云環(huán)境下景區(qū)游客流量監(jiān)控與推薦系統(tǒng)設(shè)計

晏　勇, 雷　航, 周相兵

(1.阿壩師范學(xué)院 物理與電子科學(xué)系，四川 汶川　623002; 2.電子科技大學(xué) 信息與軟件工程學(xué)院，成都　610054;3.阿壩師范學(xué)院 網(wǎng)絡(luò)管理中心，四川 汶川　623002)

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云環(huán)境下景區(qū)游客流量監(jiān)控與推薦系統(tǒng)設(shè)計

晏勇1, 雷航2, 周相兵3

(1.阿壩師范學(xué)院 物理與電子科學(xué)系，四川 汶川623002; 2.電子科技大學(xué) 信息與軟件工程學(xué)院，成都610054;3.阿壩師范學(xué)院 網(wǎng)絡(luò)管理中心，四川 汶川623002)

設(shè)計了云環(huán)境下景區(qū)游客流量監(jiān)控與推薦系統(tǒng)，包括CC3200流量監(jiān)控與景點推薦兩部分，流量監(jiān)控由RFID電子門票統(tǒng)計游客數(shù)量，數(shù)據(jù)經(jīng)Wi-Fi上行本地AP節(jié)點，由AP節(jié)點匯聚至云推薦服務(wù)器；當(dāng)前游客流量、時間富裕度、游客滿意度，經(jīng)服務(wù)器解析計算得景點綜合推薦指數(shù)，主動為游客推薦旅游景點，規(guī)劃最佳游覽路線；經(jīng)測試，系統(tǒng)工作穩(wěn)定、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，適用于各類景區(qū)游客流量監(jiān)控與推薦服務(wù)。

流量監(jiān)控；推薦；CC3200；Wi-Fi

0　引言

隨著生活水平的提高，人們更加追求精神需求與生活品質(zhì)，旅游成為休閑、娛樂、放松的重要方式，部分景區(qū)在特定的時間游客人數(shù)井噴式增長，景區(qū)人力、物力資源有限導(dǎo)致交通、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)施癱瘓，服務(wù)質(zhì)量下降，景區(qū)與游客信息不對稱甚至演變?yōu)槿后w事件，造成嚴(yán)重后果。當(dāng)前景區(qū)采用安裝攝像頭的方式被動監(jiān)控游客流量，沒有根據(jù)游客流量主動為游客推薦景點，規(guī)劃最佳游覽線路，從源頭避免游客扎堆現(xiàn)象。本文設(shè)計了一種云環(huán)境下景區(qū)景點游客流量監(jiān)控與推薦系統(tǒng)，利用智能手機實時查看當(dāng)前所處位置[1]，通過推薦系統(tǒng)掌握景區(qū)各景點情況，制定最佳游覽路線，實現(xiàn)輕松出游。

1　系統(tǒng)架構(gòu)

云環(huán)境下景區(qū)游客流量監(jiān)控與推薦系統(tǒng)包含：景點游客流量監(jiān)控與推薦云服務(wù)兩部分。景點流量監(jiān)控采用RFID電子門票實時監(jiān)控景區(qū)景點游客流量，通過景區(qū)網(wǎng)絡(luò)上傳監(jiān)控中心，實時顯示當(dāng)前景區(qū)各景點游客流量，超過設(shè)定值報警，視頻監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)取具體景點視頻，迅速采取應(yīng)對措施[2]；建立景區(qū)云推薦服務(wù)器，根據(jù)當(dāng)前景點游客流量、游客位置、時間富裕度、游客滿意度等信息，主動為游客推薦旅游景點，游客利用智能手機查詢各個景點推薦指數(shù)，優(yōu)化游覽線路，減少擁堵[3]，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1。

圖1　系統(tǒng)架構(gòu)圖

2　景點游客流量監(jiān)控

景區(qū)游客實時流量監(jiān)控由景點游客流量監(jiān)控終端與景區(qū)監(jiān)控中心構(gòu)成，景點游客流量監(jiān)控終端采用非接觸IC電子門票刷卡進(jìn)出景點，監(jiān)控終端根據(jù)刷卡情況統(tǒng)計當(dāng)前景區(qū)游客流量[4]；景點游客流量監(jiān)控終端與景區(qū)監(jiān)控中心通過光纖網(wǎng)絡(luò)完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心接收游客流量數(shù)據(jù)并解析，流量超范圍預(yù)警[5]，同時作為景區(qū)景點推薦系統(tǒng)的一個參數(shù)。

