基于RFID技術(shù)的展館自助電子導(dǎo)游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)綜述

1、唐山世界園藝博覽會(huì)數(shù)字化方案 基于 RFID 技術(shù)的展館自助電子導(dǎo)游系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 方 案 建 議 書(shū) 河北中科匯達(dá)科技有限公司 2014 年 1 月 16 日 目錄 一、系統(tǒng)方案概述 1 二、背景介紹 1 三、系統(tǒng)需求分析 2 3.1 用戶需求分析 2 3.2 功能需求分析 3 3.3 可行性分析 4 3.3.1 技術(shù)可行性 5 3.3.2 設(shè)備可行性 5 四、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 5 4.1 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì) 5 4.2 系統(tǒng)功能模塊劃分 6 一、系統(tǒng)方案概述 傳統(tǒng)的隨團(tuán)展覽方式由于游覽展廳、路線及時(shí)間的固定性等弊端給游客帶來(lái)了 極大的限制與不便，隨著展覽業(yè)和信息技術(shù)的發(fā)展，提供個(gè)性化和自由的自助展館 導(dǎo)

2、游系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于 RFID 技術(shù)的展館自助電子導(dǎo)游系統(tǒng)，成為了趨勢(shì)。系統(tǒng)采 用先進(jìn)的 RFID 技術(shù)，語(yǔ)音合成，路線規(guī)劃等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)位置定位，展館內(nèi)展品的 感知、基于位置的智能化、多樣化的展館信息講解、路線及信息查詢，地圖顯示等 功能的展館自助電子導(dǎo)游系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞 RFID 技術(shù)；自助電子導(dǎo)游；自動(dòng)講解；路線規(guī)劃 核心設(shè)計(jì)思想 1： 在展館中固定需要講解位置部署一定數(shù)量的 RFID 節(jié)點(diǎn)，在平 板電腦上安裝讀卡器， 當(dāng)游客手持平板電腦進(jìn)行游覽的時(shí)候自動(dòng)讀取需要講解 RFID 節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)，進(jìn)行響應(yīng)內(nèi)容的自助語(yǔ)音講解。 優(yōu)勢(shì)：提供全方位、自動(dòng)化的導(dǎo)引，智 能講解。 核心設(shè)計(jì)思想 2：開(kāi)發(fā)一款手機(jī)

3、 APP 應(yīng)用，在展館中展廳、展品位置提供二維 碼，用戶進(jìn)入展館之前利用 Wi-Fi 接入展館，或者下載 APP，掃描二維碼對(duì)展品或 者展館進(jìn)行標(biāo)識(shí)，然后自動(dòng)提供講解、導(dǎo)航。 優(yōu)勢(shì)：無(wú)需租用設(shè)備，用戶使用智能 手機(jī)即可下載 APP。 二、背景介紹 隨著全球化進(jìn)程的加速和我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的逐步升級(jí)，展覽業(yè)的發(fā)展正面臨著前 所未有的機(jī)遇，已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展中勢(shì)頭最強(qiáng)勁和規(guī)模最大的產(chǎn)業(yè)之一。傳統(tǒng)的隨團(tuán) 展覽方式由于游覽展廳、路線及時(shí)間的固定性等弊端給游客帶來(lái)了極大的限制與不 便，追求個(gè)性和自由的自助展館導(dǎo)游越來(lái)越受到推崇，但由于對(duì)展廳位置分布的不 熟悉，又缺乏導(dǎo)游的指引，游客往往出現(xiàn)迷失方向、遺漏展廳等問(wèn)題

4、。盡管目前市 場(chǎng)上也已出現(xiàn)了各種景區(qū)導(dǎo)航產(chǎn)品，如預(yù)錄制 /存儲(chǔ)式、按鍵式， GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)等， 雖然這些產(chǎn)品使得導(dǎo)游更加標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、現(xiàn)代化，同時(shí)也降低了導(dǎo)游人員的勞 動(dòng)強(qiáng)度，但這些產(chǎn)品往往不夠智能化，已不能夠滿足人們多樣化的需求。尤其是對(duì) GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，對(duì)于展館這種室內(nèi)旅游表現(xiàn)信號(hào)不佳的特點(diǎn)，無(wú)法滿足游客的 需要。 能夠提供實(shí)時(shí)定位、結(jié)合位置提供智能化、多樣化的展館信息講解、路線及信 息查詢，地圖顯示等功能的展館自助電子導(dǎo)游系統(tǒng)的出現(xiàn)已是市場(chǎng)所需。隨著物聯(lián) 網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使游客在旅途中攜帶移動(dòng)式自助導(dǎo)游系統(tǒng)成為可能。硬件設(shè)備的選 擇方面，實(shí)驗(yàn)箱中競(jìng)賽套件提供的嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)備具有全

