基于智能解決方案的自助旅游系統①

馬 磊

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基于智能解決方案的自助旅游系統①

馬 磊

(四川大學錦城學院電子信息工程系, 成都 611731)

基于硬件的物理式“電子導游”設備, 使用不方便且維護困難, 景區設備的出租價格游客不易接受, 受限于硬件安裝, 不易升級等問題; 其替代產品, 即目前市場上的通用導航軟件, 存在偏遠地點信息不全的問題, 不能提供特定景區的特色服務的問題, 以及和原有系統整合等問題. 為了解決前述諸多弊端, 針對某旅游景點的區域范圍, 提出一種基于智能手機平臺+后端服務的整體解決方案, 提供景區的位置服務、實時導航、景點搜索、旅游組團、線路規劃、線路推薦、便捷服務等新型“智慧旅游”的具體實現方法, 設計一個易用、靈活的前端應用App; 同時將云端服務技術與后臺服務分層設計相結合, 將景區的傳統旅游業務和日常隨身攜帶的智能設備相關聯, 并設計了一個匯聚層, 通過消息隊列來管理、分發各種分層接口信息, 從而使系統架構的運行效率、后期維護、擴展性得到了極大的保證. 通過具體的工程實踐, 驗證了該系統的有效性和實際運行效果.

智能手機; 安卓; 智慧旅游; 導航; 定位; 服務器

1 引言

隨著中國經濟的高速發展, 旅游業務日益成長為許多工薪階層的“剛需”, 在線旅游、參團旅游、出海旅游、房車旅游、自駕游等旅游方式正在快速發展. “智慧旅游”[1]的概念應運而生, 成為旅游產業新的發力點, 旅游業必然會因為信息技術的變革以及游客自主旅游的更多需求而發生革命性的變化.

成都大熊貓基地作為全國唯一一個集旅游、休閑和科研于一體的大型公共場所, 在實施“智慧旅游”研究方面有著得天獨厚的先天優勢, 每年吸引游客達數百萬, 是世界觀察中國的窗口, 如何讓這部分人更通暢的了解熊貓景區, 如何為這部分人提供更優質、便捷的服務, 是整體解決方案需要面對的主要問題.

本文除了提出系統分析、整體架構設計和解決方案外, 還給出了一套具體實現方法, 并經過工程實踐, 驗證其可行性. 該系統今后可以根據具體使用情況, 由點及面, 推廣、擴展到其他景區.

2　整體設計方案

2.1 方案簡介

“熊貓基地自助旅游系統”整體解決方案是四川大學錦城學院與成都大熊貓繁育研究中心聯合提出的一個面向成都著名景區的“智慧旅游”具體實施方案, 前端移動設備采用Android/IOS智能手機平臺進行研發, 后端使用公有云平臺服務, 結合自主設計的后端服務架構, 并利用現今普及率非常高的智能手機終端、無處不在的移動互聯網、云計算等新技術, 主動感知旅游資源、旅游經濟、旅游活動、旅游者意圖等方面的信息. 針對物理式“電子導游”和通用導航軟件的缺陷和弊端, 在幾乎不需要增加硬件設施的前提下, 最大程度地滿足人們高品質的旅游需求.

方案綜合3G/4G網絡通信、GPS導航[2]、手機地圖、定位以及智能手機的強大運算能力, 為進入成都大熊貓基地景區的游客提供智能化、個性化的導游服務, 提高熊貓基地景區旅游服務質量, 具備旅游景點解說、規劃、導航、定位、通知、門票、購物、自助服務等功能. 方案的總體網絡架構如圖1所示.

圖1　系統總體架構圖

2.2 系統功能和框架結構

“熊貓基地自助旅游系統”通過移動互聯的方式, 將熊貓基地服務中心與游客聯系在一起, 游客可以通過智能手機對景區提供的各種新業務及時瀏覽, 支持游客在園區內按地形地圖實時查詢, 實時GPS導航, 特色景點預覽, 游覽線路推薦, 目的地最優線路規劃, 景點智能語音講解, 大熊貓資訊實時推送, 組團旅游等功能.

