基于云計算的移動智能旅游導覽系統

楊 健，楊鄧奇，杜英國

（大理學院數學與計算機學院，云南大理 671003）

旅游信息化對旅游業發展起著一種撬動作用，然而目前旅游信息化資源分散存儲，分散處理，分散應用，形成一個個信息處理孤島，不利于整個地區或是省級旅游信息資源的整合，也不利于旅游產業的聯動協同發展。在旅游信息化建設中，通過信息技術提高游客旅游滿意度，增強導游服務質量是一個重要的內容。目前情況是，導游依然依靠其個人能力為團隊游客服務，對于景點介紹、導游和其他旅游服務的提供，并不能滿足不同游客不同方面的需求；散客和自助游的游客通過互聯網檢索到的信息又過于分散，不能為游客提供一個整體的信息服務。

建立松耦合的、聯動的、信息共享的、面向旅游業不同領域和部門的旅游信息云，為游客、從業人員和管理部門提供統一的信息來源和信息處理服務，成為旅游信息化建設進一步深入發展的關鍵問題。而結合物聯網、移動通信網和互聯網，以云計算作為后臺信息存儲和處理支撐技術，以數據挖掘和人工智能技術作為旅游信息智能推薦的核心，面向導游、團隊游客和自助游客建立基于云計算的智能旅游導覽系統，則是智慧旅游的核心需求。

1 智能旅游與基于云計算的旅游信息化

1.1 智慧旅游 智慧旅游的概念源于智慧地球和智慧城市，是基于“數字旅游”的基礎上進行的各類旅游項目的信息化平臺建設，具有感知、自動反應、主動服務、輔助決策等特征〔1〕。2005年，美國科羅拉多州Steamboat滑雪場第一個推出為游客配置的RFID定位裝置反饋系統Mountain Watch，能夠實時監測游客的位置、推薦滑雪路線、反饋游客消費情況，為游客提供安全便捷的科技化服務。英國和韓國也建立了基于3G智能手機平臺的智能旅游導覽系統。國內的張凌云等人對智慧旅游的概念進行了總結〔2〕，并提出智慧旅游發展的六個推動力，認為物聯網/泛在網、移動通信/移動互聯網、云計算以及人工智能技術的成熟與發展具備了促成智慧旅游建設的技術支撐，且智能手機、平板電腦等智能移動終端的普及提供了智慧旅游的應用載體。劉軍林等人提出智慧旅游系統的“一心（數據及云計算中心）、兩端（服務端和客戶端）、三網（物聯網/互聯網/移動通信網）”的組成概念〔3〕。

1.2 云計算與旅游信息化 在理論研究成果方面，周相兵等〔4〕提出一種旅游云解決方案，通過云計算將旅游資源虛擬化多個云端進行架構，并采用云計算中不同層次分層構建，最終使區域的旅游資源形成統一管理、銷售、消費和服務的旅游云平臺與服務系統。朱珠等〔5〕對智慧旅游感知體系和平臺建設等問題進行了研究，提出借助云計算、物聯網等技術打造智慧旅游管理平臺，以安全的平臺、互聯互通的應用功能為游客，涉旅企業和旅游管理部門提供標準化的信息服務。對于具體構建目標，從目的地智慧營銷、導游導購、交易結算、統一服務、景區和行業管理等方面進行了討論，并提出一個智慧旅游管理平臺的基礎架構模型。移動計算在旅游行業應用方面，也有基于Android平臺的旅游導航系統的相關研究〔6-7〕。

