與人力成本。

2.3 智慧服務(wù)系統(tǒng)

2.3.1 微信小程序及門戶網(wǎng)站

公園門戶網(wǎng)站及微信小程序提供公園運(yùn)營機(jī)構(gòu)與游客進(jìn)行線上交互的手段，利用二維碼、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與游客進(jìn)行有效溝通，包含園區(qū)基本信息、游園指南、園區(qū)導(dǎo)航、景點(diǎn)介紹、在線訂票、廣播動態(tài)、觀星活動通知、主題活動預(yù)約報(bào)名等內(nèi)容，可擴(kuò)展科教、交流等欄目。

2.3.2 智能停車

在4個(gè)地塊停車場出入口設(shè)置道閘、車牌識別攝像機(jī)等設(shè)施和后臺管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)車位使用情況。實(shí)現(xiàn)無人值守進(jìn)出，掃碼線上繳費(fèi)、活動減免，可節(jié)省運(yùn)營成本，提高通行效率。同時(shí)引入充電樁運(yùn)營商提供電動車充電服務(wù)。

2.3.3 智能廁所

通過公廁出入口人流探測將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新到小程序及公廁屏幕，方便游客了解園區(qū)廁所狀況，合理安排，就近入廁。若硫化氫、氨氣超標(biāo)，傳感器會第一時(shí)間向后臺報(bào)警，后臺向管理人員發(fā)出預(yù)警短信，管理人員可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和公廁保潔調(diào)度。

2.4 智慧特色內(nèi)容

項(xiàng)目重點(diǎn)建設(shè)“智慧體驗(yàn)（智慧景觀）+智慧水務(wù)（智慧海綿）”內(nèi)容，力爭打造天文海綿科教與趣味體驗(yàn)的景觀新標(biāo)桿。

2.4.1 智慧體驗(yàn)

加強(qiáng)人性化交互體驗(yàn)，打造“一線兩區(qū)多點(diǎn)的主題體驗(yàn)”場景，體現(xiàn)“生境為本、以人為中心”設(shè)計(jì)理念（見圖2）。

圖2 智慧體驗(yàn)內(nèi)容

1）綠色智能健康步道 一級道路貫穿整個(gè)公園，與周邊二環(huán)城市公園帶打通，將重要的智慧體驗(yàn)節(jié)點(diǎn)串聯(lián)，打造便捷舒適的慢行體系，倡導(dǎo)全民參與的健康生活。利用二維碼信息臺、人臉識別感應(yīng)柱進(jìn)行游人健康數(shù)據(jù)收集分析展示，設(shè)置散步/跑步記錄排名、打卡闖關(guān)競技等游戲模式，實(shí)時(shí)記錄運(yùn)動軌跡；沿路設(shè)置智能座凳，收集太陽能，提供感溫智能加熱、無線充電、藍(lán)牙音響等功能；布置智能垃圾桶，太陽能薄膜覆蓋，垃圾滿溢時(shí)預(yù)警，語音識別分類投放；實(shí)現(xiàn)自行車驛站智慧服務(wù)，運(yùn)動儲物柜無線管理，共享觀光騎行車掃碼租賃；燈具智能化控制，分日常、觀星活動、重大節(jié)慶活動設(shè)置不同照度，分區(qū)調(diào)控；結(jié)合景觀橋面收集太陽能，白天發(fā)電夜間照明；主入口設(shè)置智能導(dǎo)覽屏進(jìn)行公園引導(dǎo)和信息展示，呈現(xiàn)公園三維地圖，觸摸式景點(diǎn)信息介紹，輔以語音提醒，合理規(guī)劃游園路線。

2）濕地立體生態(tài)科普體驗(yàn)區(qū) 在生態(tài)濕地展示區(qū)，通過對濕地鳥類多樣性、植被多樣性、水下森林微生物多樣性、氣候、土壤等的長期監(jiān)測，揭示區(qū)域資源本底情況，為濕地研究提供有效數(shù)據(jù)和指標(biāo)，通過互動屏幕和小程序讓游客直觀認(rèn)知種類，感受區(qū)域生態(tài)改善的意義[5]。將感應(yīng)按鈕鑲嵌在沉水廊道及海綿設(shè)施原理展示容器中，通過觸摸按鈕開啟講解程序，點(diǎn)亮科普模塊，了解“滲、蓄、滯、凈、排”原理。在配套服務(wù)建筑中增加海綿互動展廳。

