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)

?

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

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(jì)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(diǎn)推薦兩部分，流量監(jiān)控由RFID電子門(mén)票統(tǒng)計(jì)游客數(shù)量，數(shù)據(jù)經(jīng)Wi-Fi上行本地AP節(jié)點(diǎn)，由AP節(jié)點(diǎn)匯聚至云推薦服務(wù)器；當(dāng)前游客流量、時(shí)間富裕度、游客滿意度，經(jīng)服務(wù)器解析計(jì)算得景點(diǎn)綜合推薦指數(shù)，主動(dòng)為游客推薦旅游景點(diǎn)，規(guī)劃最佳游覽路線；經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)工作穩(wěn)定、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，適用于各類(lèi)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(lè)、放松的重要方式，部分景區(qū)在特定的時(shí)間游客人數(shù)井噴式增長(zhǎng)，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(duì)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(dòng)監(jiān)控游客流量，沒(méi)有根據(jù)游客流量主動(dòng)為游客推薦景點(diǎn)，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(jì)了一種云環(huán)境下景區(qū)景點(diǎn)游客流量監(jiān)控與推薦系統(tǒng)，利用智能手機(jī)實(shí)時(shí)查看當(dāng)前所處位置[1]，通過(guò)推薦系統(tǒng)掌握景區(qū)各景點(diǎn)情況，制定最佳游覽路線，實(shí)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(diǎn)游客流量監(jiān)控與推薦云服務(wù)兩部分。景點(diǎn)流量監(jiān)控采用RFID電子門(mén)票實(shí)時(shí)監(jiān)控景區(qū)景點(diǎn)游客流量，通過(guò)景區(qū)網(wǎng)絡(luò)上傳監(jiān)控中心，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前景區(qū)各景點(diǎn)游客流量，超過(guò)設(shè)定值報(bào)警，視頻監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)取具體景點(diǎn)視頻，迅速采取應(yīng)對(duì)措施[2]；建立景區(qū)云推薦服務(wù)器，根據(jù)當(dāng)前景點(diǎn)游客流量、游客位置、時(shí)間富裕度、游客滿意度等信息，主動(dòng)為游客推薦旅游景點(diǎn)，游客利用智能手機(jī)查詢各個(gè)景點(diǎn)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(diǎn)游客流量監(jiān)控

景區(qū)游客實(shí)時(shí)流量監(jiān)控由景點(diǎn)游客流量監(jiān)控終端與景區(qū)監(jiān)控中心構(gòu)成，景點(diǎn)游客流量監(jiān)控終端采用非接觸IC電子門(mén)票刷卡進(jìn)出景點(diǎn)，監(jiān)控終端根據(jù)刷卡情況統(tǒng)計(jì)當(dāng)前景區(qū)游客流量[4]；景點(diǎn)游客流量監(jiān)控終端與景區(qū)監(jiān)控中心通過(guò)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(shí)作為景區(qū)景點(diǎn)推薦系統(tǒng)的一個(gè)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(hù)整個(gè)景區(qū)網(wǎng)絡(luò)，下行數(shù)據(jù)鏈路連接景區(qū)各景點(diǎn)，上行數(shù)據(jù)鏈路連接Internet，景點(diǎn)間不能直接通信，數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)景區(qū)推薦云服務(wù)器并授權(quán)才能與其他景點(diǎn)通信。景點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)，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(diǎn)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(diǎn)，發(fā)送景點(diǎn)。Wi-Fi無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸在有效距離范圍內(nèi)設(shè)備移動(dòng)性強(qiáng)，任意加減節(jié)點(diǎn)，便于處理各類(lèi)突發(fā)事件[7]。

2.1景點(diǎn)游客流量監(jiān)控終端硬件設(shè)計(jì)

游客流量監(jiān)控終端采用美國(guó)德州儀器第一款內(nèi)嵌獨(dú)立Wi-Fi無(wú)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(wú)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(diǎn)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(shí)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(wú)線收發(fā)專(zhuān)用MCU，減少處理器收發(fā)無(wú)線Wi-Fi數(shù)據(jù)開(kāi)銷(xiāo)，支持Zigbee無(wú)線收發(fā)協(xié)議、互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議、無(wú)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(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)安全[11]。CC3200支持基站、訪問(wèn)點(diǎn)和 Wi-Fi 直接訪問(wèn)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(guó)德州儀器TRF7970A高頻非接觸式讀寫(xiě)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M(fèi)IFARE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(hào)的 ASCII 碼西文字庫(kù)與基本繪圖 GUI，支持480X272點(diǎn)陣6.5萬(wàn)色點(diǎn)陣圖形顯示， GBK2312 漢字庫(kù)、BMP 位圖、ASCII碼西文字庫(kù)，8M快速存取圖片F(xiàn)lash，實(shí)時(shí)顯示景區(qū)各種狀態(tài)。

圖2景點(diǎn)游客流量監(jiān)控終端硬件構(gòu)框圖

景點(diǎn)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(jì)游客進(jìn)出景點(diǎn)數(shù)量，Wi-Fi發(fā)送當(dāng)前景點(diǎn)實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，接收其他景點(diǎn)數(shù)據(jù)狀態(tài)數(shù)據(jù)，4.3寸液晶顯示景區(qū)實(shí)時(shí)狀態(tài)，游客人數(shù)超流量后報(bào)警，景點(diǎn)游客流量監(jiān)控終端硬件原理如圖3。

