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 产业研究
旅游厕所智能管理平台研究
发布时间:2023-02-15 点击: 发布:《现代商业》杂志社
摘要:受交通拥堵预警和疏导的启发,本文利用马尔可夫链模型对数据进行分析,进而计算出旅游厕所的占用和拥堵情况,并通过智能SaaS云服务平台实现信息的及时动态发布,为旅游厕所的智能化管理提供了新思路,为精细化管理平台的建立做出了有意义的新尝试。
 关键词:旅游厕所;智能管理;马尔可夫链模型;SaaS云平台
 
 
 “厕所革命”是由国家旅游局局长李金早在2015年提出的。近年来,它已成为学术界的研究热点和社会热点。2017年11月27日,习近平总书记就推动旅游系统“厕所革命”取得实效作出重要指示:“两年多来,旅游系统坚持不懈地推动“厕所革命”,体现了努力工作、想办法解决实际问题的工作态度和作风。旅游业是新兴产业,方兴未艾。要像抓“厕所革命”一样,继续加强各类软硬件建设,推动旅游业大发展。可见,旅游厕所的新建、扩建、改建不仅给游客带来了方便,也体现了全域旅游背景下旅游城市公共服务意识和服务水平的提升,反映了一个城市的社会经济发展水平和文明建设的高度。
 一、中国旅游厕所的发展现状
(一)旅游厕所的定义
 旅游厕所通常是在旅游景点、旅游线路沿线等与旅游相关的停车接待场所为游客提供服务的便捷场所。随着全域旅游概念的提出和拓展,旅游厕所不仅限于景区、景点,还辐射到旅游城市、旅游集散中心、旅游商店、旅游休闲场所、旅游交通、通往交通要道的道路/地下停车场、旅游饭店、旅游街区的公共厕所。相应地,旅游厕所服务的对象也不同于普通厕所,主要服务于游客、旅游和旅游业的发展。
(二)研究现状
 目前,国内外学术界对旅游厕所的专题研究并不多。观察中国知网(CNKI)学术期刊发表文章数量:旅游厕所的研究主要集中在2015年之后,即“厕所革命”正式提出之后。研究方向主要集中在建设规划、品质提升、环境卫生、文化特色、性别厕所比例配置、生态环境保护等问题的探讨,而基于现有资源比例如何预测和解决潮汐拥堵现象的研究较少。
 林(1997)较早提出了国内学术界对旅游厕所存在问题的讨论,指出了旅游厕所数量少、质量差的问题,并从宏观规划管理、学习国外先进技术、推广采用适合我国国情的厕所、厕所综合利用四个方面给出了解决办法[1];张树林(2000)提出了旅游厕所选址和布局选择的基本原则[2];王立平(2003)以云南省旅游厕所建设为例,提到了旅游厕所的投融资管理措施[3];钟红梅(2004)从改变国民观念、教育、生态环境保护、可持续发展、厕所文化建设等方面提出了旅游厕所管理的新思路[4];马(2015)基于中德旅游景区厕所管理的横向比较,提出建设旅游厕所市场道路的建议[5];程林(2015)阐述了公厕景观设计的经济价值和文化认同[6];方是民(2016)对长沙市旅游厕所的综合优化管理和建设提出了建议。借助数学计算工具,将层次分析法和模糊综合评价法引入旅游研究,建立了服务质量评价指标体系,构建了旅游厕所卫生服务质量模糊综合评价模型,并用具体数据对模型进行了验证[7];孙凤(2016)基于对苏州游客满意度的调查分析,构建了旅游厕所满意度影响因素的结构方程模型,从社会理念、布局设计、技术研发三个方面提出了我国旅游厕所创新发展的新机制[8];关新华(2017)采用访谈法,以需求和供给为基础,探讨了旅游厕所改造中存在的轻管理、发展缓慢、缺乏创新等制约因素[9]。最近,新时代农村的“厕所革命”逐渐成为热门话题。如王志清(2018)提出实现农村户用厕所生物处理的智能化设备[10];曾友文(2018)对我国北方农村厕所建设模式进行了探讨[11]。
