新型智慧游园系统的设计与实现——以杭州市劳模工匠文化公园为例

吴涛，杜江，李海亭

(1.深圳来啊体育文化科技有限公司，广东 深圳 518057； 2.深圳市物联网协会，广东 深圳 518071；3.杭州西湖风景名胜区管理委员会，浙江 杭州 310013； 4.武汉市测绘研究院，湖北 武汉 430022)

1 引 言

杭州西湖风景名胜区管理委员会于2021年将原杭州城西休闲公园进行改扩建，建设全国首个劳模工匠文化公园——杭州市劳模工匠文化公园。公园的建成将充分展示劳模工匠文化元素和精神内涵，既是杭州市民赏景休闲胜地，更是弘扬劳模精神和工匠精神的教育基地。

如何凸显公园的工匠文化主题是考证公园建设成效的关键性要素。新经济时代，科技日新月异，智慧生活已然来临[1]，工匠文化主题概念不仅只受限于制造内涵的展现，其外延还涉及智能科技和智慧设施[2]，采用地图服务、实景三维、移动互联网和大数据等科技手段来营造园区工匠文化主题的智能化场景将极大促进公园工匠精神的体现[3]。

2 系统体系架构

依据杭州市劳模工匠文化公园智慧游园系统总体需求、建设目标和功能定位，围绕公园游客对于智慧设施智能化体验的核心需求，需分别满足其入园总览、游园引导、交互互动、设施使用的诸多需求[4]，作出如下总体建设内容的设计。

智慧游园系统在公园已有基础上加设游园软硬件配套设施和平台，构造智能化游园场景。在公园改造工程中需集成一系列智慧生活设施，满足游客游园过程中实时感知需求，增强科技感和生活感交叉融合，最终提升公园对于游客的吸引力度，如图1所示。

图1 智慧游园系统建设内容总体设计框架图

3 功能实现

3.1 终端屏显

由1个数据展板大屏(86英寸)、6个游园引导小屏(21.5英寸)和游园游客自有手机终端屏所构成。

①数据展板大屏

在公园入口关键室外位置布设数据展板大屏来展示公园各类相关数据，游客可以鸟瞰方式沉浸式感知园区真实场景基本状况。

②终端引导小屏

在游览环线不同节点布设多个小屏终端实现游客引导和交互，使其直观获得公园各类工匠文化主题信息。

③手机终端屏

针对公园非游览环线节点的散落游园游客所植入手机端的终端屏引导和交互。

3.2 软件平台

包括数据展板系统软件和游园引导网络平台：前者包含场景展示、环境检测、舆情监测、文化传播四部分内容，后者包含屏端、小程序、宣推渠道三部分内容：数据展板系统软件可搭建公园统一入口数据信息平台，使园区管理者和游园游客形成紧密联系整体，获得高效、协同、互动的整体效应；游园引导网络平台可让公众深入了解公园各类情况，加强公园品牌宣传力度，提升公园知名度和社会影响力。如表1所示。

表1 智慧游园系统软件平台内容和功能汇总

3.3 云端管控

基于本机存储数据通过云端管理模式设立上游端云服务(器)，将所有数据资料上传至服务器中，下游端电脑(客户端)安装一个端口连接服务器，所有的程序、代码都通过远程调用，依靠无(有)线网络获取相应数据资料(更新)。

4 技术方案

系统采用MVC(Model View Controller)设计模式[5]，通过软硬件、云存储和工作流方式来实现智慧游园系统体验场景的总览、引导和交互。系统无缝整合数据大屏模块、场景重构模块、引导小屏模块和无线终端(手机和Pad)引导模块四大功能模块，对游园地理空间环境、地物地貌、重点设施、环境状况和社交交互内容等多源数据统一集成并进行整体可视化展示。

4.1 技术路线

系统是一个基于云计算并采用混合云方式构建的云平台[6]，充分考虑了系统构建的技术领先性和后期可扩展性。其中地理空间场景数据等核心数据采用私有云方式存储，保证了核心数据安全性和可靠性，其他非关键数据采用公有云方式存储，充分利用公有云公共计算资源，如图2所示。

图2 智慧游园系统技术架构图

4.2 数据大屏模块

利用计算机图形学，图像处理及大数据技术，通过简单拖拽、配置编排出可视化应用页面的大数据可视化设计平台。系统不同于传统商业智能BI系统，创新性使用了以数据可视为核心(可快速有效地采用直观多样化效果将数据呈现出来的方式)并兼顾数据分析能力的一种先进方法来加以实现。

①功能说明

充分利用图表、三维仿真、地理信息、地图、视频、图片和文字等组合方式，综合考虑视觉、交互、布局和动效等诸多设计需求，对各相关子系统数据作汇总整合处理，采用大屏一体化数据综合展示方式[5]，增强可视化呈现效果的科技感，充分展示公园智慧化园区理念，如图3所示。

图3 数据大屏模块功能示意图

②技术架构

本模块提供多维可视化图形展示和多维数据分析呈现能力，针对使用者的总览需求，并运用颜色、透视、动画和观察视点的实时改变等数据视觉表现形式，最大限度帮助决策者聚焦目标对象，从时间、空间、位置等多维层面洞察园区环境状况，提供多维直观、视觉炫酷、虚拟真实的管理图形仿真环境，如图4所示。

