物联网技术在北方地区园林绿化管理中的应用

栗苏童

（英国伦敦玛丽女王大学，英国 伦敦 E14NS）

1 北方地区园林绿化管理现状分析

1.1 北方地区气候特点

中国北方地区基本处于北纬33度线以北，以温带季风气候为主，属于半湿润半干旱地区，四季分明。年降水量小于800 mm，降水量季节分配不均匀。冬季寒冷干燥，春季多风沙，冬春季降水量少；夏秋高温多雨，降雨多在夏秋季节，7、8月份降雨最为集中。北方这种气候特点易造成旱涝灾害的发生。冬季寒冷，夏季炎热，气温的年较差大，气温日较差亦大。

1.2 北方园林绿化管理现状

北方园林绿化管理主要包括浇水、施肥、除草、病虫害防治、防寒等。不同的园林植被所呈现的生态习性以及其自身的特征也是不同的，若想让园林植物健壮的生长，以及高效的发挥出其本身的绿化效果，则要对其生长条件展开研究，以创建出适合于生长的环境。当前，在园林绿化管理中，主要存在以下几个方面的问题：其一，综合管理难。目前仍较多的管理运用的是传统方式的分区专项管理，若想实现集中管理模式仍有难度；其二，未能做到规范化养护。现阶段在进行园林绿化常规性养护方面，高达九成的养护者仍旧是凭着往期经验进行施肥和浇灌等事项；其三，当前养护成本较高。当正式实施绿化工程之后，由于其养护面积偏大且分布区域广泛，故而在人工方面需求也就多些，比如说日常巡查及维护等管理事宜就要大量人工完成，尤其是在未结合科学数据处理的条件下，显得人工效率偏低，致使成本偏高。

2 物联网技术在园林管理中的应用

物联网技术是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。通过利用物联网技术，在园林绿地中创建各传感点，用于监测绿化园林生长环境的空气质量、温/湿度数值变化情况以及土壤中所含水分状况等，在后台以科技数据处理的形式展开分析，以此来实现全面智能化的园林管理，从中可呈现出智能化灌溉以及智能化预警和分析，甚至能做到线上专家针对性指导等功用，充分体现了新时代园林管理的智能化、信息化、可视化。

2.1 园林管理中运用物联网技术的优势

物联网的应用前景广阔，物联网系统会改变我们的生活。首先，物联网技术的发展可以带动相应的与物联网技术相关的所有产业的发展和进步，这是未来全世界的科技和经济进步的一个重要动力；其次，物联网系统所产生的经济效应足以提高我们的生活质量；物联网技术的发展可以让我们的日常生活变得更加方便。在现代世界，每个所存在的物体都可以具备一定的智能，可以自动完成某些以往需要人类思维干预才能达成的事情。

园林植物种类众多，对于生长环境的要求也有所差异，在日常管理中，要根据周边环境及植物特征对园林植物做好区别管理，工作量较大，操作较复杂。利用物联网技术可对管理区域内的每种植物进行拍照然后分类，进行数据保存，只要在系统中输入植物的名称，就会得到相应的管理方案。与此同时，利用传感器，管理人员可以随时掌握管理中存在的各种问题，及时进行处理，大大提高了管理效率。

园林管理中应用物联网技术具有以下优点：（1）能够自动连接上网的无线传感器设备；（2）无线传感器节点实现了低功耗并且获得所检测环境的数据；（3）系统实现了资源信息的共享；（4）网络传输连接方便。

2.2 物联网技术在园林管理中的主要应用模式

2.2.1 土壤湿度监测

通过物联网技术创设出用于浇灌作业的系统，并在绿化区域设置多种类型的传感点，便于可以对园林植被生存的空气环境、温/湿度数值变化情况以及土壤中所含水分状况等得到全面感知。在前端设备的运作下反馈到管理平台，管理人员可以根据这些数据，分析应当何时灌水、灌水量保持多少可以满足园林植物当前阶段的生长需求。并运用后台所累积的数据信息展开分析，针对不同种类绿化植被的习性来拟定出具体的灌溉策略，根据园林植物种类不同，预先设置好每种植物相对应的上下限阈值，当传感器数值低于或高于设定的阈值时，系统自动发出告警信息，提示管理人员进行远程操控处理。

2.2.2 土壤肥力监测

在园林绿化管理中，土壤肥力信息的监测、采集与处理是不可或缺的重要环节，利用物联网技术将无线传感器网络应用于土壤肥力监测，可实时、动态地测定土壤中养分和肥料的含量，从而有效地指导施肥，使肥料得到更高效的利用。 分布在土壤中的大量传感器节点通过无线通讯网络与汇聚节点进行信息交换，提高了园林绿化管理中土壤肥力信息采集、监测的自动化程度。