(三)施工状态
 作为一个年接待游客超过37亿人次的旅游大国,旅游厕所屡遭外国入境游客诟病:卫生条件差、数量少、配置不合理、设计缺乏人性化和个性化、能耗高、环保等问题严重影响了旅游城市的声誉和形象,甚至中国旅游业整体发展相对落后。目前,“厕所革命”已初见成效。中国在厕所扩建、卫生监督、调整男女厕所比例等方面取得了良好的成绩,公厕接待和服务水平有所提高。然而,大量的资金和人员投入、土地占用、高投入低产出的模式不仅增加了政府的财政支出,也消耗了不必要的管理成本。
 通过查阅《中国统计年鉴2017[12]:2007-2017年公共厕所按城市环境统计数据(如图1),我国公共厕所建设速度和水平有所提升。从2007年的107331到2017年的129818,增长率接近21%。尤其是2015年正式提出“厕所革命”后,涨幅更加明显。与此同时,三类厕所的占比也从2007年的56%上升到了2017年的75%,这也进一步说明了我国公厕的数量快速增长,公厕的卫生和服务质量也快速提升。
 根据最新的《国家旅游厕所建设和管理三年行动计划(2018-2020年)》,2018年至2020年,全国将新建、改扩建旅游厕所6.4万座,其中新建4.7万座,改扩建1.7万座。到2020年,实现“数量充足、分布合理、管理有效、服务充分、环保卫生、文明用厕”的目标。为此,厕所建设和管理工作要在满足“量”的基础上实现“质”的提升。随着智慧旅游的快速发展,旅游厕所的智能化有望实现。
     图  略
 图1 2007-2017年中国公厕数量统计
 二、我国旅游厕所管理中存在的问题
(一)重构和轻管理
 到目前为止,我国关于旅游厕所建设的行业指南只有1994年提出的《关于实施解决我国旅游厕所问题意见的通知》、2003年颁布的《旅游厕所质量等级划分与评定》(GB/T 18973-2003)和2016年发布的升级版评定标准(GB/T 18973-2016)[13]。管理与服务模块主要列出了对硬件设施、环境卫生、保洁人员的管理要求,占篇幅比例很低。显然,厕所管理涉及的因素不仅仅是以上三点。由于缺乏管理标准,人们往往只在新建、扩建、改建上做文章,而不考虑如何使有限的资源发挥最大的运行效率,甚至成为一些地区政绩工程、申请建设资金的幌子。完善的管理方法将为公共厕所的有序使用和维护提供参考,可以减少资源的不合理浪费,避免不必要的重复建设。
(二)管理和跟踪不同步
 国内旅游景区现有公厕的管理和跟踪严重脱节,主要表现在现有公厕资源利用不合理。同一景区内公共厕所占用情况参差不齐,信息无法互联互通,热门景区人流堆积,如厕大排长龙,游客如厕困难,平均等待时间过长,容易引起游客生理和心理上的不满,大大降低游客旅游体验和景区整体环境的满意度, 以至于游客与游客之间、游客与景区之间矛盾频发,不利于景区对外形象和品牌的树立,对景区长期健康有序发展造成不可挽回的后果。 缺乏实时信息跟踪和应急预案,虽然可以通过新建、扩建等方式暂时缓解资源紧张的问题,但增加了土地供应和合理配置的压力,建设成本居高不下。
(三)缺乏智能管理
 目前大部分景区和热门旅游点都是以最传统的人工行为引导,多是保洁员或工作人员的口头劝导。智能手机的广泛使用极大地方便了人们的生活。一些旅游目的地有接入地图查找厕所的便民功能。然而,仅仅导航厕所位置似乎还不够。因为无法实时查看旅游厕所的占用情况,长途跋涉后发现人满为患,无法及时解决如厕需求,只好继续浪费时间排队或者走更长的路线寻找下一个厕所。此外,由于缺乏智能管理平台,资源占用的统计数据不易获取,某个地方仍然采用传统的计数方法或人工统计调查,不仅不利于资源的协调,也无法为旅游景区或目的地提供宏观的大数据支持。