為了確保系統的靈活性和可維護性, 設計時增加了后端框架服務, 框架服務為客戶端提供統一的標準訪問接口, 便于不同終端進行移動互聯, 同時也規范了基地服務中心的網絡通道, 便于基地原有服務中心與現有終端設備的互聯、互通, 兼容了原有系統; 并有效規劃了今后的擴展方向, 在協議上保證了日后的擴展空間. 在設計中, Android[3]手機終端用戶、IOS手機終端用戶、及門戶網站屬于前端應用, 這些應用需要通過后端服務平臺所提供的統一支撐環境, 后端服務平臺涵蓋Web[4]服務、App服務、網站后臺服務以及后端存儲平臺, 前端、后端整合成為一個完整的系統, 并統一提供對外服務. 系統層次結構如圖2所示.

圖2　系統組成圖

3　終端設計實現

3.1 智能手機功能劃分

智能手機[5](Smart Phone)、終端設備隨著硬件成本的逐年降低和手機平臺的日益完善、強大, 手機操作系統逐步形成了: Symbian、Windows Phone 7、IOS、Android和 BlackBerry OS等手機平臺. 在他們之上可以開發各具特色的應用軟件, 可以像個人電腦一樣在手機上進行軟件的自由安裝和卸載, 手機應用程序的功能也越來越多, 性能越來越強大.

Android因其自身的開放性、聯盟戰略和快速更新的技術而逐漸成長為市場的主流, 本方案的智能終端操作系統采用Android開發平臺, 實現的各功能模塊如下:

(1) 景點預瀏覽功能模塊;

(2) 游覽線路查詢、線路推薦功能模塊;

(3) 目的地最優線路規劃功能模塊;

(4) 景點智能語音講解功能模塊;

(5) 游客當前位置的動態顯示功能模塊;

(6) 實時天氣播報功能模塊;

(7) 路線記錄與路線回憶功能模塊;

(8) 游客結伴和組團功能模塊;

(9) 團隊無線交互、聊天功能模塊;

(10) 景點動態資訊實時推送功能模塊;

(11) 各種便捷服務功能模塊;

(12) 后端云平臺服務器支撐功能模塊;

(13) 無線通信協議功能模塊.

3.2 智能手機設計與實現

為保證本系統與原有系統融合, 以及后期擴展和可維護性, 手機客戶端與Web服務器、App服務器之間, 均采用HTTP[6](Hyper Text Transfer Protocol)超文本傳輸協議進行網絡連接, 手機客戶端的數據大部分來源于后臺服務器, 少量數據需存儲于手機端, 在沒有數據網絡的情況下, 支持離線導航, 手機端使用SQLite[7]數據庫保存數據, 后臺數據庫采用SQL Server 2005, Web容器采用Tomcat[8]8.0. 手機開發工具Eclipse 4.2.1, Android 5.0, 界面布局采用Android布局管理器, 結合HTML5[9], 使結構靈活、適應性強, 用戶界面友好, 易于使用. 下面是Android開發手機程序的項目展示, 如圖3所示.

本文僅以其中的組團功能模塊, 進行簡要描述, 并對定位的使用原理做基本闡述. 組團功能模塊包含創建團隊、加入團隊和啟動團隊實時游覽和團隊聊天子功能模塊.

(1) 創建團隊

使用者創建團隊前, 須注冊一個用戶名, 注冊成功后, 由服務器生成并返回一個唯一的用戶Id. 使用者可以使用該Id號, 新建一個團隊, 并取一個團隊名稱. 創建團隊手機界面如圖4所示.

圖3 手機終端開發項目列表

(a)創建新團隊 (b)團隊列表

圖4 創建團隊運行界面

(2) 加入團隊

使用者可以選擇想要加入的團隊名稱, 向服務器發起請求. 成功后, 服務器下發該團隊列表信息, 該團隊的各組員收到更新列表后, 自動更新本手機團隊列表.

手機客戶端與后臺服務器的加入團隊子模塊數據交換過程如圖5所示. 假設已建有小組T, 用戶A選擇T小組, 并申請加入該小組. 首先由用戶A發起加入小組請求, 服務器認證通過后, 發送ACK回應消息, 用戶A手機端顯示加入成功狀態, 并向服務器回送成功狀態碼, 服務器收到后, 更新本地信息列表, 同時通知該小組中其他成員, 接收并刷新加入小組的新成員的信息, 否則向用戶A返回失敗信息.

