CN117319447B - 一种智慧园林管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种园林管理领域，尤其涉及一种智慧园林管理系统及方法。本发明为了克服现有技术中自动化程度低、人力资源消耗大和访客交互不完善的缺点，提供了一种智慧园林管理系统及方法。本发明通过各个模块之间的相互协作，采集园林内部的环境信息并判断各项信息的具体数值，将异常数值进行汇报，由园林管理员来选择具体调整方式，控制园林环境控制模块进行具体实施，对园林内部的环境调节装置进行控制，同时通过用户交互模块控制园林内部人数，和为入园的访客进行实时讲解。提高了园林管理的自动化水平，减少了人工的操作，节省人力资源，提高了园林的观赏性，更加便于园林的管理，同时提高了园林和访客之间的互动性，提高了访客的游玩体验。

Description

一种智慧园林管理系统及方法

技术领域

本发明涉及一种园林管理领域，尤其涉及一种智慧园林管理系统及方法。

背景技术

园林是城市绿地的重要组成部分，具有调节区域环境、涵养水源、调节城市气温和改善大气环境的作用，是城市生态环境建设中重要组成部分，随着交通发展，园林的访客越来越多，维护和管理的难度也越来越大。

现有的管理方式大多数要手动来完成，自动化程度低，需要长时间工作且工作效率低下，不利于大规模维护。纯人力工作导致人力资源消耗大，当园区过大需要消耗大量人力资源，且大量工作人员在园区内工作影响美观，降低访客的游玩体验。

现有园林都是依靠访客自行游玩，依靠告示牌向访客传递信息，园林和访客之间的交互不完善，访客的游玩体验较低。

因此亟需研发一种智慧园林管理系统及方法，来克服现有技术中的缺点。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明为了克服现有技术中自动化程度低、人力资源消耗大和访客交互不完善的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种智慧园林管理系统及方法。

(2)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种智慧园林管理系统及方法，包括有管控系统、雨水蓄水池、灌溉设备、监控和传感器，其中所述管控系统由以下模块组成：

智慧园林管理中心，用于接收管控系统其他模块收到的信息，并分析接收的数值，对数据进行超出异常值判断，将超出异常值的数据发送至园林管理员的移动终端，同时控制其他模块进行工作；

环境实时监测模块，利用传感器获取园林内的环境信息，将信息绘制为网格图，并将传感器所在点位向附近传感器点位蔓延，计算没有传感器网格中的具体数值，并将标注好数据的网格图发送至智慧园林管理中心；

环境控制模块，依据中心控制模块发出的命令，对园林内的环境进行调节；

雨水蓄水池管理模块，与灌溉设备连接，监控雨水蓄水池内水量的水位和对雨水蓄水池进行排放；

访客交互模块，用于外来访客预约和根据访客位置为访客介绍园林内部信息；

园林管理员的移动端，用于接收管控系统发送的环境参数超过设定阈值的提示信息，使用户下达对应操作的执行命令；

绿化指标测算模块，用于计算园林内部的绿化覆盖面积，根据监控拍摄的园林内部画面，计算画面中绿化所占面积，根据管理员预设比例，计算整个园林的绿化率；

植物信息统计管理模块，用于统计园林内部的植物信息，包括植物生长状况、数量和植物基本信息，根据管理员上传的植物类型分类，根据监控拍摄的内部画面，具体分析植物的生长状况。

具体地，所述访客交互模块用于访客预约和访客登记，控制园林内部人数，为访客提供更好的游玩体验和保护园林内部的环境。

具体地，所述访客交互模块实时获取用户的当前位置，根据用户当前位置，为访客进行当前区域植物信息的实时讲解。

具体地，所述环境监测模块工作方式通过传感器和监控获取园区内的环境信息，分析园林内部的各项环境信息，并发送至智慧园林管理中心进行监测，包括有湿度、温度、空气、土壤、和植物生长状态，将信息绘制为网格图，将各个传感器获取到的信息填写至网格图中，传感器之间的空格位则依靠附近的传感器求出其中的值，根据当前空值格位附近的传感器距离分配权重，根据每个传感器的权重计算当前空值格位的值，并依据每个网格内的值，将网格图转化为灰度图像。