在應用實現方面，基于云的旅游信息系統在國內已有相關的項目和合作已經展開〔8〕。例如，哈爾濱市旅游局計劃以一個核心（智慧旅游綜合數據中心）為基礎，四大輔助系統（公眾旅游信息咨詢系統、行業管理系統、電子商務系統以及智慧景區信息系統）為支撐，利用云計算技術建立一個海量存儲的旅游信息化體系。針對旅游電子商務行業的發展特點，訊鳥軟件提供了一個一體化的旅游服務系統解決方案〔9〕，利用業務系統、呼叫中心系統、門戶網站系統的結合，完善旅游電子商務企業的業務范圍，規范業務流程，實現電話預訂酒店、機票、電話查詢預定信息、電話查詢景點信息、景區活動、電話留言、投訴、建議等業務功能，為旅游客戶提供更加完善，全方位的旅游服務。物泰科技〔10〕提出一個智慧旅游云平臺解決方案，它是一個基于云計算的應用平臺，充分運用各種分散的服務器、設備，將所有分散信息整合到一起，形成海量信息庫，為游客提供服務的開放式、公益性的旅游信息，為商家品牌宣傳，為相關政府部門提供數據采集及分析，實現對旅游資源的共享，平臺具有開放、集成、可擴展等特性。

然而，現有的旅游信息化系統大部分存在信息孤島現象，信息系統之間相互獨立，管理不能統一，數據不能共享，從而造成了重復建設，資金浪費和系統利用率低的問題。已有的基于云的旅游信息系統過于集中于某方面問題（如旅游電子商務）的解決，并沒有實現真正的智慧旅游，沒有充分利用和集成先進的計算技術（如物聯網和人工智能）為游客角度提供多方位的旅游導航和推薦服務。為了解決這些問題，本文提出以云計算〔11〕為后臺信息存儲和處理核心，集成無線通信網絡、移動計算和物聯網來實現用戶前端接口，以高性能信息處理、智能數據挖掘等技術為海量信息處理支撐，建立為游客和導游提供信息服務的基于移動計算技術的智能旅游導覽系統應用模型，為建立真正的智慧旅游平臺提供理論框架支撐。

2 系統模型

本文提出的基于云計算的智能旅游導覽系統模型主要包括三個大部分，見圖1。

圖1 基于云計算的智能旅游導覽系統模型

（1）旅游信息云

旅游信息云平臺主要用于存儲海量旅游資源信息，并根據這些信息建立多維度、面向不同應用需求的數據中心和數據倉庫。平臺根據云計算基礎架構分為物理層、平臺層、應用層。其中物理層由服務器、網絡設施等分布式的硬件資源構成，建立虛擬化的資源池并通過統一接口建立連接，為上層服務；平臺層面向各個資源匯集節點，在虛擬資源池中獲取存儲和計算資源，并通過統一的平臺架構和接口為“食、宿、行、游、購、娛”等涉旅企業和地方管理部門提供信息存儲、處理、展示和應用的業務基礎平臺，而業務基礎平臺的實施需要在旅游本體語言和語義網的推動下來實現；應用層則根據不同類型的信息需求建立信息處理平臺。旅游信息云的詳細架構圖如圖2所示。

圖2 旅游信息云的架構

（2）數據呼叫/處理/響應中心

數據呼叫/處理/響應中心的主要功能是建立客戶端與后臺信息云的聯系，并提供部分應用需求的處理功能，主要包括：根據游客/導游的信息需求，提供經過智能篩選的旅游信息；根據自助游客的旅游時間、興趣、愛好等需求，提供全方位的一體化的自助游行程推薦服務，建立一體化的旅游規劃，并可根據實際情況的變動動態調整計劃；根據導游實時反饋信息，提供動態旅游規劃和信息資源推送；整合匯集前端傳感器的感知數據，并進行相應的存儲、分析、處理或反饋。除此之外，響應中心還連接智能信息處理服務器和認證服務器，分別提供智能信息處理（智能旅游推薦/行程動態規劃）的核心功能和用戶身份認證/隱私保護等安全功能。