圖3　景點(diǎn)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(jì)

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(shí)接收景點(diǎn)數(shù)據(jù)信息。CC3200將實(shí)時(shí)游客流量、時(shí)間富裕度、游客滿意度等信息生成景區(qū)景點(diǎn)綜合推薦指數(shù)，上傳至景區(qū)推薦云服務(wù)器，在主頁(yè)中開(kāi)辟景點(diǎn)游客流量監(jiān)控與推薦一欄，游客點(diǎn)擊查看景點(diǎn)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(diǎn)推薦系統(tǒng)包含：景點(diǎn)游客流量、游客位置、時(shí)間富裕度、游客滿意度4個(gè)方面計(jì)算綜合推薦指數(shù)。游客流量根據(jù)景點(diǎn)游客流量監(jiān)控獲??；游客所處位置與當(dāng)前時(shí)間由手機(jī)GPS定位信號(hào)獲取，綜合判斷游客在時(shí)間允許條件下能去最佳景點(diǎn)即游覽時(shí)間富裕度；游客滿意度是游客完成游覽后給出的景點(diǎn)滿意度綜合評(píng)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(diǎn)游客流量用TQ描述，并且TQ={TQ1，TQ2，TQ3……TQn}表示景區(qū)不同景點(diǎn)當(dāng)前游客實(shí)時(shí)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(hào)與推薦指數(shù)，當(dāng)景點(diǎn)游客承載指數(shù)SLI<1發(fā)出預(yù)警信號(hào)SSW，景點(diǎn)游客流量過(guò)大，不推薦游客前往該處景點(diǎn)；當(dāng)時(shí)間富裕度TRn<0.2發(fā)出預(yù)警信號(hào)SSW，不推薦游客當(dāng)前時(shí)間前往該處景點(diǎn)[17]。推薦系統(tǒng)沒(méi)有輸出預(yù)警信號(hào)，計(jì)算景點(diǎn)推薦指數(shù)RI，主動(dòng)為游客推薦景區(qū)最佳景點(diǎn)，合理規(guī)劃游覽路線，推薦程序如下。

輸入：景點(diǎn)SLIn，TRn，F(xiàn)Sn；

輸出：1)景點(diǎn)預(yù)警信號(hào)SSW；

2)景點(diǎn)推薦指數(shù)RI；

For(i=1;i

{

If(SLIn <1)

SSW輸出預(yù)警信號(hào)；

RI=0;不推薦前往；

Else if(TRn<0.2)

SSW 輸出預(yù)警信號(hào)；

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(dòng)推薦游客前往[18]。

4　實(shí)驗(yàn)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(cè)試包含Wi-Fi無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)測(cè)試與景點(diǎn)推薦指數(shù)測(cè)試。Wi-Fi無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)測(cè)試指無(wú)線網(wǎng)絡(luò)沒(méi)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(diǎn)推薦指數(shù)測(cè)試是景點(diǎn)游客承載指數(shù)、時(shí)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(yè)中添加游客流量監(jiān)控與推薦，點(diǎn)擊進(jìn)入相應(yīng)的子菜單。

4.1Wi-Fi無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)測(cè)試

Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)處理子系統(tǒng)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)掉包率測(cè)試采用TI公司專(zhuān)用無(wú)線數(shù)據(jù)測(cè)試軟件SmartRF Studio 7。通過(guò)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(dòng)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(cè)試，無(wú)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(shí)數(shù)據(jù)掉包率如圖4，實(shí)驗(yàn)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(wú)線傳輸在100 m內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確無(wú)誤。

圖4　數(shù)據(jù)掉包率曲線圖

4.2景點(diǎn)推薦指數(shù)測(cè)試

景點(diǎn)游客承載指數(shù) 采用間接方法測(cè)試，通過(guò)景點(diǎn)游客流量，計(jì)算游客承載指數(shù)；根據(jù)游客當(dāng)前時(shí)間、到達(dá)景點(diǎn)時(shí)間、游覽時(shí)間、返回時(shí)間計(jì)算時(shí)間富裕度TRn；測(cè)試游客滿意度用FSn；計(jì)算推薦指數(shù)RIn。經(jīng)測(cè)試，當(dāng)A景點(diǎn)承載指數(shù)為0.8 m2/人，景點(diǎn)游客流量過(guò)大，推薦指數(shù)為0，不推薦游客前往；B景點(diǎn)推薦指數(shù)高于C景點(diǎn)推薦指數(shù)，推薦游客前往B景點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)際情況相符，準(zhǔn)確無(wú)誤，測(cè)試數(shù)據(jù)如表1。

表1　推薦指數(shù)RIn測(cè)試數(shù)據(jù)表

5　結(jié)束語(yǔ)

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(diǎn)游客流量實(shí)時(shí)監(jiān)控問(wèn)題；根據(jù)游客流量、時(shí)間富裕度與游客滿意度，主動(dòng)推薦景區(qū)景點(diǎn)，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(lèi)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(xiàng)目(2014JY0005)；2014年四川省科技廳項(xiàng)目(2014GZ0013)。

晏勇(1983-),男，四川郫縣人, 講師，碩士，主要從理自動(dòng)控制,無(wú)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(cè)試和評(píng)價(jià)技術(shù)，實(shí)時(shí)系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方向的研究。