基于RFID技術(shù)的游客游跡跟蹤與追溯系統(tǒng)

摘要：針對游客游覽過程中游客游跡跟蹤和追溯的需求，分析了無線射頻識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生和應(yīng)用系統(tǒng)需求信息之間的不匹配，給出了游客游跡可追溯單元的語義描述，提出了使用事件處理機制處理游客身份標(biāo)簽數(shù)據(jù)并完成相應(yīng)信息的轉(zhuǎn)換，建立了基于射頻識別語義事件的游客游跡跟蹤模型和追溯方法，通過并發(fā)射頻識別事件優(yōu)先級處理策略機制，設(shè)計了游客游跡跟蹤與追溯系統(tǒng)的功能架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和查詢。
關(guān)鍵詞：無線射頻識別；游客游跡；跟蹤與追溯；事件處理機制

    隨著國內(nèi)經(jīng)濟的高速發(fā)展和個人生活水平的提高，旅游已經(jīng)成為居民消費的一個主要方面，同時，旅游者的消費需求越來越個性化、多樣化，更期待一站式綜合化旅游產(chǎn)品，例如：提高旅游服務(wù)質(zhì)量、防止旅游行程縮水和無止境增加自費和購物、快速救援遇險或失蹤的游客。因此，建立快速、全面、精確的游客游跡跟蹤與追溯系統(tǒng)為解決上述問題提供了可能。
    1987年的NF ENIS08402中“可追溯性”定義為：通過記錄的標(biāo)識追溯某個實體的歷史、用途或位置的能力，這里的實體可以是一項活動或過程、一項產(chǎn)品、一個機構(gòu)或一個人?？勺匪輪卧蓸?biāo)識信息和記錄信息兩部分組成。標(biāo)識信息的主要功能是確保跟蹤與追溯過程的連續(xù)性；記錄信息的主要功能是實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部追溯。在游客游跡跟蹤和追溯系統(tǒng)中，追溯的主體是游客，游跡跟蹤和追溯的內(nèi)容主要是游客游覽的路線和行為，完成了兩方面就可以實現(xiàn)追溯整個旅游活動。
    目前，RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別)技術(shù)在旅游行業(yè)應(yīng)用主要停留在門票、門禁等一般應(yīng)用范圍，在跟蹤與追溯方面僅見于食品質(zhì)量安全和物品追溯，例如：牛肉安全生產(chǎn)加工全過程質(zhì)量跟蹤和追溯系統(tǒng)研發(fā)、基于射頻識別中間件的糧食質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)、徐煥良等提出了基于產(chǎn)品生命周期管理的肉品車間生產(chǎn)跟蹤及追溯體系、李敏波等射頻識別在物品跟蹤與追溯系統(tǒng)中的應(yīng)用等。跟蹤和追溯技術(shù)在旅游行業(yè)中的應(yīng)用，目前，未見相關(guān)的研究和應(yīng)用。
    筆者針對游客游覽過程中游客游跡跟蹤和追溯的需求，分析了無線射頻識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生和應(yīng)用系統(tǒng)需求信息之間的不匹配，給出了游客游跡可追溯單元的語義描述，提出了使用事件處理機制處理游客身份標(biāo)簽數(shù)據(jù)并完成相應(yīng)信息的轉(zhuǎn)換，建立了基于射頻識別語義事件的游客游跡跟蹤模型和追溯方法，通過并發(fā)射頻識別事件優(yōu)先級處理策略機制，設(shè)計了游客游跡跟蹤與追溯系統(tǒng)的功能架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和查詢，實現(xiàn)了基于RFID技術(shù)的游客游跡跟蹤與追溯系統(tǒng)。