(3) 啟動團隊實時游覽

小組內所有組員都發送了啟動團隊游覽命令后, 由服務器端統一判斷, 并下達開始游覽命令. 此時, 小組內各成員啟動各自的自動獲取資料線程, 定時向服務器索取小組成員的位置信息, 同時, 將自身位置更新信息上傳. 服務器端始終維護各個小組內所有成員的最新位置信息. 如圖6所示.

圖5 加入團隊申請流程示意圖

圖6 啟動實時瀏覽流程圖

(4) 團隊聊天

成功啟動團隊實時游覽后, 同在一組內的成員之間可以互發消息, 并可以彼此看到所有小組成員所在的位置. 同樣, 由服務器實時更新聊天內容和實時位置信息, 不再贅述, 效果見圖7.

(a)團隊實時聊天 (b)組員位置實時顯示

(5) 定位使用

由于涉及到大量的偏僻地點定位信息, 通用導航軟件無法獲取, 但是該信息對于特定景區來說, 卻是重要景觀. 于是專門設計數據采集模塊, 用于采集當地信息, 按Json格式存儲在后臺服務器端, 使用時下載到手機客戶端. 采集的部分數據實例如下圖8所示.

圖8 部分數據采集實例

本文采用通用定位接口和自行采集數據相結合的方法, 解決偏遠地點的定位問題. 通用定位、導航接口采用Baidu Map提供的Android Location SDK v6.2.2標準服務(LBS), 結合手機中的GPS芯片, 基站數據, Wi-Fi數據等多種定位方式, 特別適合在郊外空曠處, 進行精確定位的相關應用, 具有出色的定位性能: 定位精度高、覆蓋率廣、網絡定位請求流量小、定位速度快的特點, 定位原理如下圖9所示.

圖9 定位SDK原理圖

4 后端服務設計

4.1 后端整體框架

本解決方案的后端服務器遵循Java EE的MVC設計思想, 開發工具JDK7.0, 使用JSP/Servlet編程, 后臺數據庫采用SQL Server 2005, 在基于struts2[10]的基本框架下, 進行二次開發、研制.

后端服務包括為手機終端提供Web訪問接口, 以及后臺管理模塊, 提供管理員功能, 權限設置, 用戶管理, 系統Log, 游客注冊. 對手機終端提供實時資訊推送, 手機App版本更新. 數據接口層負責業務數據上傳、下載相關的抽象調用方法; 旅游接口層負責提供包括定位、導航、地圖操作、線路規劃等業務的抽象調用方法; 匯聚層主要對接口層方法調用進行統一、規范處理. 后端服務框架結構如下圖10所示.

圖10 后端服務框架結構

4.2 匯聚層設計

匯聚層的主要功能是管理各接口層的消息隊列, 處理各類消息, 為各接口層提供統一的標準調用方法, 并負責數據庫的匯聚, 方便今后的擴展和更新.

匯聚層的設計, 既可以解析、處理各接口層發來的消息, 也可以兼顧處理原有門戶網站的數據信息, 使用工廠設計模式將終端處理和原有系統重組、融合到了一起, 真正實現了調用關系的解耦, 極大方便了今后的擴展. 匯聚層工作原理如圖11所示.

圖11 匯聚層工作原理

匯聚層的具體實現簡述如下: 前端控制器(FC)是實現了Servlet接口的一個控制類, 配置web.xml中的和標簽, 使客戶端請求都會經過FC; 控制器接口(CI)本質上是一個Action接口, 不同類型的請求由不同的CI來處理, 請求和請求處理的一一對應關系是通過反射機制來完成的; CI中定義了一系列的抽象方法用來對不同類型的業務進行分類, 具體的處理流程交由CI的實現類完成, 目前系統有三個大的實現類: DataActionLayer、TourActionLayer、ManageActionLayer, 三個類分別對應數據接口層、旅游接口層、管理接口層, 通過Action接口的參數, 從而區分不同類型業務.

為了保證數據、業務、控制徹底分離, 本文還設計了前置攔截器和后置攔截器兩個實用類, 前置攔截器的作用是將Action接口參數控制翻轉, 注入到Action實現類的對象中, 從而完成對該對象的完全控制, 該對象中的方法調用完畢, 將結果轉為DTO(Data Transfer Object)數據格式, 交給數據組裝模塊.

數據組裝模塊負責將DTO數據放入消息隊列處理模塊進行加工, 需永久保留的數據直接進入數據庫; 需回復客戶端的數據則交給后置攔截器處理. 后置攔截器使用代理模式為DTO對象生成動態代理, 完成DTO數據的解析, 并將回復消息交給前端控制器, 返還給客戶端.