（3）移動客戶端應用系統及物聯網前端感知系統

此部分主要面向游客和導游提供旅游信息展示，互動和響應的前端處理平臺。結合近場通信（NFC）、無線短距離通信（如Zigbee）和智能芯片卡等安全身份識別方案，還能為旅游電子商務提供前端處理手段，而目前旅游電子護照多采用磁卡存儲信息，安全性和身份識別功能較弱，采用智能芯片卡（例如利用手機SIM卡）實現旅游電子護照則具有更高的安全性和可操作性。前端用戶可借助基于位置的服務（Location-based Service,LBS）來提供游客簽到、監控/定位，導游管理等功能。除此之外，物聯網前端傳感器感知網絡也包含在這部分中，這個網絡中的傳感器節點除了與游客和導游的終端設備進行互動，提供實時信息以外，還包含著將景區監控狀況（如人流、車流、火災/暴雨等突發事件）自動感知并傳回后方處理中心進行應急響應/處理的任務，從而提高景點/景區監控和管理效率。

3 模型特點、關鍵問題及案例

3.1 模型特點及關鍵問題 本文提出的基于云計算的智能旅游導覽系統模型具有如下特點。

（1）云計算作為后端數據中心構成的核心技術。根據云計算不同層次的服務類型，旅游信息云由物理層、平臺層、應用層三個層次構成：物理層通過虛擬資源池為上層存儲和計算任務提供資源服務，而平臺層和應用層則利用面向服務的架構（SOA），在建立旅游本體語言的基礎上，以統一的方式描述松耦合的平臺服務和應用服務，從而使得整個系統具有良好的可擴展性。在這樣的架構方式下，不同層次的、不同粒度的、不同地理位置的涉旅企業和管理部門能夠將自己的資源整合在一起，從而形成優勢互補的、整體的、聯動的旅游產業促進效果。

（2）數據呼叫/處理/響應中心與海量信息存儲分離，從而使系統具有松耦合特性，增強系統可擴展性。將存儲和涉及海量數據檢索任務的云數據中心與前端應用（面向游客和導游）服務與呼叫/響應平臺相分離，使得整個系統架構進一步松耦合，前端處理服務也能更好地結合智能信息處理與安全服務，從而建立完整的面向服務的旅游信息交流與集散中心。

（3）數據呼叫/響應中心與智能信息處理和安全認證服務分離，提供更好的系統可擴展性。這里數據呼叫/響應中心是負責數據集散轉接的中間件，通過它建立與后端數據中心，智能信息處理服務器，安全身份認證服務器以及前端WEB應用服務器的橋梁。

（4）物聯網、無線通信網與基于位置服務等結合，以智能手機、平板電腦及PDA等無線終端設備作為客戶端應用部署平臺，提供前端傳感器、游客及導游三方的動態、實時的信息交互。借助智能芯片卡和近場通信技術（NFC）還能夠提供旅游電子商務解決方案。已有旅游電子護照卡主要面向旅游電子商務的支付領域，本文提出的結構中，旅游電子護照卡結合NFC和物聯網技術，還有根據位置進行旅游景區/景點介紹以及游客定位的功能。

然而，該模型能夠在實際中應用部署，還要解決如下的關鍵問題。

（1）旅游相關本體語言的開發。旅游涉及“吃住行游購娛”幾大方面，將不同地區的這些不同領域信息集成起來并能統一表示和處理，需要利用本體技術，開發旅游本體語言，建立旅游本體語義Web，從而能夠將這些信息整合存儲并共享使用。而目前的旅游本體語言研究仍處于理論階段，并沒有結合實際應用。建立能實際應用的可擴展性較好的旅游本體語義網絡是需要解決的一個關鍵問題。

（2）身份識別和隱私保護（如LBS泄漏游客位置等隱私信息）。現有旅游電子護照主要是具有旅游電子商務支付功能，而目前的實現多采用磁條卡形式，存在著身份認證和安全性不夠高，容易損壞等問題。可以考慮采用具有NFC功能的智能芯片卡，結合無線通信的身份識別和認證，能夠有效提高旅游電子商務支付的安全性、便攜性和可操作性。所以，安全的、隱私保護的身份識別與認證在本文提出的模型的實現中也是需要考慮的重要問題。