1 基于RFID技術(shù)的游客游跡跟蹤與追溯模型
    在游客游跡跟蹤與追溯系統(tǒng)中，為了建立游客游覽事件與游客實體的一一對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)游客游跡跟蹤與追溯技術(shù)，必須解決游客物理實體標(biāo)識與旅游管理系統(tǒng)中相應(yīng)數(shù)據(jù)的映射問題。游客在游覽過程中，RFID閱讀器獲取到游客身份識別卡(RFID電子標(biāo)簽)數(shù)據(jù)元如果直接發(fā)送給應(yīng)用系統(tǒng)，將底層原始數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)變成了一種可管理格式的RFID數(shù)據(jù)流，但是這樣簡單的變換會導(dǎo)致大量的重復(fù)數(shù)據(jù)，并且由于標(biāo)簽識別中的干擾，RFID應(yīng)用系統(tǒng)可能將不完整甚至錯誤的數(shù)據(jù)元組發(fā)送給應(yīng)用系統(tǒng)。
    因此，為了解決無線射頻識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生和應(yīng)用系統(tǒng)信息之間的不匹配，本文將游客游覽事件單元對象為游客、道路、景點、時間、行為等，主要包括記錄信息和標(biāo)識信息兩個部分，其中，標(biāo)識信息的主要功能是確保游客游覽過程中游覽狀態(tài)的連續(xù)性；記錄信息的主要功能是實現(xiàn)游客和外部游覽景區(qū)／景點交流信息。通過游客游覽事件單元的設(shè)計與構(gòu)建，我們將對物理實體(即，攜帶電子標(biāo)簽參與游覽活動的游客)的跟蹤與追溯，轉(zhuǎn)化為對游客游覽活動中的不同的記錄信息的跟蹤與追溯，實現(xiàn)由游客物理實體向游覽信息的轉(zhuǎn)變。
    將游客游覽事件單元定義為對象集合：S={S1，S2，S3，…，Sn}，S可以是單獨的一位游客，也可以是眾多游客{S1，S2，S3，…，Sn}所組成的旅行團。因此，該對象游客游覽事件單元S集合在時間t時刻，經(jīng)過某個游覽點，其游覽狀態(tài)可以用以下7個參數(shù)來描述：
    Pt(S)={Id(S)，Attr(S)，t，Loct(S)，Dict(S)，Relat(S)，Ord(S)}
    其中：
    電子標(biāo)簽Id(S)：旅游景區(qū)所發(fā)售的電子門票，具有RFID電子標(biāo)簽唯一編碼值，作為游客“人卡合一”的標(biāo)識；
    屬性Attr(S)：游客類型，例如：兒童卡、老人卡、成人卡、學(xué)生卡等卡的類型：
    時間t：游客S游覽過程中游覽變化的時間，通過RFID讀寫器讀取游客隨身攜帶的作為門票標(biāo)識的RFID標(biāo)簽自動生成；
    位置Lcc(S)：游客S游覽過程中游覽變化的景點位置，通過讀取RFID讀寫器的編號可以獲取Loc(S)的位置；
    方向Doct(S)：游客S與管理的景點的關(guān)系，是進入還是離開景點；
    關(guān)聯(lián)Relat(S)：與其他游客的關(guān)聯(lián)關(guān)系；
    旅游行程單Ord(S)：游客所處于旅行行程單的號碼。
    游客游覽事件單元游客S的追溯信息為：inf(S)={Id(S)，Inf(Proc(S))，Inf(Ord)}，Inf(Proc(S))為游客的所有的游覽信息(時間、位置、出入方向?qū)傩?，Inf(Ord)為游客行程單的詳細信息。

