基于RFID技术的展馆自助电子导游系统的设计综述

1、唐山世界园艺博览会数字化方案 基于 RFID 技术的展馆自助电子导游系统的设计 方 案 建 议 书 河北中科汇达科技有限公司 2014 年 1 月 16 日 目录 一、系统方案概述 1 二、背景介绍 1 三、系统需求分析 2 3.1 用户需求分析 2 3.2 功能需求分析 3 3.3 可行性分析 4 3.3.1 技术可行性 5 3.3.2 设备可行性 5 四、系统总体设计 5 4.1 系统框架设计 5 4.2 系统功能模块划分 6 一、系统方案概述 传统的随团展览方式由于游览展厅、路线及时间的固定性等弊端给游客带来了 极大的限制与不便，随着展览业和信息技术的发展，提供个性化和自由的自助展馆 导

2、游系统，实现了基于 RFID 技术的展馆自助电子导游系统，成为了趋势。系统采 用先进的 RFID 技术，语音合成，路线规划等技术，实现位置定位，展馆内展品的 感知、基于位置的智能化、多样化的展馆信息讲解、路线及信息查询，地图显示等 功能的展馆自助电子导游系统。 关键词 RFID 技术；自助电子导游；自动讲解；路线规划 核心设计思想 1： 在展馆中固定需要讲解位置部署一定数量的 RFID 节点，在平 板电脑上安装读卡器， 当游客手持平板电脑进行游览的时候自动读取需要讲解 RFID 节点标识，进行响应内容的自助语音讲解。 优势：提供全方位、自动化的导引，智 能讲解。 核心设计思想 2：开发一款手机

3、 APP 应用，在展馆中展厅、展品位置提供二维 码，用户进入展馆之前利用 Wi-Fi 接入展馆，或者下载 APP，扫描二维码对展品或 者展馆进行标识，然后自动提供讲解、导航。 优势：无需租用设备，用户使用智能 手机即可下载 APP。 二、背景介绍 随着全球化进程的加速和我国产业结构的逐步升级，展览业的发展正面临着前 所未有的机遇，已成为经济发展中势头最强劲和规模最大的产业之一。传统的随团 展览方式由于游览展厅、路线及时间的固定性等弊端给游客带来了极大的限制与不 便，追求个性和自由的自助展馆导游越来越受到推崇，但由于对展厅位置分布的不 熟悉，又缺乏导游的指引，游客往往出现迷失方向、遗漏展厅等问题

4、。尽管目前市 场上也已出现了各种景区导航产品，如预录制 /存储式、按键式， GPS 导航系统等， 虽然这些产品使得导游更加标准化、规范化、现代化，同时也降低了导游人员的劳 动强度，但这些产品往往不够智能化，已不能够满足人们多样化的需求。尤其是对 GPS 导航系统来说，对于展馆这种室内旅游表现信号不佳的特点，无法满足游客的 需要。 能够提供实时定位、结合位置提供智能化、多样化的展馆信息讲解、路线及信 息查询，地图显示等功能的展馆自助电子导游系统的出现已是市场所需。随着物联 网技术的发展，使游客在旅途中携带移动式自助导游系统成为可能。硬件设备的选 择方面，实验箱中竞赛套件提供的嵌入式网关设备具有全

5、彩的液晶屏幕，以及非常 强大的数据处理等功能和 Windows CE、Android 操作系统，它的这些特性为其实现 自助导游系统的一系列功能提供了良好的现有软硬件支持，所以本系统中采用平板 电脑设备作为游客的手持机。而后台的数据管理信息则在 PC 机上运行 因此以平板电脑作为终端的硬件载体，并通过 RFID 技术、 RFID 读卡器和后台 PC 机上数据管理模块的通信，实现实时定位，自动讲解，地图显示等功能，设计了 展馆导航系统， 此导航系统的应用将为其提供全新的旅游感受。 而对于展览业来说， 展馆管理者更加完善了展览服务体系，降低了人力劳动的成本，拓展了展览服务模 式，促进了展览业的更大发