 三、建立智能管理平台
(一)基于马尔可夫链模型的旅游厕所供需预测
1.马尔可夫链模型的特点及应用
 马尔可夫链模型是离散事件的随机过程,在指数上具有马尔可夫性。在人流量统计过程中,通过对历史和现有数据的收集和分析,找出人流量的变化规律,从而判断和推测未来人流量的走向和变化趋势。旅游厕所占用率预测中的基本应用原理:公共厕所的占用率和使用者的流量可以比作一个小型的交通循环系统,可以分为涌入-占用-疏散-控制循环活动。通过综合预测各个时期的人流量,可以有效预测旅游厕所的资源供给,为资源的配置和合理利用提供切实的指导和帮助。旅游厕所人流量监控系统:实时监控厕所蹲位占用状况,并将蹲位数据自动传输至监控中心平台,为厕所使用状况管理决策提供支持。同时在厕所外墙安装LED显示屏,发布厕所内人员和位置的占用状况信息。
2.厕所拥堵马尔可夫链模型的建立
 马尔可夫模型是一种统计模型,是状态空间中从一种状态到另一种状态的随机过程。这个过程需要一个“无记忆”的性质:下一个状态的概率分布只能由当前状态决定,在它之前的事件在时间序列中是无关的。广泛应用于语音识别、搜索引擎等领域,根据其特点和性质,在本方案中可以用来预测厕所拥堵状态。
 根据马尔可夫性质公式:
 p(xt+1=x∣x0,x1,x2,…,xt)=p(xt+1=x∣xt)
 其中x是某一时刻t的状态,那么Xt+1的状态的条件概率分布是Xt的函数。
 基于此,厕所拥堵的状态空间为{S0,S1,S2,S3,S4},分别代表五中的拥堵情况。
 0表示闲置,1表示宽松,2表示中度拥堵,3表示相对拥堵,4表示非常拥堵。
 那么状态转移矩阵的公式如下:
 Pij = P(Xt+1 = i | Xt = j),其中Pij代表系统在T时刻处于拥挤状态J的概率,t+l在下一时刻处于状态I。
 由此我们仍然收集已有数据,统计计算不同时刻拥堵状态的初始概率,然后根据其状态转移矩阵公式预测下一时刻拥堵状态的概率,同时结合季节特征和早中晚分布特征对数据进行优化。例子如下:
 假设我们根据之前收集的数据,在短时间内每12分钟得到一次拥塞概率(表1):
 
 s0s 1s 2s 3s 4
 S0 0.1 0.2 0.3 0.2 0.2
 S1 0.2 0.2 0.2 0.1 0.3
 S2 0.2 0.1 0.3 0.2 0.2
 S3 0.3 0.3 0.2 0.1 0.1
 S4 0.1 0.2 0.3 0.2 0.2
 表1
 
 假设我们知道某一天这个时间统计出来的拥堵概率是:
 [0.1,0.3,0.2,0.3,0.1]
 然后,根据它的状态转移公式,我们可以计算第二天的拥塞概率:
 ps0 = 0.1 * 0.1+0.3 * 0.2+0.2 * 0.2+0.3 * 0.3+0.1 * 0.1 = 0.21
 PS1 = 0.1 * 0.2+0.3 * 0.2+0.2 * 0.1+0.3 * 0.3+0.1 * 0.2 = 0.21
 PS2 = 0.1 * 0.3+0.3 * 0.2+0.2 * 0.3+0.3 * 0.2+0.1 * 0.3 = 0.24
 PS3 = 0.1 * 0.2+0.3 * 0.1+0.2 * 0.2+0.3 * 0.1+0.1 * 0.2 = 0.14
