基于小程序的人流密集度算法設(shè)計(jì)

吳欽濤 劉鳳英

【摘要】信息技術(shù)的高度發(fā)達(dá)為很多行業(yè)都提供了較多的問題優(yōu)化路徑，當(dāng)前，人流密集導(dǎo)致安全問題頻出的現(xiàn)象愈加凸顯，為了有效的改善這種現(xiàn)狀，筆者結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)，以微信、支付寶等小程序?yàn)榛A(chǔ)，進(jìn)行了人流密集度算法設(shè)計(jì)，期望能對(duì)相關(guān)行業(yè)從業(yè)者提供一定的幫助。

【關(guān)鍵詞】小程序;人流密集度;檢測(cè);算法

【基金來(lái)源】廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院2020年校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目基于小程序的人流密集度預(yù)測(cè)平臺(tái)項(xiàng)目編號(hào) NY-2020CQDC-05

中圖分類號(hào)：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.02.029

目前市場(chǎng)上的人流密度檢測(cè)還處于相對(duì)空白階段，微信、支付寶兩大巨頭應(yīng)用都沒有相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品。而常用的地圖軟件也沒有人流密度檢測(cè)的功能，在當(dāng)今防控常態(tài)化的環(huán)境下，人流密度檢測(cè)是必須要實(shí)現(xiàn)的功能，本文基于這種考慮，在微信、支付寶小程序中，插入人流密度檢測(cè)功能，具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

1. 基于小程序的人流密集度檢測(cè)的價(jià)值

1.1 實(shí)現(xiàn)人口流動(dòng)監(jiān)控

通過人將要去的地方來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)幾分鐘的人口密度，達(dá)到這個(gè)地方的人口集量的多少，避免聚集的人數(shù)過多。通過上傳身高，體重，計(jì)算出人的行走速度，或者車輛的行駛速度，從而預(yù)測(cè)在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)某個(gè)地點(diǎn)的人口聚集量，從讓群眾，避免去那些聚集的地方。此外，人流密集度檢測(cè)比較方便快捷，因?yàn)檫@個(gè)功能主要依托于小程序而存在，占用手機(jī)、平板等智能終端的內(nèi)存不大，并十分方便的對(duì)人口密度進(jìn)行計(jì)算，從而為相關(guān)部門制定防控決策提供依據(jù)。

1.2 有效減少公共安全問題的發(fā)生

從一般意義上來(lái)說，人流密集度越大，發(fā)生公共安全事件的幾率就越大，因?yàn)槿藛T密集會(huì)發(fā)生踩踏事件、聚眾鬧事事件等，這些事件均會(huì)在一定程度上威脅到公眾的生命安全，因此對(duì)于人流密集程度進(jìn)行科學(xué)合理的監(jiān)測(cè)以及控制，對(duì)于減少公共安全事件發(fā)生的幾率有極大的幫助。筆者所設(shè)計(jì)的這個(gè)人流密集度算法，可以較為便捷、科學(xué)的將人流密集情況、走向、趨勢(shì)等進(jìn)行良好的預(yù)測(cè)和控制，并為相關(guān)管理人員提供大量的數(shù)據(jù)信息，助其做出正確的決策，并及時(shí)的進(jìn)行人員疏散。

2 . 基于小程序的人流密集度算法設(shè)計(jì)

2.1關(guān)鍵技術(shù)

2.1.1 OAuth驗(yàn)證

OAuth是一個(gè)開放許可協(xié)議，它為第三方應(yīng)用程序提供安全可靠的框架，使第三方應(yīng)用程序可以訪問具有特定權(quán)限和限制的HTTP服務(wù)。OAuth接口許可過程分為三個(gè)步驟：第一，用戶身份授權(quán)：服務(wù)用戶可以向服務(wù)器請(qǐng)求用戶身份授權(quán)。訪問網(wǎng)絡(luò)時(shí)，獲取的請(qǐng)求令牌ID應(yīng)包含在OAuth_token參數(shù)中;第二，我們的系統(tǒng)會(huì)引導(dǎo)用戶訪問頁(yè)面（僅在第一次需要），輸入必要的身份驗(yàn)證信息即同意或拒絕授權(quán);第三，如果用戶已被授權(quán)，它將直接轉(zhuǎn)到最后一組回調(diào)地址，最后，請(qǐng)求令牌在用戶接收后被授權(quán)。

2.1.2 基于深度學(xué)習(xí)處理收集信息和情感分析

該模塊包括信息采集，信息預(yù)處理，情緒分析和數(shù)據(jù)匯總。采集模塊是從用戶客戶端（微信小程序）收集來(lái)的用戶評(píng)論和需求信息，信息預(yù)處理用于對(duì)采集到的評(píng)論信息進(jìn)行分類、分詞、詞性標(biāo)注以及情緒信息標(biāo)注處理并存儲(chǔ)。情緒分析模塊用于將處理后的評(píng)論信息經(jīng)過詞表示模型、句子模型以及篇章模型轉(zhuǎn)化為短語(yǔ)向量，并將該短語(yǔ)向量輸入到情緒分類模型進(jìn)行情緒分析。最后把分析到的結(jié)果以統(tǒng)一的格式輸入數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)作為語(yǔ)義時(shí)空設(shè)計(jì)的信息來(lái)源。