6、展。 目前，在国外，特别是发达国家，展览馆自助电子导游系统应用较多。如在博 物馆等室内展馆，基本上取消了导游讲解。特别是噪音比较大而又影响他人参观的 高音喇叭，在国外基本上找不到它的踪影。游客进展馆后，自己拿讲解器听讲解， 听完后自觉放回原处，以便下位游客继续使用。这使得博物馆很安静，没有人为的 杂音。 在国内，展馆自助电子导游系统的应用才刚刚起步。但是国内的应用主要还停 留在数码按键播放机和触摸式视频讲解系统上，前者如陕西皇帝陵、天津博物馆等 大部分展馆采用的都是数码按键系统，每到一个新展厅按一下相应的键，然后就可 以听到导游词；后者如广州陈家祠使用的自助电子导游机，游客通过触摸屏幕上的 按

7、钮，得到展览馆展厅的信息。 这些电子导游只是一个声音播放器或者是一个信息搜索台，真正的电子导游系 统应有智能性，一是智能引导功能，比如智能识别功能；二是自动讲解功能，比如 确定游客的具体位置，准确的介绍景点。 三、系统需求分析 展馆自助电子导游系统概括地说分为两大部分， 一部分是展馆的信息管理部分。 展馆的管理人员通过电脑对展馆内系统所需的资源进行管理，电子地图地设计和查 看以及当前手持机位置查看。 另一部分是参观展馆的游客通过手持机进行自助导游。 3.1 用户需求分析 展馆自助电子导游系统的用户分为以下两类： (1) 展馆管理人员： 展馆管理人员在 PC 机上通过系统的信息管理部分实现用户

8、登录、用户管理、展馆展厅信息管理、各个 RFID 节点的管理、手持机管理(包括 手持机的增加和删除管理以及手持机的租借管理) 、电子地图的设计管理、 手持机位 置查看等功能。根据分析展馆管理人员的需求，将展馆管理人员分为展馆管理系统 管理员和展馆管理系统普通用户。用例图如图 3.1 所示。从图中可以看出管理员可 以实现用户登录、用户管理、展馆展厅信息管理、各个 RFID 节点的管理、手持机 管理、电子地图的设计管理、手持机位置查看功能。 普通用户的权限比管理员低一个级别，只能实现用户登录、手持机租借管理、 2 电子地图的查看和手持机位置查看功能 图 3.1 展馆管理系统用例图 (2) 参观展馆

9、的游客：参观展馆的游客在到达展馆以后自愿租借展馆的平板电脑 设备。平板电脑上包括电子地图的显示、查找展厅、结合游客所在位置地讲解、路 径规划等功能。根据分析游客的需求，用例图如图 3.2 所示。 图 3.2 游客用例图 3.2 功能需求分析 根据展馆自助电子导游系统的用户需求分析特点，将整个系统分为 PC 机上的 信息管理功能部分和手持机上游客自助导游功能部分 PC机上信息管理功能包括用户登录、 用户管理、展馆展厅信息管理、 各个 RFID 节点的管理、手持机管理、电子地图的设计管理、手持机位置查看。 (1) 用户登录：运行 PC 机上的信息管理模块，首先要求用户输入用户名和密码 进行系统的登

10、录。 (2) 用户管理：系统分配若干个系统管理员用户名和密码给展馆的管理人员， 展 馆的管理人员通过系统分配的用户名和密码登录系统后，进行查看用户信息，添加 用户(包括添加普通用户和管理员) ，修改用户的用户名、密码以及权限，删除用户 的操作。 (3) 展馆展厅信息管理： 包括展厅信息的查看， 添加展厅信息 (展厅信息包括展 厅名称、展厅介绍的录音文件、展厅图片等信息) ，修改展厅信息、删除展厅信息功 能。 (4) RFID 节点的管理： 包括各个 RFID 节点信息的查看， 添加 RFID 和其对应的 展厅名称以及固定 RFID 的位置坐标，删除 RFID 节点的功能。 (5) 平板电脑管理

11、： 包括手持机管理和手持机借还管理两个部分。 手持机管理实 现对手持机的增加和删除操作；手持机借还管理实现手持机智能借、智能还和租借 历史记录查询等功能。 (6) 电子地图设计： 用户上传一张展馆分布平面图， 然后在此分布图的基础上进 行添加展厅、删除展厅的操作。还要输入两个展厅的实际距离，用于以后路径规划 功能中。 (7) 电子地图查看：包括电子地图平面地图图片的查看和输入手持机名称在地图 中查看手持机当前位置的功能。 手持机上游客自助电子导游功能包括电子地图的显示、查找展厅、结合游客所 在位置地讲解、路径规划等功能。 (1) 电子地图显示：根据展馆管理人员设计好的地图，在手持设备上进行显示