5、彩的液晶屏幕，以及非常 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理等功能和 Windows CE、Android 操作系統(tǒng)，它的這些特性為其實(shí)現(xiàn) 自助導(dǎo)游系統(tǒng)的一系列功能提供了良好的現(xiàn)有軟硬件支持，所以本系統(tǒng)中采用平板 電腦設(shè)備作為游客的手持機(jī)。而后臺(tái)的數(shù)據(jù)管理信息則在 PC 機(jī)上運(yùn)行 因此以平板電腦作為終端的硬件載體，并通過(guò) RFID 技術(shù)、 RFID 讀卡器和后臺(tái) PC 機(jī)上數(shù)據(jù)管理模塊的通信，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，自動(dòng)講解，地圖顯示等功能，設(shè)計(jì)了 展館導(dǎo)航系統(tǒng)， 此導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用將為其提供全新的旅游感受。 而對(duì)于展覽業(yè)來(lái)說(shuō)， 展館管理者更加完善了展覽服務(wù)體系，降低了人力勞動(dòng)的成本，拓展了展覽服務(wù)模 式，促進(jìn)了展覽業(yè)的更大發(fā)

6、展。 目前，在國(guó)外，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家，展覽館自助電子導(dǎo)游系統(tǒng)應(yīng)用較多。如在博 物館等室內(nèi)展館，基本上取消了導(dǎo)游講解。特別是噪音比較大而又影響他人參觀的 高音喇叭，在國(guó)外基本上找不到它的蹤影。游客進(jìn)展館后，自己拿講解器聽(tīng)講解， 聽(tīng)完后自覺(jué)放回原處，以便下位游客繼續(xù)使用。這使得博物館很安靜，沒(méi)有人為的 雜音。 在國(guó)內(nèi)，展館自助電子導(dǎo)游系統(tǒng)的應(yīng)用才剛剛起步。但是國(guó)內(nèi)的應(yīng)用主要還停 留在數(shù)碼按鍵播放機(jī)和觸摸式視頻講解系統(tǒng)上，前者如陜西皇帝陵、天津博物館等 大部分展館采用的都是數(shù)碼按鍵系統(tǒng)，每到一個(gè)新展廳按一下相應(yīng)的鍵，然后就可 以聽(tīng)到導(dǎo)游詞；后者如廣州陳家祠使用的自助電子導(dǎo)游機(jī)，游客通過(guò)觸摸屏幕上的 按

7、鈕，得到展覽館展廳的信息。 這些電子導(dǎo)游只是一個(gè)聲音播放器或者是一個(gè)信息搜索臺(tái)，真正的電子導(dǎo)游系 統(tǒng)應(yīng)有智能性，一是智能引導(dǎo)功能，比如智能識(shí)別功能；二是自動(dòng)講解功能，比如 確定游客的具體位置，準(zhǔn)確的介紹景點(diǎn)。 三、系統(tǒng)需求分析 展館自助電子導(dǎo)游系統(tǒng)概括地說(shuō)分為兩大部分， 一部分是展館的信息管理部分。 展館的管理人員通過(guò)電腦對(duì)展館內(nèi)系統(tǒng)所需的資源進(jìn)行管理，電子地圖地設(shè)計(jì)和查 看以及當(dāng)前手持機(jī)位置查看。 另一部分是參觀展館的游客通過(guò)手持機(jī)進(jìn)行自助導(dǎo)游。 3.1 用戶需求分析 展館自助電子導(dǎo)游系統(tǒng)的用戶分為以下兩類(lèi)： (1) 展館管理人員： 展館管理人員在 PC 機(jī)上通過(guò)系統(tǒng)的信息管理部分實(shí)現(xiàn)用戶

8、登錄、用戶管理、展館展廳信息管理、各個(gè) RFID 節(jié)點(diǎn)的管理、手持機(jī)管理(包括 手持機(jī)的增加和刪除管理以及手持機(jī)的租借管理) 、電子地圖的設(shè)計(jì)管理、 手持機(jī)位 置查看等功能。根據(jù)分析展館管理人員的需求，將展館管理人員分為展館管理系統(tǒng) 管理員和展館管理系統(tǒng)普通用戶。用例圖如圖 3.1 所示。從圖中可以看出管理員可 以實(shí)現(xiàn)用戶登錄、用戶管理、展館展廳信息管理、各個(gè) RFID 節(jié)點(diǎn)的管理、手持機(jī) 管理、電子地圖的設(shè)計(jì)管理、手持機(jī)位置查看功能。 普通用戶的權(quán)限比管理員低一個(gè)級(jí)別，只能實(shí)現(xiàn)用戶登錄、手持機(jī)租借管理、 2 電子地圖的查看和手持機(jī)位置查看功能 圖 3.1 展館管理系統(tǒng)用例圖 (2) 參觀展館