綜上, 一個完整的整體設計方案基本完成. 從手機終端界面設計、流程規劃、代碼編寫、調試、自測, 以及后臺服務器和數據庫的構思、開發、實施、試運行, 一直到整個系統聯試、聯調, 歷經數月, 最終使整個系統的研發告一段落.

5 系統的應用案例

該系統經過前期的初步測試, 已開始著手進行整體部署和小規模范圍內的試用, 并將原有系統數據進行了整合, 手機終端已經可以正常的訪問后臺服務器和原有的門戶網站數據, 基本功能包括定位、導航、實時導游、特色景點智能講解、自助組團、景區便捷服務等已經可以正常使用, 圖12是一部分手機運行界面截圖.

(a)手機主界面 (b)精品線路選擇 (c)各種便捷服務

(d)推薦線路 (e)地圖定位信息 (f)服務信息推送

圖12 整個系統的部分運行界面

6 結語

本文通過開發手機App應用程序, 融合后端服務器技術, 實現了一個基于“智慧旅游”的實際應用系統, 為智能手機在解決類似問題中提出了一個比較新穎的解決思路和方法, 并進行了有益的探索和研發工作, 經實地驗證、測試, 是可用、可行、合理的; 同時也彌補了市場上現有導航軟件或硬件的不足, 解決了一些實際需求.

本系統也有需要完善的地方, 如人員訪問量較大時的并發處理能力, 后續的擴展也有進一步優化的空間, 通信性能也有進一步提升的空間, 自定義的MVC框架和Struts2之間的互相融合還有很多可以優化的地方.

1 黃思思.國內智慧旅游研究綜述.地理與地理信息科學, 2014,30(2):97–101.

2 賀勇.基于高精細地圖的GPS導航方法研究[碩士學位論文].上海:上海交通大學,2015.

3 Cohen R, Wang T. The Android OS//Android Application Development for the IntelPlatform. Apress, 2014: 131–190.

4 O’Neil HF, Perez RS. Web-Based Learning: Theory, Research, and Practice. Routledge, 2013.

5 馬志強,蔣曉.基于用戶體驗的智能手機網站界面設計探討. 包裝工程,2012,33(16):63–65.

6 Fielding R, Reschke J. Hypertext transfer protocol (HTTP/1.1): Message syntax and routing. RFC Editor, RFC 7230, 2014. https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc7230.txt.

7 馬獲蕾,湯海鳳.Android 系統中SQLite 數據庫的研究.電腦知識與技術:學術交流,2013,9(10):6243–6245.

8 夏慶山.Tomcat與ApacheWeb 服務器的整合.數字化用戶, 2013,(27).

9 張玉晴,黃瑾娉.基于 HTML5 的跨平臺移動應用關鍵技術的研究與實現.工業控制計算機,2013,(3):6–58.

10 陸舟.Struts2 技術內幕:深入解析Struts 架構設計與實現原理.北京:機械工業出版社,2012.

Independent Travel System Based on Intelligent Solution

MA Lei

(College of Jincheng, Sichuan University, Chengdu 611731, China)

The hardware-based physical-type “electronic guide” devices is inconvenient and difficult to use and maintain, issues that rental prices for tourists are not easy to accept, system is limited to hardware install, difficulty to upgrade and other problems; their alternative products currently on the market that is common navigation software, there is a problem of incomplete information in remote locations, resorts can not provide specific characteristics of service problems, and legacy systems integration and other issues. In order to solve the aforementioned many drawbacks for a regional tourist attractions, this paper proposes integrated solutions based on smart phone platform + back-end services, providing scenic location services, real-time navigation, search attractions, tourist groups, route planning, route recommendation , the new “intelligent tourism” specific method convenient services, it designs a useful and flexible front-end applications App; while cloud services technology and back-office services layered design combines with the scenic tradition of tourism business and everyday carry perfect correlation smart devices, and designs a distribution layer, through the message queue to manage, distribute various hierarchical interface information so that the operating efficiency of the system architecture, post-maintenance, scalability is greatly guaranteed. Through the specific engineering practice, the validity and effect of the actual operating system is proved.

smart phone; Android; wisdom tourism; navigation; positioning; server

2016-06-17;

2016-07-25

[10.15888/j.cnki.csa.005636]