3）星空主題互動體驗(yàn)區(qū) 星動廣場布置銀河主題旱噴，利用集電地板通過游客踩踏的動力產(chǎn)生旱噴開關(guān)的電能，與地面銀河系四大旋臂圖案文字產(chǎn)生聲光電的水景互動；利用景觀墻和特色鋪裝地面設(shè)置星空主題互動投影；在星空劇場運(yùn)用3D投影透明全息影像技術(shù)打造戶外數(shù)字星空視覺盛宴；星際迷宮通過熱感技術(shù)與玻璃結(jié)合，描繪流星雨、彗星軌跡，尋找星座，為游客提供身臨其境的穿越體驗(yàn)。結(jié)合配套服務(wù)建筑設(shè)置VR體驗(yàn)區(qū)，感受失重和星空漫步，加強(qiáng)沉浸式體驗(yàn)。

2.4.2 智慧水務(wù)

智慧水務(wù)建設(shè)作為獨(dú)立的子系統(tǒng)，包括實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、云共享平臺、仿真模型、智能管理平臺和運(yùn)行服務(wù)中心5個(gè)方面內(nèi)容（見圖3）。

圖3 智慧水務(wù)系統(tǒng)層級架構(gòu)

1）實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò) 建立全覆蓋式的海綿城市監(jiān)測體系，獲取連續(xù)穩(wěn)定可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括對雨量、排水管網(wǎng)排口、循環(huán)濕地末端凈化設(shè)施、初雨處理設(shè)施，典型海綿設(shè)施、雨水蓄水池模塊、河道水質(zhì)在線等的監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對雨量、液位、流量、水質(zhì)、TSS等指標(biāo)的在線采集，為海綿城市建設(shè)工程及水環(huán)境治理工程的建設(shè)效果評估和績效考核提供依據(jù)，也可及時(shí)發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目水務(wù)系統(tǒng)發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)，快速和科學(xué)地制定應(yīng)急處理方案。

2）云共享收集存儲平臺 構(gòu)建云共享平臺，以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)手段為基礎(chǔ)，通過物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等手段保存公園水務(wù)設(shè)施、基礎(chǔ)地理信息、在線監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等相關(guān)靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)，為公園水務(wù)設(shè)施的智能管理和控制系統(tǒng)提供基礎(chǔ)硬件平臺。

3）仿真模型處理系統(tǒng) 構(gòu)建工藝仿真模型，掌握公園水系統(tǒng)的運(yùn)行特征，同時(shí)為水務(wù)設(shè)施的調(diào)度分析、水環(huán)境事故預(yù)警提供決策支持，提高公園水系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性和安全性，促進(jìn)水循環(huán)平衡，降低水系統(tǒng)的運(yùn)行能耗和成本。

4）智能管理平臺 應(yīng)用系統(tǒng)包括資產(chǎn)管理、績效評估、遠(yuǎn)程控制、在線監(jiān)測、綜合展示。實(shí)現(xiàn)海綿公園水務(wù)設(shè)施日常運(yùn)營工作的智慧化管理，提高管養(yǎng)效率，保障海綿公園水系統(tǒng)長期的水量、水質(zhì)和景觀效果。實(shí)現(xiàn)對海綿公園泵站、雨水回用設(shè)施、水質(zhì)凈化等設(shè)施的聯(lián)合調(diào)度，最大程度提高項(xiàng)目水資源利用率、水環(huán)境質(zhì)量，節(jié)約運(yùn)營成本，最終接入公園綜合管理平臺。

5）運(yùn)行服務(wù)中心 建設(shè)智慧水務(wù)運(yùn)行服務(wù)中心，開展平臺專業(yè)運(yùn)行和維護(hù)工作，確保系統(tǒng)長期安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

3 結(jié)語

智慧公園運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維和新一代信息技術(shù)，對服務(wù)、管理、養(yǎng)護(hù)過程進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)、智能化控制和管理，實(shí)現(xiàn)與游人的互感、互知、互動。經(jīng)過理論研究及項(xiàng)目實(shí)踐，智慧公園體系的構(gòu)建主要包括5個(gè)方面（見圖4）。

