公共场馆客流分析系统技术实施方案

公共场馆客流分析系统技术方案
1项目概述
1.1项目建设背景
为了解决国家展会中心潮汐性大客流的问题，通过结合移动网运营大数据平台，部署一套客流分析系统，可以为公安提供国家会展中心客流数据实时统计分析与可视化呈现，解决国家会展中心面临的公共安全潜在问题。

本期项目根据国家会展中心内已有的通信运营商无线网络基站进行客流数据采集，实现客流数据进行统计分析，实时通过屏幕呈现客流分布情况，对客流数据变化趋势进行预先判断，及时输出可视化数据报告，方便领导的指挥、决策，以及对历史客流数据进行分析调查。

通过此次项目的开展，可以提升对国家会展中心的公共安全管理效率，防范馆内因视频监控盲区问题所带来的隐患。

在事故发生时，可以随时随地将事故现场情况以客流数据以可视化的方式呈现和还原在指挥室屏幕上。

领导在指挥、决策时能够更加直观和全面地掌握馆内情况，同时也留存了关键数据对事故的分析调查提供依据，极大提升管理效率，同时，利用运营商实名制登记信息，可以对客流特征进行统计，从而掌握客流的性别比例、年龄段分布和来源地分布，以经济的成本实现了客流画像。

1.2项目建设目标、内容
本项目基于移动网络大数据平台开展上海国家会展中心客流分析，通过对接国展电子地图，实现系统坐标体系和国展地图坐标体系的统一，使用实时数据可视化呈现出分析决策看板，随时随地清晰地将事故现场的情况以客流数据可视化的方式呈现和还原在指挥室大屏上，方便领导的指挥、决策，以及事后对事故的分析调查，系统建设主要内容包括：
➢系统计算结果可视化呈现
通过运营商专线让国展中心和市公安局指挥人员远程访问；同时，需按需求具备与现场风洞的数据对接适配能力。

➢客流感知系统
系统应以满足本工程的使用功能为目标，确保对各系统信息资源的共享和优化管理。

客流感知系统建设需要能够覆盖国家会展中心运营客流区域达到90%以上。

用于支撑客流分析系统的网络带宽必须为运营商专线，且线路带宽不低于100M。

同时，系统能力应具备一定的冗余性与灵活性，用以满足不同展会开展而带来的需求变化。

➢客流分析系统
根据全馆客流情况，以人流密度示意图的直观呈现方式。

人流密度示意图颜色使用由浅至深的色阶变化来表示客流由疏到密的变化。

人流密度示意图内有自动告警功能，当某个区域客流超过一定的管理峰值，系统能够自动告警。

系统人流密度示意图数据刷新间隔不长于5分钟，且国家会展中心客流分析系统可保证90天无故障全天运行。

实时数据传输到公安平台，本地最低可追溯近6个月的数据。

需分楼层2D展示，包含：可视化图表、文字、数据。

可实现展厅内分楼层统计能力。

其中，具备统计全馆总人数、单馆总人数，准实时在馆人数、在馆人流密集情况、统计人流在指定查询区域内的驻留时间等相关信息的能力，结合大数据分析给出特征画像技术（如客户性别、年龄段、来源地等信息）。

➢可视化分析系统
大数据看板内容要统一的风格设计，用最简洁的设计风格，清晰的将数据呈现。

大数据看板基于客流分析系统，主要针对馆内总人流、重点场馆数据比对、多场馆人流动向等信息。

➢数据对接系统
具体业务需求按照如下几个接口类型统一设计：人流密度、容量密度、人流态势（终端数量统计）、人流态势（终端变化统计）、短时间聚集。

➢地图坐标匹配
通过馆内自定义地图与高德地图坐标匹配，采用WGS84坐标体系，精确到小数点后6位，实现客流分析系统中数据对接系统返回的数据能够准实时呈现在高德地图上。