景區(qū)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳捎眯切谓Y(jié)構(gòu)，監(jiān)控中心作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控管理中心，負(fù)責(zé)管理、維護整個景區(qū)網(wǎng)絡(luò)，下行數(shù)據(jù)鏈路連接景區(qū)各景點，上行數(shù)據(jù)鏈路連接Internet，景點間不能直接通信，數(shù)據(jù)必須經(jīng)過景區(qū)推薦云服務(wù)器并授權(quán)才能與其他景點通信。景點與景區(qū)監(jiān)控中心主干網(wǎng)絡(luò)采用光纖網(wǎng)絡(luò)，景點游客流量監(jiān)控終端采用Wi-Fi上傳數(shù)據(jù)至本地AP節(jié)點，光纖網(wǎng)絡(luò)將上行數(shù)據(jù)匯聚至景區(qū)推薦云服務(wù)器，連接Internet[6]；景區(qū)推薦云服務(wù)器將其他景點信息數(shù)據(jù)解析后經(jīng)光纖網(wǎng)絡(luò)下行本地AP節(jié)點，發(fā)送景點。Wi-Fi無線數(shù)據(jù)傳輸在有效距離范圍內(nèi)設(shè)備移動性強，任意加減節(jié)點，便于處理各類突發(fā)事件[7]。

2.1景點游客流量監(jiān)控終端硬件設(shè)計

游客流量監(jiān)控終端采用美國德州儀器第一款內(nèi)嵌獨立Wi-Fi無線收發(fā)器芯片CC3200，基于ARM Cortex-M4 內(nèi)核，內(nèi)置Simple Link 單芯片無線Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)處理子系統(tǒng)。CC3200包括：應(yīng)用 MCU子系統(tǒng)、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)處理器子系統(tǒng)、電源管理子系統(tǒng)，景點游客流量監(jiān)控終端硬件結(jié)構(gòu)[8-9]如圖2。

應(yīng)用MCU子系統(tǒng)包含：工作頻率80 MHz時鐘振蕩，64 kbytes ROM、256Kbytes RAM，32 KHz RTC振蕩器，UART串行通信模塊，SPI串行通信模塊等內(nèi)部資源，還包含多種外設(shè)，QPN64封裝[10]。

Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)處理子系統(tǒng)包含：Wi-Fi無線收發(fā)專用MCU，減少處理器收發(fā)無線Wi-Fi數(shù)據(jù)開銷，支持Zigbee無線收發(fā)協(xié)議、互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議、無線AP模式，SmartConfig技術(shù)快速自主完成Wi-Fi連接，256bit加密單元確保無線數(shù)據(jù)收發(fā)安全[11]。CC3200支持基站、訪問點和 Wi-Fi 直接訪問3種模式，Wi-Fi接收功率18.0 dBm，發(fā)射功率95.7 dBm，單芯片完成串口與Wi-Fi數(shù)據(jù)封裝、解析與收發(fā)。

電源管理子系統(tǒng)包括：寬電壓DC-DC轉(zhuǎn)換器，RTC休眠模式電流為4 μA[12]。

流量監(jiān)控終端RFID閱讀器采用美國德州儀器TRF7970A高頻非接觸式讀寫芯片，內(nèi)嵌MSP430微控制器內(nèi)核，2.7～5 V電壓供電，13.56 MHz高頻載波，兼容ISO 14443A和高速MIFARE卡，支持UART串行通信、SPI通信、I2C通信，內(nèi)嵌128Kbytes數(shù)據(jù)收發(fā) FIFO，QFN32封裝[13]。4.3寸TFT液晶顯示器MzTH43V10_WTP，兼容3.3 V與5 V供電，SPI串行通信，自帶4種字號的 ASCII 碼西文字庫與基本繪圖 GUI，支持480X272點陣6.5萬色點陣圖形顯示， GBK2312 漢字庫、BMP 位圖、ASCII碼西文字庫，8M快速存取圖片F(xiàn)lash，實時顯示景區(qū)各種狀態(tài)。