2 游客游覽RFID事件定義與處理機制
2．1 游客游覽RFID事件定義描述
    EPCIS(電子產(chǎn)品碼信息服務(wù))是由標(biāo)準(zhǔn)組織EPCglobal提出的關(guān)于RFID(無線射頻識別)數(shù)據(jù)跨企業(yè)集成和共享的標(biāo)準(zhǔn)，它提供了一整套標(biāo)準(zhǔn)的EPC(電子產(chǎn)品碼)數(shù)據(jù)接口，可以使得由RFID讀寫器得到的EPC數(shù)據(jù)在企業(yè)之間進行共享。本文圍繞EPCIS標(biāo)準(zhǔn)的核心部分-RFID數(shù)據(jù)集成和共享，解決了RFID數(shù)據(jù)的集成和共享問題，使得EPC抽象數(shù)據(jù)和人類可讀數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)映射，并為上層應(yīng)用提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換接口，方便不同應(yīng)用系統(tǒng)的接入。
    游客S在時間t時刻，經(jīng)過某個游覽點，閱讀器獨到的標(biāo)簽信息，必須生成加入了語意解釋的數(shù)據(jù)事件，根據(jù)游客在景區(qū)中游覽過程中位置的變化狀態(tài)，我們將游客游覽RFID事件定義如下4種類型：1)對象事件：表示讀到標(biāo)簽的EPC事件；2)數(shù)量事件：表示同一旅游團標(biāo)簽的數(shù)量；3)交易事件，表示游客與游覽業(yè)務(wù)相關(guān)聯(lián)的事件，該事件可以與具體記錄信息進行綁定；4)查詢事件，表示游客游覽事件查詢次數(shù)的事件。
    游客游覽RFID業(yè)務(wù)事件包含的主要XML元素為：
    {eventTime，Id(s)，readerPoint，bizLoaction，tourStatus，bitStep，epcList)
    用于標(biāo)識游客游覽實時狀態(tài)的參數(shù){時間，電子標(biāo)簽，閱讀器位置，景點，游覽狀態(tài)，游客類型，關(guān)聯(lián)標(biāo)簽}。根據(jù)游客游跡跟蹤和追溯的需要，確定RFID業(yè)務(wù)事件包括門票購買、檢票與激活、進入景區(qū)、離開景區(qū)、進入景點、離開景點等等。為了獲取游客的游覽狀態(tài)，通過XML文件實現(xiàn)對游客游覽RFID事件實時收集、保存并上傳至數(shù)據(jù)庫；通過系統(tǒng)接口的映射，實現(xiàn)系統(tǒng)的查詢服務(wù)。
2．2 游客游覽RFGID事件處理機制
    游客游覽RFID事件處理機制如圖1所示。游客游覽RFID事件處理機制的過程描述為：游客游跡跟蹤與追溯的RFID游客身份卡數(shù)據(jù)采集首先用于配置和監(jiān)控RFID閱讀設(shè)備；其次，在獲取RFID游客身份卡數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對RFID游客身份卡數(shù)據(jù)進行過濾與整合；最后，將RFID游客身份卡數(shù)據(jù)封裝定義為具有語義含義的游客游覽RFID事件。

    通過處理機制的流程圖我們可以看出，代表游客身份識別標(biāo)識的RFID電子標(biāo)簽，貫穿游客整個游覽過程，利用RFID為技術(shù)，能夠?qū)⒂慰驼麄€游覽過程中的路線和行為轉(zhuǎn)換為游客游覽RFID事件，并將游客游覽RFID事件讀入數(shù)據(jù)庫，各個環(huán)節(jié)也可以方便地增加相應(yīng)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)。游客和相關(guān)主管部門也可以通過通訊網(wǎng)絡(luò)和終端進行游跡查詢和追溯。
    RFID事件實時檢測組件的主要功能是實時監(jiān)測大量并發(fā)的游客游覽RFID事件，當(dāng)發(fā)現(xiàn)大量并發(fā)的游客游覽RFID事件的時候，將大量并發(fā)的游客游覽RFID事件轉(zhuǎn)入到事件緩沖池中，以便等待處理。
    根據(jù)規(guī)則庫中的事件處理條件和規(guī)則，為了獲得游客游覽RFID事件處理優(yōu)先隊列，RFID事件調(diào)度組件對緩沖池中的待處理的游客游覽RFID事件進行加權(quán)優(yōu)先級處理和調(diào)度；根據(jù)獲得的游客游覽RFID事件處理優(yōu)先隊列的優(yōu)先順序，RFID事件處理組件將上述的大量并發(fā)的RFID事件與游覽業(yè)務(wù)進行自動匹配，從而完成RFID技術(shù)在游客游覽服務(wù)中的各項應(yīng)用與操作。
    根據(jù)預(yù)先設(shè)置的事件處理優(yōu)先規(guī)則，RFID事件實時調(diào)度組件查詢規(guī)則庫中的事件處理規(guī)則或條件，對所有待處理事件進行加權(quán)優(yōu)先級處理和調(diào)度，生成事件處理優(yōu)先隊列。根據(jù)人工事先定義事件處理規(guī)則，一次將上述的大量并發(fā)的RFID事件與游覽業(yè)務(wù)進行自動匹配，從而完成RFID應(yīng)用的業(yè)務(wù)操作。同時將游客游覽的RFID事件通過XML文件上傳并存儲到數(shù)據(jù)庫，以便提供游客游覽活動過程的游跡流量統(tǒng)計與密度分布、游覽定位、跟蹤與追溯。
    RFID事件的優(yōu)先處理策略為：1)對游客游覽RFID數(shù)據(jù)和游客游覽RFID事件進行采集并存儲在本地的緩存中，緩存根據(jù)預(yù)先人工定義的不同旅游景點位置閱讀器的業(yè)務(wù)處理重要程度賦予EPC事件不同的處理優(yōu)先級別，以便確保預(yù)先處理重要的RFID事件；2)實時監(jiān)控RFID事件采集
緩存的大小，當(dāng)監(jiān)測采集到的游客游覽RFID數(shù)據(jù)達到或超出緩存閾值的時候，該緩存的數(shù)據(jù)處理優(yōu)先級設(shè)置為最高，并立即發(fā)出處理該數(shù)據(jù)的通知；3)優(yōu)先處理級越高，數(shù)據(jù)則優(yōu)先處理，反之，優(yōu)先處理級越低，則最后處理；4)如果當(dāng)優(yōu)先級最高的數(shù)據(jù)沒有處理且又有新到采集數(shù)據(jù)的時候，對新采集到的數(shù)據(jù)進行丟棄；5)事件處理結(jié)束的時候，對緩存進行清除。