2.2.3 病虫害防治

在管理区域内安装摄像装置，有了物联网的运用，能对植被生长状况及其生长区域周边的一些情况进行实时性的监控与预测分析，尤其是在植被病虫害方面。可以及时向管理者传达绿化植物相关信息，同时还可反馈相应的处置方案，或者是智能性的展开针对病虫害的治理举措。比如说当天色变暗时，物联网会得到感知并自动开启灯光捕杀设备。而且，在物联网应用下可准确获取植物病虫害实际状况和数据信息，那么管理者也就能及时且针对性地展开防治措施。

2.3 物联网系统构架

系统按照结构主要分为五个模块，根据需求调研结果确定本系统的架构。系统的功能模块可以分为六个模块，分别是：用户登录模块、环境温度监测模块、植物光照强度模块、土壤湿度模块、WiFi模块和土壤肥力模块。用户登录模块的主要功能包括用户的账号管理、温度设定、湿度和光照强度实时数据显示和对硬件的控制；环境温度监测模块的主要功能包括加热降温功能，监测调节功能；湿度检测监测模块的主要功能包括实时监测功能，超过相对应的阈值则会自动打开水泵加水或打开风扇减湿；植物光照强度模块的主要功能包括实时监测功能，超过相对应的阈值则会自动打开或关闭灯照；WiFi控制模块主要功能包括信号传输功能。系统构架如图1所示。

图1 园林养护智能管理系统图

2.3.1 用户模块

实现用户的登录，用户登录后可以进入到自己的界面。该界面存在两种模式，一种为数据模式，可以实时显示当前传感器传输过来的数据，另一种模式下，则可以对相对应的硬件进行操作。

2.3.2 WiFi模块

Esp8266设置为STA模式，并且在代码上记录自己的热点名称和密码，以便在开启WiFi状态下可以自动链接上网。在联网状态下进行服务器的自动链接，链接成功后将数据上传到服务器内。

2.3.3 温度模块

系统运行时温度传感器采集的信息，在上传到服务器后，通过服务器内的数据库保存。在温度存在于相对应设置的阈值内的时候则不会触发芯片对设备进行操控，如果温度低则会打开电灯进行加温，过高则会打开风扇进行降温。

2.3.4 湿度模块

系统运行时土壤湿度传感器采集的信息，在上传到服务器后，通过服务器内的数据库保存。在湿度存在于相对应设置的阈值内的时候则不会触发芯片对设备的操控，如果湿度低则会打开水泵进行加湿，过高则会打开电灯进行减湿。

2.3.5 光照强度模块

系统运行时光敏电阻传感器采集的信息，在上传到服务器后，通过服务器内的数据库保存。在光照存在于相对应设置的阈值内的时候则不会触发芯片对设备的操控，如果光照低则会打开电灯进行光照，过高则会关闭电灯减少光照。

2.3.6 土壤肥力模块

系统运行时土壤肥力传感器采集的信息，在上传到服务器后，通过服务器内的数据库保存。在土壤肥力存在于相对应设置的阈值内的时候则不会触发芯片对设备的操控，如果土壤肥力低则会打开水肥一体水泵进行施肥。

3 结束语

本文基于环境感知技术、远程测控技术、网络通讯技术等多种现代物联网信息技术，共同实现园林管理中数据采集、实时监测、远程管控，可达到综合管理、管理规范、管理成本低的园林管理智能管理目标，从而提高园林管理科学自动化水平，在提升工作者实际工作效率以及缩减成本方面均有效，全面实现了现代园林的统一、科学化的管理。物联网技术在城市园林管理中的应用面临着监控管理范围广、一次性投入大的问题，这也是为什么物联网技术在该领域推进缓慢的原因。随着城市管理智慧化的不断提升，城市设施管理不断纳入智能化管理的范畴，包括市政设施、环卫管理等内容。智能化路灯、智能化井盖已在逐步推广，园林管理的物联网技术可以与其结合实施，实现一网多能，有效地降低投资成本、人员管控成本。针对园林管理范围广的问题，数据采集、实时监测可以以点带面，按照概率理论就一苗木、同一地段合理设置传感器，针对环境状况以实时数据反馈，且通过数据反馈能够精准和高效地呈现出园林生态环境的真实状况与变化趋势。

与传统方式的园林管理养护比较，以往都是依靠人工作业及往期经验来操作，时常受管理者的素养和专业能力高低而影响，会出现一些管理举措不够恰当或者不及时等现象。物联网技术在园林管理中得到广泛应用后，可以有效解决传统园林管理难题，从而实现智能化管理、决策、调控，让管理人员在具体管理期间有效提升其管理的效率，同时对病虫害防治、园林修剪等人工干预较强的领域提供便捷的数据支持。而且通过移动终端的管理方式，让管理人员能轻松在设备界面上进行简便的智能化操作管理，体现了实时性和智能性优势，对园林生长状况实施远程化管理，大幅度缩减了能源与人工的成本。