通过对比客流分析系统中的地图模式和高德提供的地图模式，确认不得低于4个坐标锚点，并统一原点位置。

2系统建设原则
系统建设将遵循以下基本原则：
1）标准化：整个系统的设计遵循移动集团规范的要求，符合国家电信管理的标准，采用国际通行的ITU-T、TMF、TMN等相关标准，保证系统的开放、灵活和先进。

2）先进性：系统采用的技术和产品先进，在较长的一段时间内能满足上海移动网络的发展和建设的需要，以保护用户的利益和投资。

3）可扩展性：系统采用先进灵活的架构设计和插件技术，具备功能热插拔、部件灵活部署的特性，同时具备灵活的对外接口，实现功能和性能的灵活扩展，更好地提高系统运行维护的效率。

4）安全性：安全性包括应用安全、系统安全和网络安全。

应用安全指系统在执行某些操作的时候不影响网络系统和业务系统的运行；系统安全包括数据安全、网络安全和应用安全等各个层次。

系统支持分权分域的安全管理机制，以保证系统运行的安全和业务数据的安全；网络安全就是要从物理上保证系统的安全性，防止病毒和非法入侵。

5）可靠性：系统确保不间断地提供服务，系统在硬件和操作系统、应用软件选型上采用技术成熟、可靠性高的产品。

6）可维护性：本系统在交付使用后，用户能够对它进行修改、配置管理，以便改正潜伏的错误，改进性能和其他属性，使该系统能够适应用户需求的改变或应用环境的变化。

7）易用性：系统提供良好的用户界面呈现形式，方便管理信息实时通知
给相关的运维人员。

8）开放性：采用开放式结构设计，支持对其他第三方系统的集成和对接。

9）可继承性：本系统能充分的使用已有的建设成果，使用已经成熟的系统数据和相关信息，一方面保证整个解决方案具有一定的继承性，另一方面，也可以加快新系统的建设步伐。

3系统整体设计方案
3.1系统总体架构
本项目基于移动网运营数据大数据平台实现上海国家会展中心客流分析，系统基于无线基站信息的数据采集，通过适配层采集数据进行相应的处理并入库，并进行中博会区域的基站过滤，利用位置服务能力服务平台实现客流分析系统的数据处理和展现，总体架构设计如下：
组织，详细包括：
⏹场馆实时人流统计；
⏹场馆分区实时人流统计；
⏹场馆人流驻留时长统计；
⏹栅格人流统计；
●应用展现层 -- 国展大屏显示：实现可视化大屏直观展现国展人流情况；
●能力输出层 -- 现场风洞系统数据接口：实现项目要求的实时对外数据
输出接口API；
●应用展现层 -- 市公安局客户端展现：实现客户端界面功能；
3.2系统网络架构
系统网络硬件架构如下：
SparkStreaming 计算集群WEB 服务器
Redis 数据库
MySQL 集群
国展大屏显示
市公安局客户端
向外提供能力部分，包括：国展大屏显示、风洞系统数据接口、市公安局客户端部分，其中，国展到及市公安局，采用不低于100M 的专线进行连接；
3.3 系统功能模块建设方案
3.3.1 功能模块总体方案
系统通过提取无线网络用户数据，利用位置服务能力平台进行客流分析，再将计算结果呈现并按需求将计算结果推送至其他对接平台，系统客流位置服务能力数据功能模块处理框架如下：
MySql 数据库
Hbase
应用输出层
包括： 应用处理层：
● XDR 实时数据适配解析； ● 软采MR 实时数据适配及解析； ● 用户实时定位； ● 用户实时汇总统计； ● 场景经纬度转换工具；
●场馆三维模型构造工具；
●场馆覆盖定位建模；
应用输出层：
●国展大屏呈现
●风洞系统数据接口输出
●客户端功能查询（含历史数据查询，可市公安局远程查看）
3.3.2详细功能模块描述
3.3.2.1应用处理层-实时处理部分
●XDR实时数据适配解析：实时用户XDR的kafka接口及数据适配，位置实时
处理的必备模块，实现实时流处理的用户XDR数接入，并进行数据适配以及数据清洗等
●软采MR实时数据适配及解析：实时用户MR的kafka接口及数据适配：位置
实时处理的必备模块，实现实时流处理的用户MR接入，并进行数据适配以及数据清洗等
●用户实时定位: 核心定位算法模块：融合MR数据，采用循环神经网络定位
模型，实时对用户进行精确位置定位；
●用户实时汇总统计：核心应用统计模块，包括场馆汇总人流统计，场馆人流
驻留时长统计、子场馆人流统计、人流画像统计等子模块；
●场景经纬度转换工具：按要求将经纬度坐标系转换为：WGS84坐标系；
3.3.2.2应用处理层-建模测试部分
●场馆三维模型构造工具：专用工具，通过图纸嵌入进行场馆三维模型的绘制；
●场馆覆盖定位建模：专用APP测试工具，实现数据采集，并进行目标场馆的
定位模型建模学习；
3.3.2.3应用输出层-大屏呈现
●国展大屏呈现：实现国展大屏的展现；
系统大屏展示设计如下：
包含了系统建设要求的：
⏹直观：区分场景进行一、二、三层的实时监控，同时可直观看到一天的
变化趋势；
⏹呈现方式多样：人流渲染区分热力图、细粒度栅格图、区块图、三维渲
染等多种呈现方式，充分满足不同的信息展现需求；
实时：系统采用的刷新频率为1分钟；
3.3.2.4应用输出层-风洞系统接口
●风洞系统数据接口输出
系统满足风洞系统数据对接要求，通过对业务功能数据接口的标准匹配，在实时性、精准性和传输性能要求下，根据数据请求，返回准确的输出数据，具体业务需求按照如下几个接口类型统一设计；
1）人流密度
输入数据：
输出数据：
2）容量密度输入数据：
输出数据：
3）人流态势-终端数量统计输入数据：
输出数据：
4）人流态势-终端变化统计输入数据：
输出数据：
5）短时间聚集
输入数据：
输出数据：
3.3.2.5应用输出层–市公安局远程
市公安局客户端与移动内部客户端界面相同，只是通过专线可在市公安局远端直接访问。