具体地，所述智慧园林管理中心对环境监测模块发来的灰度网格图进行判断，根据园林管理员对园区环境预设值域转化为两个灰度值，分别为最大值灰度和最小值灰度，与环境监测模块发来的灰度网格图进行比较，设定一个矩形框，利用分治法将灰度网格图分割为该矩形框的大小，对这些图片进行遍历，判定其中的灰度值，若灰度值超出设定阈值，则判断该区域内环境信息超出阈值，将超出设定值域的信息发送至园林管理员的移动端。

具体地，所述园林管理员的移动端可以控制智慧园林管理系统各个模块的工作，根据智慧园林管理中心发出的信息提示，管理员选择对应的方案执行，环境控制模块根据管理员下达的方案完成对园林的环境调节。

具体地，所述环境控制模块进行湿度调节命令时首先访问雨水蓄水池管理模块，获取雨水蓄水池内水量，当雨水蓄水池内水位高于预设高度后，利用雨水蓄水池内的水源来调整用户下达命令内包含的位置湿度和对园林内进行浇水，否则利用自来水灌溉装置进行浇灌。

所述植物信息统计管理模块利用红外热成像方式获取园林内部的红外热成像图，同时获取园林内部相同位置的彩色图像，首先将彩色图像二值化处理，根据管理员设定的阈值进行边框绘制，同时将红外热成像图转化为黑白图像，根据管理员设定的阈值进行边框绘制，通过均方差比较两张图片的相似性，遍历两个图像中的像素并计算差异，将每个像素的差集进行平方，并将所有的平方差求和后再除以像素数量，得到均方差，均方差小于50，则视为园林植物健康状态正常，所述公式为：

MSD＝(1/n)*Σ(Xi-Yi)^2

其中MSD为均方差，n为像素数量，Y，X分别表示两张图片的像素集合。

具体地，所述园林绿化指标测算模块用于计算园林内部的绿化覆盖面积，根据监控拍摄的园林内部画面，计算画面中绿化所占面积，根据管理员预设比例，根据当前绿化率的权重乘以当前区域的绿化率，计算整个园林的绿化率，若园区内绿化率不达标，则计算补足方案，获取当前区域的绿化率缺失，得出所需种植的绿化面积，并发送至园林管理员的移动端。

本发明还包括一种智慧园林管理方法，通过以下步骤实施：

S1环境监测模块实时监测园林内部的环境数据，并将所监测到的数据上传至智慧园林管理中心；

S2智慧园林管理中心根据环境监测模块发来的信息，判断是否有超出阈值的环境数据，若包含有超出阈值的环境数据，则向园林管理员的移动端发送提示信息，请求下达指令调节园林内部环境；

S3园林管理员的移动端收到环境异常数据后，根据异常环境类型，选择相应的命令发送，控制环境控制模块进行对园林内部环境的调节；

S4环境控制模块根据园林管理员的移动端发出的命令进行对园林内部环境的调节，当需要灌溉时，优先访问雨水蓄水池管理模块进行灌溉操作。

(3)有益效果

本发明通过各个模块之间的相互协作，采集园林内部的环境信息并判断各项信息的具体数值，将异常数值进行汇报，由园林管理员来选择具体调整方式，控制园林环境控制模块进行具体实施，对园林内部的环境调节装置进行控制，提高了园林管理的自动化水平，同时依靠各个模块控制设备来进行调节，减少了人工的操作，节省人力资源的同时提高了园林的观赏性。

本发明通过用户交互模块控制园林内部人数，更加便于园林的管理，和为入园的访客进行实时讲解，提高了园林和访客之间的互动性，提高了访客的游玩体验。

附图说明

图1为本发明的各个模块示意图。

图2为本发明的运行流程示意图。

图3为本发明的灌溉判断示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种智慧园林管理系统，如图1所示，包括有管控系统、雨水蓄水池、灌溉设备、监控和传感器，其中所述管控系统由以下模块组成：

