基于Wi-Fi 探針的客流統(tǒng)計(jì)分析的研究

張國(guó)林，羅回彬，鄭澤江，董晉源，劉永怡

（北京理工大學(xué)珠海學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院，珠海519000）

0 引言

在公共場(chǎng)所，如大型商場(chǎng)和景區(qū)，各項(xiàng)指標(biāo)如客流量的大小和人流分布等在商業(yè)數(shù)據(jù)分析中發(fā)揮著重要作用。傳統(tǒng)的客流統(tǒng)計(jì)方式有人工統(tǒng)計(jì)、紅外感應(yīng)、視頻檢測(cè)等。其中，人工統(tǒng)計(jì)相對(duì)來(lái)說(shuō)成本較低，但僅限于短時(shí)間內(nèi)的客流量統(tǒng)計(jì)，隨著時(shí)間的增加數(shù)據(jù)的誤差將逐漸增大；紅外感應(yīng)則不能區(qū)分對(duì)象是否被重復(fù)計(jì)數(shù)，統(tǒng)計(jì)精度受紅外感應(yīng)裝置安裝位置影響較大；而視頻檢測(cè)相對(duì)來(lái)說(shuō)需要的計(jì)算資源較大，而且易受光照強(qiáng)度、遮擋等影響。

而隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及，智能手機(jī)用戶已經(jīng)越來(lái)越多，人們隨時(shí)隨地想上網(wǎng)的需求越來(lái)越大，因此很多公共場(chǎng)所開放了免費(fèi)Wi-Fi 為大眾帶來(lái)便利，與此同時(shí)也為商戶更加深入的了解消費(fèi)者需求提供了全新渠道。例如，可以利用Wi-Fi 探針技術(shù)通過對(duì)手機(jī)MAC 地址的分析來(lái)進(jìn)行對(duì)客流量的分析，同時(shí)還利用延伸的標(biāo)桿管理才能，較好洞悉并提供有助于推動(dòng)實(shí)際客流量和消費(fèi)者習(xí)慣行為的一系列因素。例如，通過駐店時(shí)長(zhǎng)可以快速掌握店招、產(chǎn)品或營(yíng)銷活動(dòng)的吸引力，從而能夠及時(shí)改變營(yíng)銷方案，對(duì)商業(yè)績(jī)效能產(chǎn)生較好的促進(jìn)作用。因此，基于Wi-Fi 探針客流統(tǒng)計(jì)分析的系統(tǒng)的開發(fā)意義非凡。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于Wi-Fi 探針的客流統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)主要通過Web 客戶端和后臺(tái)服務(wù)進(jìn)行交互實(shí)現(xiàn)響應(yīng)的功能，主要分為Wi-Fi 探針、數(shù)據(jù)庫(kù)、后臺(tái)服務(wù)器模塊、Web 客戶端，系統(tǒng)整體框架如圖1 所示。

（1）Wi-Fi 探針主要作用是采集實(shí)時(shí)用戶智能手機(jī)的Wi-Fi 信號(hào)的強(qiáng)弱程度、獲取用戶智能手機(jī)的MAC地址和當(dāng)前獲取人數(shù)等數(shù)據(jù)，發(fā)送到后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行處理并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)；

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)包括：用戶智能手機(jī)MAC 地址、RSSI 數(shù)值、設(shè)備ID、具體客戶的訪問時(shí)間、訪問次數(shù)、訪問時(shí)長(zhǎng)、用戶信息等數(shù)據(jù)；

（3）后臺(tái)服務(wù)器模塊主要進(jìn)行處理分析從Wi-Fi探針收集到的零散數(shù)據(jù)，利用MAC 地址識(shí)別不同的用戶，利用RSSI 數(shù)值的大小（Wi-Fi 信號(hào)的強(qiáng)弱）判斷具體用戶的大概所在范圍從而判斷此用戶是屬于客流量范疇還是人流量的范疇等理念，逐一分析，將零散看似無(wú)用的數(shù)字整理成有價(jià)值的數(shù)據(jù)；

（4）Web 客戶端主要進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，可以查看當(dāng)前門店客流量，也可以通過地圖切換到其他門店，了解其他門店的客流情況。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

2 設(shè)計(jì)流程

基于以上整體設(shè)計(jì)和業(yè)務(wù)功能要求，系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，采用的Java+MySQL 作為主要的軟件開發(fā)模式，Web 前端采用HTML+JS+CSS 的開發(fā)模式進(jìn)行開發(fā)。

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的流程分為：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)顯示，具體如圖2 所示。

圖2 數(shù)據(jù)流程

2.1 數(shù)據(jù)采集

本系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)為Wi-Fi 探針數(shù)據(jù)，Wi-Fi 探針數(shù)據(jù)是probe 幀，其以手機(jī)MAC 地址為重要組成，同時(shí)還包括了Wi-Fi 的信號(hào)強(qiáng)度RSSI，Wi-Fi 探針設(shè)備的設(shè)備ID，所接收到的手機(jī)信號(hào)的個(gè)數(shù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。可以依據(jù)不同的設(shè)備ID 來(lái)識(shí)別是哪個(gè)Wi-Fi 探針獲取的數(shù)據(jù)，從而可以依據(jù)不同的設(shè)備靈活處理數(shù)據(jù)。另外，由于智能手機(jī)數(shù)量較大，接收的探針數(shù)據(jù)量巨大，因此本系統(tǒng)采用基于UDP 的分布式集群，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，滿足海量Wi-Fi 探針數(shù)據(jù)的接收及解析。