客户端可直接看到国展大屏呈现内容；
可进行历史数据查看
3.3.3关键技术-用户实时定位
针对实时用户的定位，采用如下策略进行：
其中，神经网络定位是项目的重点，本方案采用的神经网络定位策略如下：
即首先会对目标场馆进行测试建模，进行深度学习，构建LSTM（Long Short-Term Memory，长短期记忆网络，是一种时间递归神经网络，也叫循环神经网络）网络定位模型，模型展开图如下：
利用测试数据构建特征序列与时间序列矩阵进行学习训练建模，并对用户进行精确室内外定位，用测试数据进行预测，室内外5米精度识别率超80%。

3.3.4关键技术-测试建模
本方案采用自行开发的商用手机APP软件进行测试建模，可一次性携带多部手机进行场馆建模测试，可充分保障测试建模样本的数量及质量，进而保障定位模型的准确性。

测试建模的关键如下：
●具备用的测试建模APP
●建模测试时具备完备的测试规范；
●能够对测试轨迹进行回访，确保测试的有效性；
●测试数据直接对接建模，避免人工转换带来误差；
3.4系统功能需求应答
3.4.1系统计算结果可视化呈现
能力要求：通过运营商专线让国展中心和市公安局指挥人员远程访问；同时，需按需求具备与现场风洞的数据对接适配能力。

系统设计：
通过系统总体架构图章节可以看到，系统架构设计的展现及输出层，应对了国展大屏显示、风洞系统数据接口、市公安局客户端的场景应用需求。

同时在系统功能模块设计中
3.4.2客流感知系统
能力要求：系统应以满足本工程的使用功能为目标，确保对各系统信息资源的共享和优化管理。

客流感知系统建设需要能够覆盖国家会展中心运营客流区域达到90%以上。

用于支撑客流分析系统的网络带宽必须为运营商专线，且线路带宽不低于100M。

同时，系统能力应具备一定的冗余性与灵活性，用以满足不同展会开展而带来的需求变化。

系统设计：
●在数据接入部分，将接入覆盖国家会展中心运营客流区域全部的数据，
以保障移动用户的全部接入；
●同时，在接入数据选择部分，选择了软采数据（UU-XDR \MR）以及硬采
数据（S1-MME\S1-U），两种数据源进行互补，保障数据的完整性；
●在系统网络架构设计上，保障了对应系统的专线资源。