智慧园林管理中心，用于接收管控系统其他模块收到的信息，并分析接收的数值，对数据进行超出异常值判断，将超出异常值的数据发送至园林管理员的移动终端，同时控制其他模块进行工作；

环境实时监测模块，利用传感器获取园林内的环境信息，将信息绘制为网格图，并将传感器所在点位向附近传感器点位蔓延，计算没有传感器网格中的具体数值，并将标注好数据的网格图发送至智慧园林管理中心；

环境控制模块，依据中心控制模块发出的命令，对园林内的环境进行调节；

雨水蓄水池管理模块，与灌溉设备连接，监控雨水蓄水池内水量的水位和对雨水蓄水池进行排放；

访客交互模块，用于外来访客预约和根据访客位置为访客介绍园林内部信息；

园林管理员的移动端，用于接收管控系统发送的环境参数超过设定阈值的提示信息，使用户下达对应操作的执行命令；

绿化指标测算模块，用于计算园林内部的绿化覆盖面积，根据监控拍摄的园林内部画面，计算画面中绿化所占面积，根据管理员预设比例，计算整个园林的绿化率；

植物信息统计管理模块，用于统计园林内部的植物信息，包括植物生长状况、数量和植物基本信息，根据管理员上传的植物类型分类，根据监控拍摄的内部画面，具体分析植物的生长状况。

因为园林内部人员承载能力优先，所以需要控制访客的数量，所述访客交互模块用于访客预约和访客登记，控制园林内部人数，为访客提供更好的游玩体验和保护园林内部的环境。

现有园林都是依靠访客自行游玩，依靠告示牌向访客传递信息，园林和访客之间的交互不完善，访客的游玩体验较低，访客交互模块可以实时获取用户的当前位置，根据用户当前位置，从植物信息统计管理模块获取对应地点所栽培的植物信息，用户交互模块根据植物信息统计管理模块发来的信息为访客进行当前区域植物信息的实时讲解，提高了园林和访客之间的互动性，提高了访客的游玩体验。

环境监测模块根据传感器和监控获取园区内的环境信息，分析园林内部的各项环境信息，并发送至智慧园林管理中心进行判断，包括有园区内部湿度、地表土壤温度、园区内空气质量、土壤PH值、土壤墒情和植物生长状态信息，全面获取园区内的环境信息，对于园区内环境全面管理提供数据基础。

环境监测模块将获取到的信息绘制为网格图，将各个传感器获取到的信息填写至网格图中，传感器之间的空格位则依靠附近的传感器求出其中的值，根据当前空值格位附近的传感器距离分配权重，根据每个传感器的权重计算当前空值格位的值，具体为以下公式：

GIS＝a*Z+b*X+c*Y

其中X、Y、Z分别表示三个传感器所获取到的具体数值，a、b、c分别为当前空值格位距离X、Y、Z三个传感器的距离权重。

环境监测模块获取网格图后，根据网格图内的具体数值，将网格图转化为灰度图像，更加直观的判断园林内部的环境信息，减少计算量，提高了智慧园林管理系统的工作效率。

智慧园林管理中心对环境监测模块发来的灰度图像进行判断，根据园林管理员对园区环境预设值域转化为两个灰度值，分别为最大值灰度和最小值灰度，与环境监测模块发来的灰度网格图进行比较，设定一个矩形框，利用分治法将灰度网格图分割为该矩形框的大小，对这些图片进行遍历，判定其中的灰度值，若灰度值超出设定阈值，则判断该区域内环境信息超出阈值，将超出设定值域的信息发送至园林管理员的移动端。

使得园区管理员能够更加直观快速的查看到园区内部的环境异常，及时做出判断，处理园区内部的环境问题，通过系统进行自动判断，减少了人工操作，提高判断的准确性和工作效率。

园林管理员的移动端根据智慧园林管理中心发出的信息提示，管理员选择对应的方案执行，控制环境控制模块用于对园林内部环境的调整的工作，完成对园林的环境调节，提高了园林管理的自动化水平，依靠环境控制模块控制各个设备来进行调节，减少了人工的操作，节省人力资源的同时提高了园林的观赏性。