圖4 智慧公園建設(shè)體系

1）基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) 構(gòu)建全園網(wǎng)絡(luò)體系，建立數(shù)據(jù)中心與接口用于數(shù)據(jù)采集，作為全園信息支撐，加強(qiáng)數(shù)據(jù)集成化，與上一級城市智慧平臺互聯(lián)，打通與其他領(lǐng)域數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)協(xié)同。

2）智慧管理 建立綜合管理平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、安全管控、應(yīng)急調(diào)動、綠化管養(yǎng)、能耗評估等統(tǒng)一管理，有效提高公園的管理效率。

3）智慧服務(wù) 建立門戶網(wǎng)站、移動客戶端、微信小程序，提供公園導(dǎo)覽、入園預(yù)約、數(shù)據(jù)查詢、買票繳費(fèi)等線上服務(wù)。建立智慧停車、無人觀光車等智慧交通系統(tǒng)，配套智慧公廁、智慧座凳、智能垃圾桶、無人售賣機(jī)等服務(wù)設(shè)施，滿足游客的多樣化需求，提升公園的服務(wù)水平。

4）智慧體驗(yàn) 為公園重點(diǎn)打造的特色和亮點(diǎn)。需與主題理念契合，將景觀元素與最新科技手段結(jié)合，設(shè)置互動展示裝置和場地，激發(fā)視覺觸覺聽覺感官能動性，增強(qiáng)游人戶外活動的參與性和認(rèn)知性。體驗(yàn)產(chǎn)品的獨(dú)特設(shè)計(jì)與專利保護(hù)是重點(diǎn)，根據(jù)不同的公園特色和主題，與景觀場地及景觀構(gòu)筑物有機(jī)結(jié)合，避免產(chǎn)品的同質(zhì)化、雷同性，增強(qiáng)辨識度和認(rèn)可度，提高景觀的活力和生命力。

5）智慧水務(wù) 目前，海綿建設(shè)已成為城市公園考核的重點(diǎn)內(nèi)容，在常規(guī)的動物、植物、土壤、空氣、濕度、溫度等生態(tài)環(huán)境因子的監(jiān)測外，需增加專項(xiàng)對海綿設(shè)施及河道的雨量、水質(zhì)、流量等數(shù)據(jù)的動態(tài)監(jiān)測及處理，實(shí)現(xiàn)泵站、雨水回用、水質(zhì)凈化、防洪排澇等聯(lián)合調(diào)度，從而提高公園水務(wù)運(yùn)維管養(yǎng)能力。

不同類型公園的智能化建設(shè)，需因地制宜，既考慮前期投入成本，又考慮后期運(yùn)維運(yùn)營，建立綜合管理平臺，采用不同的技術(shù)組合和應(yīng)用，與能源節(jié)約、高效管控聯(lián)動評估，并非要“廣而全”，需分重點(diǎn)分層級打造；重視體驗(yàn)產(chǎn)品的研發(fā)、制造，配合不同的景觀內(nèi)容確定合理的交互設(shè)計(jì)方式[6]，尋找專業(yè)廠家，與第三方合作落地實(shí)施，完美呈現(xiàn)；預(yù)留未來升級擴(kuò)容空間，逐步建立可持續(xù)的智慧公園體系。

項(xiàng)目名稱：上海南匯新城星空之境海綿公園DBO項(xiàng)目

設(shè)計(jì)單位：中國建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司、中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司、中國建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司

設(shè)計(jì)主持：趙文斌、楊陳、楊鈺

項(xiàng)目經(jīng)理：雷洪強(qiáng)

景觀設(shè)計(jì)：楊陳、楊鈺、周亦白、高曉宇、孫平天、袁澤、于凡迪、沈楠、劉玢穎、趙金良

智慧設(shè)計(jì)：王冰、趙險(xiǎn)華、張濤、趙長城、李亮、王凱

項(xiàng)目地點(diǎn)：上海市浦東新區(qū)臨港新片區(qū)環(huán)湖北二路與環(huán)湖北三路之間

占地面積：54.47hm2