9、的游客：參觀展館的游客在到達(dá)展館以后自愿租借展館的平板電腦 設(shè)備。平板電腦上包括電子地圖的顯示、查找展廳、結(jié)合游客所在位置地講解、路 徑規(guī)劃等功能。根據(jù)分析游客的需求，用例圖如圖 3.2 所示。 圖 3.2 游客用例圖 3.2 功能需求分析 根據(jù)展館自助電子導(dǎo)游系統(tǒng)的用戶需求分析特點(diǎn)，將整個(gè)系統(tǒng)分為 PC 機(jī)上的 信息管理功能部分和手持機(jī)上游客自助導(dǎo)游功能部分 PC機(jī)上信息管理功能包括用戶登錄、 用戶管理、展館展廳信息管理、 各個(gè) RFID 節(jié)點(diǎn)的管理、手持機(jī)管理、電子地圖的設(shè)計(jì)管理、手持機(jī)位置查看。 (1) 用戶登錄：運(yùn)行 PC 機(jī)上的信息管理模塊，首先要求用戶輸入用戶名和密碼 進(jìn)行系統(tǒng)的登

10、錄。 (2) 用戶管理：系統(tǒng)分配若干個(gè)系統(tǒng)管理員用戶名和密碼給展館的管理人員， 展 館的管理人員通過(guò)系統(tǒng)分配的用戶名和密碼登錄系統(tǒng)后，進(jìn)行查看用戶信息，添加 用戶(包括添加普通用戶和管理員) ，修改用戶的用戶名、密碼以及權(quán)限，刪除用戶 的操作。 (3) 展館展廳信息管理： 包括展廳信息的查看， 添加展廳信息 (展廳信息包括展 廳名稱(chēng)、展廳介紹的錄音文件、展廳圖片等信息) ，修改展廳信息、刪除展廳信息功 能。 (4) RFID 節(jié)點(diǎn)的管理： 包括各個(gè) RFID 節(jié)點(diǎn)信息的查看， 添加 RFID 和其對(duì)應(yīng)的 展廳名稱(chēng)以及固定 RFID 的位置坐標(biāo)，刪除 RFID 節(jié)點(diǎn)的功能。 (5) 平板電腦管理

11、： 包括手持機(jī)管理和手持機(jī)借還管理兩個(gè)部分。 手持機(jī)管理實(shí) 現(xiàn)對(duì)手持機(jī)的增加和刪除操作；手持機(jī)借還管理實(shí)現(xiàn)手持機(jī)智能借、智能還和租借 歷史記錄查詢等功能。 (6) 電子地圖設(shè)計(jì)： 用戶上傳一張展館分布平面圖， 然后在此分布圖的基礎(chǔ)上進(jìn) 行添加展廳、刪除展廳的操作。還要輸入兩個(gè)展廳的實(shí)際距離，用于以后路徑規(guī)劃 功能中。 (7) 電子地圖查看：包括電子地圖平面地圖圖片的查看和輸入手持機(jī)名稱(chēng)在地圖 中查看手持機(jī)當(dāng)前位置的功能。 手持機(jī)上游客自助電子導(dǎo)游功能包括電子地圖的顯示、查找展廳、結(jié)合游客所 在位置地講解、路徑規(guī)劃等功能。 (1) 電子地圖顯示：根據(jù)展館管理人員設(shè)計(jì)好的地圖，在手持設(shè)備上進(jìn)行顯示

12、， 并標(biāo)注游客的當(dāng)前所在位置，對(duì)已經(jīng)參觀過(guò)的景點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注。 (2) 展廳查找： 將所有展廳的名字都列出來(lái)， 游客選擇自己所要搜索的景點(diǎn)。 找 到景點(diǎn)以后在地圖上相應(yīng)位置進(jìn)行標(biāo)注。 (3) 自動(dòng)講解：根據(jù)游客所在位置，對(duì)展廳的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)地講解。 (4) 路徑規(guī)劃：游客選擇一個(gè)起始點(diǎn)展廳和一個(gè)終點(diǎn)展廳， 系統(tǒng)自動(dòng)規(guī)劃出一條 合適的路徑并在電子地圖上顯示供游客參考。 3.3 可行性分析 經(jīng)過(guò)充分了解國(guó)內(nèi)外旅游業(yè)和展覽業(yè)的發(fā)展情況后，對(duì)市場(chǎng)調(diào)研并閱讀了大量 的國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀后，對(duì)自助電子導(dǎo)游系統(tǒng)需求做出詳細(xì)的系統(tǒng)需求分析。 3.3.1 技術(shù)可行性 系統(tǒng)可采用 C#(JAVA )語(yǔ)言，Visual