（3）智能旅游推薦的實現。在旅游本體語言構成的語義網的支持下，利用人工智能中基于規則的推理或是基于案例的推理（Case-based Reasoning,CBR）實現智能旅游計劃的推薦服務。

3.2 案例：一個背包客的自助游 本節通過一個自助游客A的旅游行程描述來說明本文提出的智能旅游導覽系統的工作流程。

（1）準備階段

A計劃到云南某個區域進行自助旅游，通過Internet登錄到根據本文模型所建的智能旅游導覽系統的Web頁面后，輸入大致地點（如地級市范圍或某個景點名稱）、旅游時間、旅游偏好、飲食和住宿要求、交通要求、購物需求等條件并提交請求，Web應用服務器接收請求后，根據其需求、旅游信息資源以及以往游客經驗，利用旅游本體語言和人工智能推薦系統的推理，經過智能信息處理服務器的處理后，提出包含“吃住行游購娛”全部信息的一個旅游計劃并允許A根據自己的特點進一步修改。滿足要求后，A確定旅游行程，并提交相應的訂票、訂酒店的請求給相關服務接口。此外，還預訂具有NFC功能的智能芯片卡構成的旅游電子護照卡，以及相應的移動通信電話號碼（結合SIM卡）。

（2）開始旅游

開始旅游后，首先到指定地點獲取旅游電子護照卡，使用旅游電子護照卡進行車票/門票支付，并進入景點和景區；根據行程，推送計劃及提醒消息到A的智能手機上；當A到達具體景點，根據景點位置或讀取景點設置的RFID標簽，使用智能移動終端設備從后臺旅游信息云獲取景點介紹信息；當A游覽時間發生變化（如延長時間），根據實時位置動態推薦調整旅游計劃；當景區傳感器和感知系統感知到發生突發狀況時（如人流過多或自然災害），實時推送應急信息到A的智能終端上；當A需要休息時，根據實時位置、周邊餐飲住宿狀況以及旅游計劃，推薦符合A需求的飲食和住宿地點。此外，A使用的旅游電子護照芯片還具有對A游客定位的功能，在突發事件中（例如A迷路）能夠得到后端的突發事件應急部門的及時感知和處理。可以看到，A只要擁有具有NFC或Zigbee無線通信模塊的智能終端設備，插入充當旅游電子護照的智能芯片卡，就能獲取關于此次旅游的所有信息，并得到智能的推薦和幫助。

（3）體會與感悟

A在旅游過程中的感悟和照片可以借助智能終端實時通過微博、博客來發布，在A旅游后，他可以上傳保留自己的旅游行程和經驗，而這個旅游行程則成為以后其他游客獲取智能旅游行程推薦的重要的參考。

4 結束語

旅游信息化對旅游業發展起著一種撬動作用，雖然云南旅游信息化起步早，但現有資源過于分散，形成信息孤島，不利于全省旅游產業信息共享和聯動發展，且目前團隊游的導游依然主要依靠其個人能力為游客服務，而對于散客和自助游的游客來說，通過互聯網檢索的信息又過于分散，不能為游客從進入云南到離開云南提供一個整體的信息服務。根據如上需求，結合物聯網、移動通信網和互聯網，以云計算作為后臺信息存儲和處理支撐技術，以數據挖掘和人工智能推理和推薦技術作為旅游信息智能推薦的核心，在充分考慮用戶身份識別和隱私保護的基礎上，面向導游、團隊游客和自助游客建立了基于云的智能旅游導覽系統模型，分析了模型的特點和需要解決的關鍵問題，并以一個實例說明了模型的可應用性。下一步工作是根據模型建立實際的應用系統加以檢驗，并對模型進一步完善以適應實際環境。

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