3 游客游跡追溯系統(tǒng)設(shè)計
3．1 游客游跡追溯功能槊構(gòu)
    游客游跡跟蹤與追溯系統(tǒng)的功能架構(gòu)如圖2所示。在該架構(gòu)中，包含了硬件層、接入層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層以及應(yīng)用層，各個功能模塊詳細描述如下：

    1)硬件層：主要功能是實現(xiàn)游客游覽身份識別卡的采集，具體的物理實體為景區(qū)景點所安裝的RFID閱讀器、閱讀器天線以及用于跟蹤和追溯游客身份識別卡(即超高頻電子標(biāo)簽)；
    2)接入層：包括數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、RFID讀寫器適配器、RFID數(shù)據(jù)以及RFID數(shù)據(jù)過濾；
    3)數(shù)據(jù)層：包括游客身份識別卡數(shù)據(jù)庫以及游客游跡數(shù)據(jù)庫；
    4)服務(wù)層：包括RFID事件處理組件、XML業(yè)務(wù)單據(jù)解析與轉(zhuǎn)化組件、事件上傳與查詢組件、數(shù)據(jù)流管理、數(shù)據(jù)交換服務(wù)；
    5)應(yīng)用層：包括RFID應(yīng)用于景區(qū)管理系統(tǒng)的信息整合、RFID數(shù)據(jù)采集(涉及售票、檢票、景區(qū)游覽)、游客游跡跟蹤與追溯查詢。
3．2 游客游跡跟蹤與追溯業(yè)務(wù)流程
    游客游跡跟蹤與追溯業(yè)務(wù)流程可以利用兩種方法對游客游跡進行追蹤和追溯；一是從前往后進行跟蹤，即從售票一>檢票一>進入景區(qū)一>游覽線路與行為一>離開景區(qū)，這種方法主要用于查找造成游覽質(zhì)量問題的原因，確定游覽質(zhì)量問題的位置和時間；另一種是從后往前進行追溯，也就是游客在離開景區(qū)的時發(fā)現(xiàn)了游覽質(zhì)量問題，可以向上層層追溯，最終確定問題所在，這種方法主要用于解決旅游糾紛。
游客游覽過程中的數(shù)據(jù)采集步驟、需要跟蹤和追溯的RFID信息，過程描述如下：
    1)在游客游跡跟蹤和追溯系統(tǒng)中，在分析游客游覽RFID事件采集網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，RFID讀寫器通過多種連接方式以及數(shù)據(jù)傳輸方式，實現(xiàn)對游客游跡跟蹤RFID信息的采集；
    2)RFID事件實時檢測組件實時監(jiān)測游客游覽RFID數(shù)據(jù)，將RFID數(shù)據(jù)與游客的游覽業(yè)務(wù)進行數(shù)據(jù)集成，通過計算機網(wǎng)絡(luò)將游客游覽狀態(tài)變換的RFID事件上傳到數(shù)據(jù)庫服務(wù)中心；
    3)數(shù)據(jù)庫服務(wù)中心由大容量數(shù)據(jù)庫組成，存儲游客游覽的RFID數(shù)據(jù)信息包括游客身份識別卡數(shù)據(jù)庫以及游客游跡數(shù)據(jù)庫。
3．3 游客游跡跟蹤和追溯查詢實現(xiàn)
    根據(jù)上述游客游跡跟蹤與追溯體系，由售票系統(tǒng)提供游客信息與屬性，EPICS事件數(shù)據(jù)庫提供游客的游覽信息，游覽信息包括購票時間與地點、檢票時間與地點、進入景區(qū)事件與位置、進入景點位置與時間、離開景點位置與時間、離開景區(qū)時間與位置。用戶可以通過查詢用的RFID固定設(shè)備、Web網(wǎng)站讀取游客的RFID標(biāo)簽，通過WebService服務(wù)訪問游客游跡追溯查詢平臺，得到游客游跡的追溯信息，游跡跟蹤和追溯查詢具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