圖2景點游客流量監(jiān)控終端硬件構(gòu)框圖

景點游客流量監(jiān)控終端以CC3200嵌入式處理器為核心，RFID閱讀器TRF7970A統(tǒng)計游客進(jìn)出景點數(shù)量，Wi-Fi發(fā)送當(dāng)前景點實時狀態(tài)數(shù)據(jù)，接收其他景點數(shù)據(jù)狀態(tài)數(shù)據(jù)，4.3寸液晶顯示景區(qū)實時狀態(tài)，游客人數(shù)超流量后報警，景點游客流量監(jiān)控終端硬件原理如圖3。

圖3　景點游客流量監(jiān)控終端硬件原理圖

2.2游客流量監(jiān)控終端軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件包含CC3200 Wi-Fi收發(fā)器、TRF7970A閱讀器與系統(tǒng)推薦服務(wù)器3部分。首先完成CC3200與Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)處理子系統(tǒng)初始化，由CC3200發(fā)送初始化控制字設(shè)置TRF7970A片內(nèi)穩(wěn)壓器控制寄存器，調(diào)節(jié)RF功率放大器為全功率模式；設(shè)置RX特別設(shè)置寄存器，調(diào)節(jié)RX增益與帶通濾波器頻率；最后設(shè)置ISO控制編碼寄存器，完成接收數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)設(shè)定，并將接收數(shù)據(jù)上行至CC3200，經(jīng)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)處理子系統(tǒng)發(fā)送，同時接收景點數(shù)據(jù)信息。CC3200將實時游客流量、時間富裕度、游客滿意度等信息生成景區(qū)景點綜合推薦指數(shù)，上傳至景區(qū)推薦云服務(wù)器，在主頁中開辟景點游客流量監(jiān)控與推薦一欄，游客點擊查看景點推薦信息。

3　推薦系統(tǒng)與算法

3.1推薦算法相關(guān)定義

景區(qū)景點推薦系統(tǒng)包含：景點游客流量、游客位置、時間富裕度、游客滿意度4個方面計算綜合推薦指數(shù)。游客流量根據(jù)景點游客流量監(jiān)控獲取；游客所處位置與當(dāng)前時間由手機GPS定位信號獲取，綜合判斷游客在時間允許條件下能去最佳景點即游覽時間富裕度；游客滿意度是游客完成游覽后給出的景點滿意度綜合評分[14]。

定義1：推薦指數(shù)用RI描述，并且RI={SLIn，TRn，F(xiàn)Sn}。

定義2：景點游客流量用TQ描述，并且TQ={TQ1，TQ2，TQ3……TQn}表示景區(qū)不同景點當(dāng)前游客實時流量。

定義5：游客滿意度用FS描述，并且FS={FS1，F(xiàn)S2，F(xiàn)S3……FSn}表示不同游客完成游覽后滿意度[15-16]。

3.2推薦算法描述

推薦系統(tǒng)輸出包括預(yù)警信號與推薦指數(shù)，當(dāng)景點游客承載指數(shù)SLI<1發(fā)出預(yù)警信號SSW，景點游客流量過大，不推薦游客前往該處景點；當(dāng)時間富裕度TRn<0.2發(fā)出預(yù)警信號SSW，不推薦游客當(dāng)前時間前往該處景點[17]。推薦系統(tǒng)沒有輸出預(yù)警信號，計算景點推薦指數(shù)RI，主動為游客推薦景區(qū)最佳景點，合理規(guī)劃游覽路線，推薦程序如下。

輸入：景點SLIn，TRn，F(xiàn)Sn；

輸出：1)景點預(yù)警信號SSW；

2)景點推薦指數(shù)RI；

For(i=1;i

{

If(SLIn <1)

SSW輸出預(yù)警信號；

RI=0;不推薦前往；

Else if(TRn<0.2)

SSW 輸出預(yù)警信號；

RI=0;不推薦前往；

Else

RIn=SLIn·TRn·FSn；

輸出推薦指數(shù)RIn；

}

列出推薦指數(shù)RIn列表，RIn越大推薦指數(shù)越高，主動推薦游客前往[18]。

4　實驗結(jié)果與分析

云環(huán)境下景區(qū)游客流量監(jiān)控與推薦系統(tǒng)測試包含Wi-Fi無線數(shù)據(jù)收發(fā)測試與景點推薦指數(shù)測試。Wi-Fi無線數(shù)據(jù)收發(fā)測試指無線網(wǎng)絡(luò)沒有障礙物情況下，收發(fā)數(shù)據(jù)掉包率與距離的關(guān)系；景點推薦指數(shù)測試是景點游客承載指數(shù)、時間富裕度、游客滿意度與推薦指數(shù)的關(guān)系，在景區(qū)主頁中添加游客流量監(jiān)控與推薦，點擊進(jìn)入相應(yīng)的子菜單。