 ps4 = 0.1 * 0.2+0.3 * 0.3+0.2 * 0.2+0.3 * 0.1+0.1 * 0.2 = 0.20
 综上所述,我们可以根据状态转移矩阵的公式,结合一定时间段内的人流量数据,计算和预测任意一个景区或旅游目的地的厕所占用情况。
(二)智能SaaS云服务平台的应用
 遵循互联网+和物联网的成熟理念,利用互联网的SaaS云平台,及时准确的播报人流动态信息,实现了1公里公厕流通圈低成本、高效率的预测引导方案,充分考虑用户原有习惯,采用现有成熟方法,借助微信小程序提供数据发布和用户感知。微信小程序具有“即接即放”的特点,无需安装或下载手机app,节省了用户的时间,减少了手机的内存占用。该方法友好便捷,只需在微信上搜索附近的小程序,即可实时显示1公里厕所圈内公厕的位置、距离、坑位可用/占用情况。
1.智能预测系统的功能设计
 系统采用SaaS云服务架构,分为前端和后端两部分。前端主要负责数据采集和上报,后端负责数据存储、处理、模型生成和结果发布,其中结果由微信小程序获取并呈现。平台的设计结构图(图2)如下:
     图   略
 图二  服务结构图
 
 前端使用马桶流量传感器通过网络将人群访问上传到服务器。
 SaaS服务器对数据进行存储、处理和加工,生成预测模型,并提供调用接口。
 用户手机上的微信小程序将位置等信息上传到服务器,服务器和
 用户的位置信息动态广播,预测周围厕所的使用情况。
2.智能预测系统的实现方式
 1)首先明确厕所的位置和属性,实行多方案、多维度、季节性、分时监测。我们不仅可以在厕所的出入口处增加一个流量监测探测器,还可以在便池和马桶座处增加一个压力传感器进行数据采集,还可以在用户的洗手池处增加一个水流开关探测器。此外,还可以结合景点出入口的人流统计数据和内部各景点的人流情况作为辅助参数进行精准诱导。调整不同季节不同景点的人流量,调整男女厕所的特点,在早中晚不同时段进行调整。
 最后,根据不同的特点,进行数据分类定义和各种属性定义,将数据通过有线或无线网络上报给SaaS云服务中心,进行统一的数据处理。
 2) SaaS云服务器,分为三个模块:(A)数据接收和存储,(b)数据加工处理,(c)数据还原和界面输出,其中模块A主要负责数据接收、分类分发和根据不同数据类型具体存储;b模块对后台数据进行处理和加工,根据计算结果使用马尔可夫链模型对输出进行预测。这样一方面可以利用计算结果动态输出实时的厕所使用量,另一方面可以进行下一时段的拥堵预测;C模块主要利用B模块的计算结果进行分类输出,同时提供外部接口调用,封装成JSON格式,用于小程序socket模式的远程调用。
 3)小程序发布端采用MVC编程模式,其中M(model)为模型部分对程序数据进行逻辑封装,主要提供云服务器的接口调用和数据格式化,利用小程序内部提供的WebSocket进行连接调用,获取云服务器的还原数据进行接口通信保障;v(视图)是用户界面显示部分,为用户提供友好的显示。主要分为厕所位置显示界面(用于查找厕所位置,查找最近的厕所等。)、厕所流量指示界面(提供决策依据,分为0到4和5个拥堵级别)和厕所预测界面(提供排队等待时间的预测报告);C(control)是控制逻辑部分,主要负责用户和applet接口的交互,接收用户的请求和视图的输入,将数据发送给Model保存和调用结果。在该方案中,主要协调和维护厕所位置的显示、人流的指示以及拥堵预测接口与数据模型部分的接口调用。
 
参考文献:
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