2.1.3 人類移動(dòng)性建模預(yù)測(cè)

人類移動(dòng)性建模問題可以分為個(gè)體移動(dòng)預(yù)測(cè)和群體移動(dòng)建模，個(gè)體移動(dòng)預(yù)測(cè)是通過研究用戶個(gè)體行為規(guī)律，預(yù)測(cè)未來(lái)的活動(dòng)和位置，可以為出行規(guī)劃提供幫助;群體移動(dòng)建模是在一定地理維度上建模人類群體的流動(dòng)和集散，在交通管理和智慧校園等場(chǎng)景中有著重要作用。

在系統(tǒng)中，我們使用了一個(gè)兩階段個(gè)體移動(dòng)預(yù)測(cè)方法，首先在第一階段提出了情景感知模型堆疊方法，集成序列模型和時(shí)間特征模型來(lái)預(yù)測(cè)個(gè)體活動(dòng)，然后在第二階段為了應(yīng)對(duì)語(yǔ)義數(shù)據(jù)的稀疏性，用貝葉斯方法預(yù)測(cè)個(gè)體在給定活動(dòng)目的下的位置選擇概率?；跀?shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)集，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用多任務(wù)深度循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)預(yù)測(cè)一段時(shí)間后個(gè)體活動(dòng)的位置。為了應(yīng)對(duì)語(yǔ)義數(shù)據(jù)稀疏帶來(lái)的序列關(guān)系不穩(wěn)定，并且整合個(gè)體行為的時(shí)間特征，我們?cè)O(shè)計(jì)了情景感知循環(huán)單元;利用位置的地理空間特征和活動(dòng)類型特征，我們使用基于圖嵌入的表示學(xué)習(xí)方法來(lái)學(xué)習(xí)位置和活動(dòng)的低維嵌入向量。

2.2 數(shù)據(jù)分析平臺(tái)

數(shù)據(jù)分析平臺(tái)主要涉及數(shù)據(jù)層的處理，本文基于現(xiàn)實(shí)情況，將數(shù)據(jù)層的處理流程分為三個(gè)步驟：

2.2.1 數(shù)據(jù)的收集

通過集成其自身的數(shù)據(jù)，捕獲、分析和獲取存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，從其他位置收集推送的數(shù)據(jù)以及由數(shù)據(jù)庫(kù)訪問層組成的實(shí)施數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)可用于預(yù)測(cè)趨勢(shì)，得出校園未來(lái)環(huán)境的結(jié)論。

2.2.2 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的邏輯模型設(shè)計(jì)

要分析概念模型設(shè)計(jì)的主題，首先選擇要實(shí)施的主題區(qū)域。確定數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的粒度分區(qū)層次結(jié)構(gòu)：粒度劃分級(jí)別的合理性直接影像數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)量和適當(dāng)?shù)牟樵冾愋汀?/p>

2.2.3 物理模型設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，為了確定用戶的特定喜好和活動(dòng)路線，我們需要建立四個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括：用戶信息表，核心信息表，地圖信息表和時(shí)空活動(dòng)表。

2.3 校園智能平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

是一個(gè)移動(dòng)應(yīng)用程序平臺(tái)，為廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院的師生提供服務(wù)，主要是收集用戶提供的位置和出行選擇，為大家提供出行方面的建議。

2.3.1 校園用戶模塊

本系統(tǒng)主要針對(duì)本校學(xué)生服務(wù)，主要使用校園一卡通進(jìn)行身份綁定和登錄，用戶的操作都依賴于該模塊，初始化該模塊時(shí)，需要進(jìn)行人員信息注冊(cè)和驗(yàn)證，并通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)送到服務(wù)器主機(jī)。必須保證用戶的無(wú)縫支持，當(dāng)跨不同接入網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)時(shí)，用戶不應(yīng)當(dāng)收到任何服務(wù)中斷。

以廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院為開發(fā)校園地理信息模塊的地方，它不僅代表常規(guī)的地理空間狀態(tài)，圖像中標(biāo)志的分布和人流量分布現(xiàn)狀將疊加顯示在地圖上，并建立與特定地理坐標(biāo)的鏈接。地理空間信息的優(yōu)點(diǎn)是生動(dòng)的虛擬現(xiàn)實(shí)，它基于詳細(xì)的紋理信息和渲染技術(shù)?？梢愿行?，更直觀和全面的管理學(xué)?？臻g和屬性信息，準(zhǔn)確的定位校園設(shè)施，為學(xué)生和老師提供直觀的出行選擇。