环境控制模块根据园林管理员的移动端下达的操作来完成对园林环境的具体调整，当执行湿度调节时，首先访问雨水蓄水池管理模块，获取雨水蓄水池内水量，当雨水蓄水池内水位高于预设高度后，利用雨水蓄水池内的水源来调整湿度和对园林内进行浇水，提高水资源的利用率，减少资源浪费，同时还可以节约水资源的开销，降低成本。

所述植物信息统计管理模块利用红外热成像方式获取园林内部的红外热成像图，同时获取园林内部相同位置的彩色图像，首先将彩色图像二值化处理，根据管理员设定的阈值进行边框绘制，同时将红外热成像图转化为黑白图像，根据管理员设定的阈值进行边框绘制，通过均方差比较两张图片的相似性，遍历两个图像中的像素并计算差异，将每个像素的差集进行平方，并将所有的平方差求和后再除以像素数量，得到均方差，均方差小于50，则视为园林植物健康状态正常，所述公式为：

MSD＝(1/n)*Σ(Xi-Yi)^2

其中MSD为均方差，n为像素数量，Y，X分别表示两张图片的像素集合。

该方法保留通过原有绿化的彩色图和红外热成像图进行对比，更加直观的表现出受到病虫害的植物，通过绘制轮廓，将病虫害植物和正常植物做出区分，原有彩色图像不能够很好的区分，植物的轮廓为一个整体，红外热成像图能够将病虫害植物和正常植物进行区分，并绘制出不同的轮廓，通过两张图像的轮廓判断，分析得出病虫害的植物。

园林绿化指标测算模块根据环境监测模块发出的信息，计算园区的绿化率，根据监控拍摄的园林内部画面，计算画面中绿化所占面积，根据管理员预设比例，根据当前绿化率的权重乘以当前区域的绿化率，计算整个园林的绿化率，若园区内绿化率不达标，则计算补足方案，获取当前区域的绿化率缺失，得出所需种植的绿化面积，并发送至园林管理员的移动端。

智慧园林管理方法，具体分为以下步骤：

S1环境监测模块实时监测园林内部的环境数据，并将所监测到的数据上传至智慧园林管理中心；

S2智慧园林管理中心根据环境监测模块发来的信息，判断是否有超出阈值的环境数据，若包含有超出阈值的环境数据，则向园林管理员的移动端发送提示信息，请求下达指令调节园林内部环境；

S3园林管理员的移动端收到环境异常数据后，根据异常环境类型，选择相应的命令发送，控制环境控制模块进行对园林内部环境的调节；

S4环境控制模块根据园林管理员的移动端发出的命令进行对园林内部环境的调节，当需要灌溉时，优先访问雨水蓄水池管理模块进行灌溉操作。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种智慧园林管理系统，其特征在于，包括有管控系统、雨水蓄水池、灌溉设备、监控和传感器，其中所述管控系统由以下模块组成：

智慧园林管理中心，用于接收管控系统其他模块收到的信息，并分析接收的数值，对数据进行超出异常值判断，将超出异常值的数据发送至园林管理员的移动终端，同时控制其他模块进行工作；

环境实时监测模块，利用传感器获取园林内的环境信息，将信息绘制为网格图，并将传感器所在点位向附近传感器点位蔓延，计算没有传感器网格中的具体数值，并将标注好数据的网格图发送至智慧园林管理中心；

环境控制模块，依据中心控制模块发出的命令，对园林内的环境进行调节；雨水蓄水池管理模块，与灌溉设备连接，监控雨水蓄水池内水量的水位和对雨水蓄水池进行排放；

访客交互模块，用于外来访客预约和根据访客位置为访客介绍园林内部信息；园林管理员的移动端，用于接收管控系统发送的环境参数超过设定阈值的提示信息，使用户下达对应操作的执行命令；

绿化指标测算模块，用于计算园林内部的绿化覆盖面积，根据监控拍摄的园林内部画面，计算画面中绿化所占面积，根据管理员预设比例，计算整个园林的绿化率；

植物信息统计管理模块，用于统计园林内部的植物信息，包括植物生长状况、数量和植物基本信息，根据管理员上传的植物类型分类，根据监控拍摄的内部画面，具体分析植物的生长状况；