●在系统应用处理层设计中，专门有建模测试模块，即能够针对不同的场
景，快速建模，包括地理建模及定位建模，能够满足不同展会开展而带
来的需求变化；
3.4.3客流分析系统
能力要求：
根据全馆客流情况，以人流密度示意图的直观呈现方式。

人流密度示意图颜色使用由浅至深的色阶变化来表示客流由疏到密的变化。

人流密度示意图内有自动告警功能，当某个区域客流超过一定的管理峰值，系统能够自动告警。

系统人流密度示意图数据刷新间隔不长于5分钟，且国家会展中心客流分析
系统可保证90天无故障全天运行。

实时数据传输到公安平台，本地最低可追溯近6个月的数据。

需分楼层2D展示，包含：可视化图表、文字、数据。

可实现展厅内分楼层统计能力。

其中，具备统计全馆总人数、单馆总人数，准实时在馆人数、在馆人流密集情况、统计人流在指定查询区域内的驻留时间等相关信息的能力，结合大数据分析给出特征画像技术（如客户性别、年龄段、来源地等信息）。

系统设计：
客流分析系统功能包括：
1）实时客流统计
针对全馆的客流情况，根据设备的采集数据，统计全馆总人数、单馆总人数，实时在馆人数、在馆人流密集情况、统计人流在指定查询区域内的驻留时间等相关信息，满足现场公安指挥要求。

2）实时人流密度示意图呈现
根据全馆客流情况，以人流密度示意图的直观呈现方式，帮助现场指挥的公安领导更好的了解现场客流分布情况，人流密度示意图颜色使用由浅至深的色阶变化来表示客流由疏到密的变化，且人流密度示意图内有自动告警功能，当某个区域客流超过一定的管理峰值，系统能够自动告警，通知现场相关负责领导协调现场警力，提前预判并指导行动，有效对告警区域进行实时监控和疏导，降低现场人员高密所带来的风险。

3）客流分析系统的技术参数
（1）、数据刷新间隔
本系统人流密度示意图数据刷新间隔采用1分钟粒度进行刷新。

（2）、系统稳定性
国家会展中心客流分析系统可保证90天无故障全天运行。

4）系统的数据对接和信息安全
针对于全馆客流分析数据，系统满足国家法律法规要求，采用独立的专线网络打通公安数据平台与国展平台的数据通道，数据匹配格式按照公安数据平台对接接口标准和报文要求，将实时数据传输到公安平台，本地最低可追溯近6个月的数据。

3.4.4可视化分析系统
能力要求：大数据看板内容要统一的风格设计，用最简洁的设计风格，清晰的将数据呈现。

大数据看板基于客流分析系统，主要针对馆内总人流、重点场馆数据比对、多场馆人流动向等信息。

系统设计：
系统大屏展示设计如下：
包含了系统建设要求的：
⏹直观：区分场景进行一、二、三层的实时监控，同时可直观看到一天的
变化趋势；
⏹呈现方式多样：人流渲染区分热力图、细粒度栅格图、区块图、三维渲
染等多种呈现方式，充分满足不同的信息展现需求；
实时：系统采用的刷新频率为1分钟；
3.4.5数据对接系统
能力要求：具体业务需求按照如下几个接口类型统一设计：人流密度、容量密度、人流态势（终端数量统计）、人流态势（终端变化统计）、短时间聚集；
系统设计：
●系统采用通用的api接口进行输出；
●具体api接口参看 3.3.2.4 应用输出层-风洞系统接口章节；
3.4.6地图坐标匹配
能力要求：
通过馆内自定义地图与高德地图坐标匹配，采用WGS84坐标体系，精确到小数点后6位，实现客流分析系统中数据对接系统返回的数据能够准实时呈现在高德地图上。