2.3.2 用戶信息提交模塊

移動(dòng)用戶可以隨時(shí)隨地的使用本模塊進(jìn)行位置提交和獲取出行建議。本模塊分為三個(gè)功能：首先，用戶輸入當(dāng)前位置，想去的位置，附近路況，心情和評(píng)論，并提交到服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。其次，服務(wù)器根據(jù)用戶的時(shí)空位置變化驗(yàn)證并確定當(dāng)前提交的信息是否有效，無(wú)效則要求解釋或重新輸入。最后，服務(wù)器將針對(duì)用戶個(gè)人給出出行建議并接收反饋。

3. 基于小程序的人流密集度的檢測(cè)效果分析

人流密度檢測(cè)小程序主要應(yīng)用在一二線城市，以現(xiàn)在來(lái)看一線城市四座、新一線城市15座、二線城市30座，這些城市中占據(jù)了我國(guó)絕大多數(shù)的人口。國(guó)內(nèi)的高校、旅游景點(diǎn)、大型商場(chǎng)、大型游樂場(chǎng)等等都居于這些城市。本文在初步設(shè)計(jì)好算法之后，就將其在廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院進(jìn)行了實(shí)踐運(yùn)用檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)基本實(shí)現(xiàn)了以下功能，并取得了一定的成效。

3.1 實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)效果

該小程序的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)功能十分強(qiáng)大，利用手機(jī)自帶GPS對(duì)個(gè)體進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，并持續(xù)的對(duì)其行動(dòng)軌跡進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)不同活躍地區(qū)觸發(fā)統(tǒng)計(jì)功能。當(dāng)程序監(jiān)測(cè)到個(gè)體處于人流密集度較大的地方時(shí)，就會(huì)對(duì)其進(jìn)行人流密度計(jì)算，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，比如在大型活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)、景區(qū)游樂園、學(xué)校附近等地時(shí)，就會(huì)進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)。該小程序可以對(duì)以上三個(gè)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)人流密度、變化趨勢(shì)，監(jiān)控不同區(qū)域人流密度及比例，從而幫助相關(guān)管理人員合理疏導(dǎo)，進(jìn)行安全事故提前防范，并及時(shí)進(jìn)行突發(fā)事件預(yù)警等。

3.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確率

人流密度檢測(cè)小程序需要對(duì)個(gè)體和群體進(jìn)行即時(shí)追蹤，要在保證其在數(shù)據(jù)獲取比較完全，才有應(yīng)用的價(jià)值。因此，筆者先向廣州南洋職業(yè)學(xué)院的400名師生進(jìn)行了推廣，要求他們應(yīng)用該小程序，并持續(xù)三天時(shí)間，筆者在系統(tǒng)后臺(tái)實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)收集情況。通過三天的時(shí)間，發(fā)現(xiàn)后臺(tái)數(shù)據(jù)基本能對(duì)400名師生的行動(dòng)軌跡實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)追蹤，并且個(gè)體移動(dòng)軌跡十分清晰，數(shù)據(jù)分析方面也無(wú)遺漏，只不過有部分教師的手機(jī)網(wǎng)絡(luò)在某一段時(shí)間短線，導(dǎo)致這段時(shí)間沒有收集到相關(guān)信息?？傊?，可以初步判斷，人流密度檢測(cè)小程序可以實(shí)現(xiàn)全程追蹤的功能，并且數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確率較高。

3.3 用戶滿意度

人流密度檢測(cè)小程序相對(duì)于傳統(tǒng)的人流檢測(cè)辦法更加快捷、方便，只需要依靠微信、支付寶的小程序應(yīng)用服務(wù)即可實(shí)現(xiàn)，不需要下載任何軟件就可以實(shí)時(shí)查看人流密集程度，這種優(yōu)勢(shì)十分適合于當(dāng)前各大城市居住人員快節(jié)奏的生活方式，因此大眾普遍對(duì)此程序的評(píng)價(jià)較高。通過在廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院實(shí)施之后，并對(duì)其使用該程序的師生進(jìn)行使用體驗(yàn)訪談，共在路上隨機(jī)訪談了100名師生，發(fā)現(xiàn)其中有87%的師生表示用起來(lái)十分習(xí)慣自然，而且也沒有繁瑣的操作步驟，打開即可使用;另有13%的師生表示有沒有這功能都無(wú)所謂，因?yàn)樽约阂话悴粫?huì)去人流量較大的地方。從這次簡(jiǎn)單的調(diào)查來(lái)看，人流密度檢測(cè)小程序的用戶滿意度較高，功能方面沒有任何問題，有大范圍進(jìn)行推廣的價(jià)值。

人流密度檢測(cè)是在疫情防控形勢(shì)仍舊較為嚴(yán)重的背景下，十分必要的一件事情，如果純靠人力來(lái)進(jìn)行監(jiān)控，明顯會(huì)出現(xiàn)較多遺漏之處。因此，結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)一款小程序，能夠極大的提升檢測(cè)的效率和速度，節(jié)省人力成本，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)自動(dòng)化。本文設(shè)計(jì)的這款人流密度檢測(cè)小程序，正是基于這樣的考慮，準(zhǔn)備全面推廣，期望能為國(guó)家疫情防控貢獻(xiàn)力量。

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