所述访客交互模块用于访客预约和访客登记，控制园林内部人数，为访客提供更好的游玩体验和保护园林内部的环境；

所述访客交互模块实时获取用户的当前位置，根据用户当前位置，为访客进行当前区域植物信息的实时讲解；

所述环境实时监测模块工作方式通过传感器和监控获取园区内的环境信息，分析园林内部的各项环境信息，并发送至智慧园林管理中心进行监测，包括有湿度、温度、空气、土壤、和植物生长状态，将信息绘制为网格图，将各个传感器获取到的信息填写至网格图中，传感器之间的空格位则依靠附近的传感器求出其中的值，根据当前空值格位附近的传感器距离分配权重，根据每个传感器的权重计算当前空值格位的值，并依据每个网格内的值，将网格图转化为灰度图像；

所述智慧园林管理中心对环境实时监测模块发来的灰度网格图进行判断，根据园林管理员对园区环境预设值域转化为两个灰度值，分别为最大值灰度和最小值灰度，与环境实时监测模块发来的灰度网格图进行比较，设定一个矩形框，利用分治法将灰度网格图分割为该矩形框的大小，对这些图片进行遍历，判定其中的灰度值，若灰度值超出设定阈值，则判断该区域内环境信息超出阈值，将超出设定值域的信息发送至园林管理员的移动端；

所述植物信息统计管理模块利用红外热成像方式获取园林内部的红外热成像图，同时获取园林内部相同位置的彩色图像，首先将彩色图像二值化处理，根据管理员设定的阈值进行边框绘制，同时将红外热成像图转化为黑白图像，根据管理员设定的阈值进行边框绘制，通过均方差比较两张图片的相似性，遍历两个图像中的像素并计算差异，将每个像素的差集进行平方，并将所有的平方差求和后再除以像素数量，得到均方差，均方差小于50，则视为园林植物健康状态正常，均方差公式为：

MSD＝(1/n)*Σ(Xi-Yi)^2

其中MSD为均方差，n为像素数量，Y，X分别表示两张图片的像素集合。

2.根据权利要求1所述的一种智慧园林管理系统，其特征在于，所述园林管理员的移动端可以控制智慧园林管理系统各个模块的工作，根据智慧园林管理中心发出的信息提示，管理员选择对应的方案执行，环境控制模块根据管理员下达的方案完成对园林的环境调节。

3.根据权利要求1所述的一种智慧园林管理系统，其特征在于，所述环境控制模块进行湿度调节命令时首先访问雨水蓄水池管理模块，获取雨水蓄水池内水量，当雨水蓄水池内水位高于预设高度后，利用雨水蓄水池内的水源来调整用户下达命令内包含的位置湿度和对园林内进行浇水，否则利用自来水灌溉装置进行浇灌。

4.根据权利要求1所述的一种智慧园林管理系统，其特征在于，所述园林绿化指标测算模块用于计算园林内部的绿化覆盖面积，根据监控拍摄的园林内部画面，计算画面中绿化所占面积，根据管理员预设比例，根据当前绿化率的权重乘以当前区域的绿化率，计算整个园林的绿化率，若园区内绿化率不达标，则计算补足方案，获取当前区域的绿化率缺失，得出所需种植的绿化面积，并发送至园林管理员的移动端。

5.一种基于如权利要求1所述的智慧园林管理系统的智慧园林管理方法，其特征在于，通过以下步骤实施：

S1环境实时监测模块实时监测园林内部的环境数据，并将所监测到的数据上传至智慧园林管理中心；

S2智慧园林管理中心根据环境实时监测模块发来的信息，判断是否有超出阈值的环境数据，若包含有超出阈值的环境数据，则向园林管理员的移动端发送提示信息，请求下达指令调节园林内部环境；

S3园林管理员的移动端收到环境异常数据后，根据异常环境类型，选择相应的命令发送，控制环境控制模块进行对园林内部环境的调节；

S4环境控制模块根据园林管理员的移动端发出的命令进行对园林内部环境的调节，当需要灌溉时，优先访问雨水蓄水池管理模块进行灌溉操作。