13、 Studio 2008(Eclipse)開(kāi)發(fā)平臺(tái)和 SQL Server 2005進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。 PC 端的展館管理功能部分采用 C/S(B/S)結(jié)構(gòu)完成基本的信 息管理以及和各個(gè)節(jié)點(diǎn)的管理。 (1) 隨著語(yǔ)音合成技術(shù)的發(fā)展和不斷完善，讓機(jī)器“開(kāi)口說(shuō)話”已經(jīng)成為可能。 現(xiàn)在又很多智能手機(jī)上的軟件都有短信通的功能，能夠?qū)⑹謾C(jī)上的短消息文本朗讀 出來(lái)。本系統(tǒng)決定應(yīng)用先進(jìn)的語(yǔ)言合成技術(shù)來(lái)朗讀展館的信息介紹。 (2) 在設(shè)計(jì)電子地圖時(shí)由于各個(gè)展館展廳的分布情況各異， 采用通過(guò)展館管理人 員添加展廳功能，系統(tǒng)自動(dòng)將展廳在圖片上的顯示位置存入數(shù)據(jù)庫(kù)。在相應(yīng)展廳進(jìn) 行標(biāo)注時(shí)只要從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取位置信息進(jìn)行標(biāo)注

14、即可。 (3) 為了完成展廳內(nèi)短距離室內(nèi)定位問(wèn)題，采用一種利用 RFID 技術(shù)的解決方， 得出游客所在位置的坐標(biāo)，然后根據(jù)位置坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)展廳內(nèi)自動(dòng)化、智能化的信息講 解。 (4) 系統(tǒng)中最短路徑規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)采用目前被普遍認(rèn)可并受到好評(píng)的迪杰斯特拉 算法，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。 3.3.2 設(shè)備可行性 設(shè)備的選擇上，平板電腦以及 Android 系統(tǒng)提供了充分的軟硬件支持。 利用 RFID 技術(shù)實(shí)現(xiàn)定位；平板電腦提供了全彩的顯示屏和 Android 操作系統(tǒng)，用它來(lái)充當(dāng)手 持機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)少量數(shù)據(jù)的處理，地圖顯示和結(jié)合位置信息的自動(dòng)講解在軟硬件方面 都是不錯(cuò)的選擇。 四、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的總體框架進(jìn)行

15、設(shè)計(jì)進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)功能模塊進(jìn)行劃分。 4.1 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì) 系統(tǒng)根據(jù)用戶和軟件運(yùn)行的載體大體劃分為兩大部分，它們之間彼此獨(dú)立運(yùn)行 同時(shí)又互相通信保持聯(lián)系。系統(tǒng)的總體框架如圖 4.1 所示。 圖 4.1 系統(tǒng)總體框圖 圖中將一些 RFID 節(jié)點(diǎn)布置在展廳的固定位置，當(dāng)游客手拿手持機(jī)設(shè)備(手持 機(jī)設(shè)備上帶有一個(gè)讀卡器)在展廳移動(dòng)時(shí)，手持機(jī)上的讀卡器采集到展館物品，得 出出手持機(jī)也就是游客的位置坐標(biāo)，然后根據(jù)定位結(jié)果進(jìn)行智能化講解。利用相應(yīng) 的數(shù)據(jù)庫(kù)操作軟件設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)電子地圖顯示、展廳位置搜索、路線規(guī)劃等功能。 通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息管理實(shí)現(xiàn)展館的展廳信息管理、 展廳內(nèi)展品的位置信息管理、 固定 RFID 信

16、息管理、手持機(jī)信息管理、電子地圖管理等功能。在實(shí)現(xiàn)手持機(jī)位置 查看功能時(shí)，通過(guò)通信距離內(nèi)的固定節(jié)點(diǎn)快速地采集到手持機(jī)的信息，同時(shí)利用路 由廣播的方式把信息傳遞給其他固定節(jié)點(diǎn)，最終形成一個(gè)信息傳遞鏈并經(jīng)過(guò)信息的 多級(jí)跳躍回傳給展館 PC 機(jī)管理部分加以處理，并將定位結(jié)果展現(xiàn)出來(lái)，實(shí)現(xiàn) PC機(jī) 管理端對(duì)游客位置的查看。 4.2 系統(tǒng)功能模塊劃分 根據(jù)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的框圖和系統(tǒng)功能將整體系統(tǒng)進(jìn)行劃分為三個(gè)子系統(tǒng)： PC 機(jī)上展館管理人員信息管理子系統(tǒng)、游客手持機(jī)上自助電子導(dǎo)游子系統(tǒng)和 PC 機(jī)與 手持機(jī)通信子系統(tǒng)。 (1) PC機(jī)上信息管理子系統(tǒng)： PC機(jī)上的信息管理子系統(tǒng)主要是完成用戶登錄 (根 據(jù)用戶輸