12、， 并标注游客的当前所在位置，对已经参观过的景点进行标注。 (2) 展厅查找： 将所有展厅的名字都列出来， 游客选择自己所要搜索的景点。 找 到景点以后在地图上相应位置进行标注。 (3) 自动讲解：根据游客所在位置，对展厅的信息进行实时地讲解。 (4) 路径规划：游客选择一个起始点展厅和一个终点展厅， 系统自动规划出一条 合适的路径并在电子地图上显示供游客参考。 3.3 可行性分析 经过充分了解国内外旅游业和展览业的发展情况后，对市场调研并阅读了大量 的国内外相关研究现状后，对自助电子导游系统需求做出详细的系统需求分析。 3.3.1 技术可行性 系统可采用 C#(JAVA )语言，Visual

13、 Studio 2008(Eclipse)开发平台和 SQL Server 2005进行设计开发。 PC 端的展馆管理功能部分采用 C/S(B/S)结构完成基本的信 息管理以及和各个节点的管理。 (1) 随着语音合成技术的发展和不断完善，让机器“开口说话”已经成为可能。 现在又很多智能手机上的软件都有短信通的功能，能够将手机上的短消息文本朗读 出来。本系统决定应用先进的语言合成技术来朗读展馆的信息介绍。 (2) 在设计电子地图时由于各个展馆展厅的分布情况各异， 采用通过展馆管理人 员添加展厅功能，系统自动将展厅在图片上的显示位置存入数据库。在相应展厅进 行标注时只要从数据库读取位置信息进行标注

14、即可。 (3) 为了完成展厅内短距离室内定位问题，采用一种利用 RFID 技术的解决方， 得出游客所在位置的坐标，然后根据位置坐标实现展厅内自动化、智能化的信息讲 解。 (4) 系统中最短路径规划的实现采用目前被普遍认可并受到好评的迪杰斯特拉 算法，并在其基础上进行改进。 3.3.2 设备可行性 设备的选择上，平板电脑以及 Android 系统提供了充分的软硬件支持。 利用 RFID 技术实现定位；平板电脑提供了全彩的显示屏和 Android 操作系统，用它来充当手 持机设备实现少量数据的处理，地图显示和结合位置信息的自动讲解在软硬件方面 都是不错的选择。 四、系统总体设计 系统的总体框架进行

15、设计进而对系统功能模块进行划分。 4.1 系统框架设计 系统根据用户和软件运行的载体大体划分为两大部分，它们之间彼此独立运行 同时又互相通信保持联系。系统的总体框架如图 4.1 所示。 图 4.1 系统总体框图 图中将一些 RFID 节点布置在展厅的固定位置，当游客手拿手持机设备(手持 机设备上带有一个读卡器)在展厅移动时，手持机上的读卡器采集到展馆物品，得 出出手持机也就是游客的位置坐标，然后根据定位结果进行智能化讲解。利用相应 的数据库操作软件设计来实现电子地图显示、展厅位置搜索、路线规划等功能。 通过数据库的信息管理实现展馆的展厅信息管理、 展厅内展品的位置信息管理、 固定 RFID 信

16、息管理、手持机信息管理、电子地图管理等功能。在实现手持机位置 查看功能时，通过通信距离内的固定节点快速地采集到手持机的信息，同时利用路 由广播的方式把信息传递给其他固定节点，最终形成一个信息传递链并经过信息的 多级跳跃回传给展馆 PC 机管理部分加以处理，并将定位结果展现出来，实现 PC机 管理端对游客位置的查看。 4.2 系统功能模块划分 根据系统总体设计的框图和系统功能将整体系统进行划分为三个子系统： PC 机上展馆管理人员信息管理子系统、游客手持机上自助电子导游子系统和 PC 机与 手持机通信子系统。 (1) PC机上信息管理子系统： PC机上的信息管理子系统主要是完成用户登录 (根 据用户输