通过对比客流分析系统中的地图模式和高德提供的地图模式，确认不得低于4个坐标锚点，并统一原点位置。

系统设计：
●系统在MR定位时，直接采用的是WGS84坐标系；
●系统在进行场馆3D建模时，采用的是4坐标锚点对齐法进行场馆图纸的
坐标体系转换；转换后，测试及后续处理均采用WGS84坐标系；
4系统建设规范
系统建设过程中，将遵守以下标准规范和有关要求：
1、国家安全规范
《安全防范工程技术规范》 GB50348-2004
《公共场所无线上网安全管理系列技术要求规范》（GA/WA3011.1-2015至GA/WA3011.8-2015）
2、国际和国内标准
ISO （国际标准化组织标准）
IEC （国际电工委员会标准）
ITU-T （国际电信联盟标准）
IEEE （电气和电子工程师协会标准）
EIA （电子工业协会标准）
GB （国家标准委员会）
DL （中华人民共和国电力行业标准）
3、行业标准
《数据网络安全防护规定》（国家经贸委令第30号）
在设计过程中需协调与客流分析系统相关专业设备的关系，优化客流分析系统。

5系统建设可行性条件
5.1软件需求
⏹平台环境：Hadoop集群
⏹存储系统：Hbase、Hfile数据存储系统
⏹内存数据库：Radis
⏹计算环境：SparkStreaming
⏹关系型数据库：MySql
5.2硬件需求
⏹估算范围：1806个频点，30w用户/天
⏹计算资源需求：
⏹CPU：300C
⏹内存：2300G
⏹存储：30T以上（折合48C服务器约6台）
⏹MySql数据库：服务器（配置48C，128G内存）3台，存储40T以上，
Linux操作系统（MHA方案：主从备，保障数据高可用性）
⏹WEB服务器：服务器（配置48C，128G内存）1台，存储10T以上，
Linux操作系统
5.3机房环境要求
1）机房附近不应有易燃易爆品、污染气体、强电磁场、强震动源、强噪声源及所有危害系统正常操作或运行的因素；
2）地板
机房须采用防静电活动地板，机房内电力电缆(包括地线)和通信电缆尽量采用上走线方式。

装修后机房净高应不小于2500mm。

如果安装了活动地板，则活动地板下应做防尘处理，地板距地面高度200mm-400mm。

3）门窗
机房所有门窗应密封，以减少尘埃及噪音等外来干扰，门户及走道之大小应足够让系统在安装时运输之用；
4）照明
参考《电子计算机机房设计规范》(GB50174-2008)要求，主机房照度应大于等于200 Lx，控制室照度应大于等于200 Lx；同时设机房疏散照明、安全出口标志灯，其照度应大于等于0。

5Lx。

5）安全消防
采用七氟丙烷气体等消防措施；
机房内材料、设施使用防火耐用材料；
机房内应设置探测器；
机房内配备手动或自动灭火设备，手动灭火器应放置在机房的显眼处，且方便存取；
机房安全出口不少于两个，且要保持畅通，不可放置杂物；
机房应有紧急照明设备；
可以采用防火隔离措施；
符合建筑物消防设备规定，如《建筑设计防火规范》等；
6）墙壁
机房墙壁采用防尘材料；
机房内隔墙可采用玻璃隔断；
7）机房环境要求
机房内设置恒温恒湿机房专用空调机。

设备开机时主机房的环境要求如下：温度：夏季、23±2℃，冬季、20±2℃
相对湿度：45%～65%
温度变化率：<5℃/h，不结露
防尘：静态条件下测试，空气中30。

5mm的尘粒数，应少于18000粒/升；8）机房承重
机房楼板的荷重最小按600Kg/m2考虑(不包括电源部分)；
9）其他要求
机器设备的四周应留有足够的散热空间，避免阳光直射。