4 游客游跡追溯系統(tǒng)實現(xiàn)
    根據(jù)上述的物品跟蹤模型和系統(tǒng)功能架構(gòu)，設(shè)計開發(fā)了基于RFID的物流跟蹤與追溯系統(tǒng)。系統(tǒng)采用無源925 MHZ的頻率的電子標(biāo)簽作為游客身份識別卡，遵循ISO／IEC18000—6C協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，售票與檢票的讀寫距離為10 cm，用于景區(qū)服務(wù)的閱讀器的讀取距離為10 m，具有多重數(shù)據(jù)通信接口。
    應(yīng)用軟件系統(tǒng)是整個旅游智能管理系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)采用最新的Web發(fā)布技術(shù)，利用了EJB技術(shù)，采用了能夠真正解決分布式企業(yè)計算的J2EE架構(gòu)，對傳統(tǒng)的B／S結(jié)構(gòu)進行了進一步的擴展，設(shè)計了基于EJB的四層結(jié)構(gòu)：客戶層、表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層以及數(shù)據(jù)服務(wù)層。
    1)客戶層
    用于與企業(yè)信息系統(tǒng)的用戶進行交互以及顯示根據(jù)特定商務(wù)規(guī)則進行計算后的結(jié)果。采用瘦客戶機形式，只需簡單的運行標(biāo)準(zhǔn)的Web瀏覽器，如IE或Netscape，即可實現(xiàn)異地辦公，使企業(yè)的應(yīng)用可跨度到任何地方。
    2)表現(xiàn)層
    即WEB服務(wù)層。由JSP頁面、基于WEB的Java Applets以及用于動態(tài)生成HTML頁面的Servlets構(gòu)成。這些基本元素在組裝過程中通過打包來創(chuàng)建WEB組件。運行在WEB層中的WEB組件依賴WEB容器來支持諸如響應(yīng)客戶請求以及查詢EJB組件等功能。
    3)業(yè)務(wù)邏輯層
    解決或滿足特定業(yè)務(wù)領(lǐng)域商務(wù)規(guī)則的代碼構(gòu)建成為業(yè)務(wù)層中的EJB組件。EJB組件可以完成從客戶端應(yīng)用程序中接收數(shù)據(jù)、按照商務(wù)規(guī)則對數(shù)據(jù)進行處理、將處理結(jié)果發(fā)送到企業(yè)信息系統(tǒng)層進行存儲、從存儲系統(tǒng)中檢索數(shù)據(jù)以及將數(shù)據(jù)發(fā)送回客戶端等功能文中的游客游跡跟蹤與追溯的模型模型方法已應(yīng)用于國內(nèi)某個大型景區(qū)，包括門票的銷售與管理、檢票系統(tǒng)、游客流量統(tǒng)計與密度分布統(tǒng)計與處理技術(shù)、游客游覽定位技術(shù)以及游客游跡跟蹤與追溯技術(shù)，圖4為基于RFID技術(shù)的游客游跡跟蹤與追溯界面。

5 結(jié)束語
    目前RFID在國內(nèi)已得到廣泛應(yīng)用，但是在旅游行業(yè)主要還是在電子門票方面，在追溯方面只見于食品安全，國內(nèi)很多景點雖然在在進行風(fēng)景區(qū)數(shù)字化建設(shè)，但是，缺少游客游覽全過程的跟蹤和追溯管理。本文詳細介紹了游客游覽RFID事件采集網(wǎng)絡(luò)的搭建以及了游客游覽RFID事件模型與處理機制，在分析游客游覽RFID事件的基礎(chǔ)上，給出了游客游跡可追溯單元的語義描述，提出了使用事件處理機制處理游客身份標(biāo)簽數(shù)據(jù)并完成相應(yīng)信息的轉(zhuǎn)換，建立了基于射頻識別語義事件的游客游跡跟蹤模型和追溯方法，通過并發(fā)射頻識別事件優(yōu)先級處理策略機制。設(shè)計了游客游跡跟蹤與追溯系統(tǒng)的功能架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和查詢，并應(yīng)用于國內(nèi)某大型景區(qū)，試驗的結(jié)果表明本系統(tǒng)可以實現(xiàn)游客游跡跟蹤與追溯。