4.1Wi-Fi無線數(shù)據(jù)收發(fā)測試

Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)處理子系統(tǒng)無線數(shù)據(jù)收發(fā)掉包率測試采用TI公司專用無線數(shù)據(jù)測試軟件SmartRF Studio 7。通過USB接口與電路板連接，設(shè)置Wi-Fi收發(fā)狀態(tài)、

收發(fā)數(shù)據(jù)包，CC3200收發(fā)數(shù)據(jù)自動存入寄存器，SmartRF Studio 7讀取數(shù)據(jù)包，顯示當(dāng)前收發(fā)數(shù)據(jù)包總數(shù)，分析發(fā)送數(shù)據(jù)與接收數(shù)據(jù)及掉包率[19]。經(jīng)測試，無障礙物情況下Wi-Fi傳輸距離為10 m、20 m、40 m、80 m、120 m、200 m時數(shù)據(jù)掉包率如圖4，實驗結(jié)果表明Wi-Fi傳輸距離在100 m內(nèi)數(shù)據(jù)掉包率為零，距離增加掉包率增大，Wi-Fi無線傳輸在100 m內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確無誤。

圖4　數(shù)據(jù)掉包率曲線圖

4.2景點推薦指數(shù)測試

景點游客承載指數(shù) 采用間接方法測試，通過景點游客流量，計算游客承載指數(shù)；根據(jù)游客當(dāng)前時間、到達(dá)景點時間、游覽時間、返回時間計算時間富裕度TRn；測試游客滿意度用FSn；計算推薦指數(shù)RIn。經(jīng)測試，當(dāng)A景點承載指數(shù)為0.8 m2/人，景點游客流量過大，推薦指數(shù)為0，不推薦游客前往；B景點推薦指數(shù)高于C景點推薦指數(shù)，推薦游客前往B景點，實驗數(shù)據(jù)與實際情況相符，準(zhǔn)確無誤，測試數(shù)據(jù)如表1。

表1　推薦指數(shù)RIn測試數(shù)據(jù)表

5　結(jié)束語

基于云環(huán)境的景區(qū)游客流量監(jiān)控與推薦系統(tǒng)，解決了景區(qū)景點游客流量實時監(jiān)控問題；根據(jù)游客流量、時間富裕度與游客滿意度，主動推薦景區(qū)景點，規(guī)劃最佳游覽線路，避免游客扎推，合理、高效利用景區(qū)資源。結(jié)果表明，系統(tǒng)工作可靠、穩(wěn)定、數(shù)據(jù)精度高，可用于各類景區(qū)游客流量監(jiān)控與推薦環(huán)境。

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Design of Tourists Traffic Monitoring and Recommendation System in Cloud Environment

Yan Yong1,Lei Hang2,Zhou Xiangbing3

(1.Department of Physical and Electronic Science, Aba Teachers University, Wenchuan623002, China; 2.School of Information and Software Engineering ,University of Electronic Science and Technology, Chengdu610054,China; 3.Network Management Center, Aba Teachers University, Wenchuan623002, China)

Design cloud environment scenic tourist traffic monitoring and recommendation system, including the CC3200 traffic monitoring and Attractions two parts, the traffic is monitored by RFID electronic ticket count the number of visitors, the uplink data via Wi-Fi local AP nodes, aggregation nodes from the AP to the cloud Recommended server; the current tourist flow, time affluence, tourist satisfaction, the server recommended analytical calculation of interest composite index, the initiative to recommend attractions for tourists, plan the best tour route. After testing, the system is stable, accurate data, applicable to all types scenic tourist traffic monitoring and referral service.

traffic monitoring; recommendation; CC3200;Wi-Fi

2015-07-05；

2015-09-07。

2014年四川省應(yīng)用基礎(chǔ)項目(2014JY0005)；2014年四川省科技廳項目(2014GZ0013)。

晏勇(1983-),男，四川郫縣人, 講師，碩士，主要從理自動控制,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方向的研究。

1671-4598(2016)01-0204-03

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2016.01.056

TP273

A

雷航(1960- ),男，四川富順人，教授，博士，主要從事軟件可靠性測試和評價技術(shù)，實時系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設(shè)計方向的研究。