图4 数据大屏模块总体架构图

4.3 场景重构模块

采用无人机测绘、地理信息系统、虚拟现实和仿真技术对公园真实场景进行全景虚拟再造、模拟和互动操控。模块将倾斜摄影模型、地理信息系统模型、三维模型集成进数据大屏模块，同时整合各子系统的数据、点位和视频等信息，以三维地理信息系统场景化虚拟巡游方式来展示园区的运行态势[7]。

①功能说明

以三维实景共享数据为基础，在地图服务支撑平台支撑下提供内容管理、视图管理、浏览管理、分类管理、统计分析、测量工具、标注工具、分析工具和演示工具，如图5所示。

图5 场景重构模块功能结构图

②技术架构

本模块是一个大数据分析展示云平台，以实景三维共享数据为基础，将倾斜影像、二/三维数据、全景影像等多源数据通过海量时空数据库一体化管理，提供全面灵活的云应用解决方案，将地理信息空间信息与业务数据整合，实现数据分析、跟踪监控、变化监测和应急指挥。平台拥有强大的三维GIS查询、编辑工具和丰富的API自定制强大功能，可根据不同业务需求提供定制化服务，如图6所示。

图6 场景重构模块系统结构图

4.4 引导小屏模块

由触摸式智能终端软硬件和云平台所构成的一体化自助服务终端。该终端内嵌有游园电子地图，每个终端都标注有用户当前位置，游客可依据触摸屏显示画面的提示来触摸屏幕选择所需要到达的位置，利用3D高精矢量地图提供导航服务并结合游客位置信息状态智能化地为游客规划目的地路径，游客可同步具体查询游园各景点介绍[8]。

①功能说明

一体化自助服务终端位于游园工匠文化主题游览道的特定位置，其布局地点的人员流动性强。有鉴于此，本模块以一个基于景区的虚拟3D可视化虚拟场景地图为基础，采用最简单、方便、自然的人机交互方式，为游客们提供一系列的导航查询服务，其功能包括信息展示、二维码关注、条件类别搜索、路线自主导航、景区主题活动展示、景区文化展示和公共设施查询导航等，如图7所示。

图7 引导小屏模块功能结构图

②技术架构

网络设备采用国际标准接口和规范协议，满足客户不同需求并充分利用软硬件资源；针对所选网络设备后续升级网络的情况，能随时通过增加网络设备或模块的方式来对扩展现有设备，并能实现多台触屏机的扩容，以满足业务随时扩充需求；通过合理链路冗余可靠性设计实现多台设备冗余备份，简化日常管理维护；为及时、迅速地处理网络上传送的数据，所选网络设备具备高速处理的能力，能够提供高速数据链路，保证网络高吞吐能力，满足各种应用对网络宽带的需求；提供方便、灵活的网管工具，可对各厂商网络设备进行集中式地有效管理和控制，方便日常维护、安全防护和业务管理等，如图8所示。

图8 引导小屏模块技术架构图

4.5 无线终端引导模块

为增强数据大屏和引导小屏主要功能模块已有实现效果，模块基于人手一部或者多部的无线终端设备交互便利性状况来实现游园游客与公园特定场景(游园固有地物如游览道等、热点地标如雕塑等和游园设施如智慧公厕等)的交互强度，同时增强游客间社交强度，增进游园游客在社交媒体网络中推送度，让游园场所信息通过用户自产生信息(UGC：UserGenerated Content)模式流动起来，提升智慧游园系统智能化场景体验效果[9]。

①功能说明

包括位置服务。文化宣传、品牌推广和社交传播四大类，如图9所示。

图9 无线终端引导小程序功能结构图

位置服务类分为定位服务，路线游览和热点导引功能，游客在便捷获取到个人实时位置信息基础上可按照路线模式和景点模式进行导引，同时可与重点路线和景点的文化品牌传播无缝集成且方便切换；文化宣传类可以多种方式对重点地标和文化主题内容做多样化展示；品牌推广类则对园区近期和当下正在推广的各类主题活动，常规的设施和地标文化内容进行推送；社交传播类则可以物或人为中心进行各类信息的分享传播和交互。

②技术架构

采用平台层、用户层、主题层的三层架构模式，集成大数据基础架构，采用公有云存储模式和多终端适配开发技术，适用项目在开发过程中快速迭代，如图10所示。

图10 无线终端引导小程序技术架构图

5 结 语

杭州市劳模工匠文化公园智慧游园系统建设在公园已有基础设施情况上予以增设，实现了智能设施设备和智慧场景与公园已有环境状况的完好融合，智慧游园系统从多个层面满足了各类用户的多项需求：对公园管理方而言，可为其提供园区整体环境状况的综合表征，其中数据大屏可完好对接各类政府部门和机构的参观考察，引导小屏可实现公园工匠文化主题内容的整体宣导，能以智慧(能)化方式起到良好品牌推广宣传效应；对公园游客而言，可使其以沉浸方式充分了解公园工匠文化主体内容，智能化信息触达的体验感和获得感强。

此智慧游园系统设计和实现成果可作为类似智慧公园的智慧体系建设而予以参考，杭州市劳模工匠文化公园智慧游园系统的建设实施现场效果，如图11所示。

图11 智慧游园系统实施效果图