2.2 數(shù)據(jù)處理

本該系統(tǒng)的后臺(tái)服務(wù)器采用Java+SpringBoot 框架系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。Spring Boot 是由Pivotal 團(tuán)隊(duì)提供的全新框架，其配置簡(jiǎn)單方便。此外，針對(duì)數(shù)據(jù)接收，本服務(wù)器采用Java 自帶的Socket 包來(lái)實(shí)現(xiàn)UDP 的服務(wù)端。

當(dāng)Wi-Fi 探針連接后臺(tái)服務(wù)器時(shí)，會(huì)不停地向服務(wù)器發(fā)送與顧客智能手機(jī)相關(guān)的JSON 數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)樣例，如下：

{

"Num"：10,

"Id"：3772638,

"Data"：[{

"mac"："00：22：69：5a：d1：8f",

"rssi"：-43

},{

"mac"："00：22：69：5a：d1：7f",

"rssi"：-43

},{

"mac"："00：23：69：5a：d1：8f",

"rssi"：-43

}]

}

針對(duì)JSON 數(shù)據(jù)解析，本系統(tǒng)采用了Java 庫(kù)FastJSON 來(lái)解析Wi-Fi 探針發(fā)來(lái)的JSON 數(shù)據(jù)。利用FastJSON 庫(kù)中的JSONObject 對(duì)象來(lái)逐一獲取JSON 數(shù)據(jù)中的內(nèi)容，以便后面的數(shù)據(jù)分析處理部分使用。

數(shù)據(jù)分析處理部分，首先依據(jù)RSSI 信號(hào)強(qiáng)度與距離的轉(zhuǎn)換公式d = 10^((abs(rssi)- A)/ (10 * n))，式中d表示計(jì)算所得距離（單位：m）；RSSI 為接收信號(hào)強(qiáng)度；A為發(fā)射終端和接收終端相隔1 米時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度；n 為環(huán)境衰減因子。計(jì)算出該用戶的大概所在位置后，在此基礎(chǔ)上分析計(jì)算出人流量、客流量、每小時(shí)統(tǒng)計(jì)客流量和進(jìn)店人數(shù)等數(shù)值，如表1 所示。

2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

基于功能業(yè)務(wù)需求及規(guī)劃，本系統(tǒng)采用的MySQL+MyBatis 的架構(gòu)系統(tǒng)的存儲(chǔ)模式。在Web 應(yīng)用方面，MySQL 是RDBMS（關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)）最好的應(yīng)用軟件。MyBatis 是一個(gè)優(yōu)秀的持久性層框架，它支持自定義SQL、存儲(chǔ)過程和高級(jí)映射。MyBatis 可以使用簡(jiǎn)單的XML 或注釋來(lái)配置和映射本地信息、映射接口和Java POJO（通用Java 對(duì)象）到數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄。MySQL+MyBatis 的體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的存儲(chǔ)模式可以提高系統(tǒng)的輸入和輸出性能。

表1 主要技術(shù)指標(biāo)及描述

另外，在數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)方面，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)主要以客戶手機(jī)的MAC 地址為唯一標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，這樣就可以很好地減低數(shù)據(jù)冗余情況并且可以大幅度地提升數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)性能。其中關(guān)鍵數(shù)據(jù)表的表結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 關(guān)鍵數(shù)據(jù)表

2.4 數(shù)據(jù)顯示

在Web 客戶端數(shù)據(jù)顯示方面，本系統(tǒng)主要采用HTML+JS+CSS 的設(shè)計(jì)模式，此設(shè)計(jì)模式可以實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)服務(wù)器順暢地進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和簡(jiǎn)潔地進(jìn)行數(shù)據(jù)的展現(xiàn)。

在動(dòng)態(tài)圖表方面，本系統(tǒng)采用百度的ECharts 插件。ECharts 是一個(gè)純JavaScript 圖表庫(kù)，與大多數(shù)瀏覽器的短格式圖表兼容。底層依賴于輕質(zhì)畫布庫(kù)ZRender，提供直觀、生動(dòng)、交互式的、高度可定制的數(shù)據(jù)可視化的圖表。創(chuàng)新的拖放計(jì)算、數(shù)據(jù)查看和范圍漫游功能，大大改善了用戶體驗(yàn)，讓用戶更好地挖掘和整合數(shù)據(jù)。

此外，為了方便用戶在Web 客戶端清晰地查看店鋪分布，系統(tǒng)還使用了百度map 的JavaScript API，其可以支持PC 和手機(jī)上的基于瀏覽器的地圖應(yīng)用程序開發(fā)，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)式地圖應(yīng)用。

圖4 圖表數(shù)據(jù)顯示

圖5 店面地圖布局

3 實(shí)現(xiàn)效果

為了驗(yàn)證提出的基于Wi-Fi 探針的客流統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)的準(zhǔn)確性及方便調(diào)試，本系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室設(shè)置了兩個(gè)Wi-Fi 探針，每隔3 秒嗅探一次MAC 地址并發(fā)送數(shù)據(jù)給后臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。本系統(tǒng)中，Wi-Fi探針發(fā)送的數(shù)據(jù)如2.3 小節(jié)所示的JSON 數(shù)據(jù)樣例。本系統(tǒng)Web 顯示效果如圖6 所示，可以較好地顯示當(dāng)前店內(nèi)各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)。

圖6 Web數(shù)據(jù)顯示效果

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于Wi-Fi 探針的客流統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)，可準(zhǔn)確地計(jì)算出門店人員想要關(guān)注的客流數(shù)據(jù)，一改傳統(tǒng)計(jì)算人流量客流量效率低和準(zhǔn)確性低的缺點(diǎn)，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，展現(xiàn)的數(shù)據(jù)擁有較高的參考價(jià)值，可以較好地提高門店或商場(chǎng)的管理效率，具有較大的市場(chǎng)價(jià)值和應(yīng)用前景。