基于RFID技術(shù)的游客游跡跟蹤與追溯系統

摘要：針對游客游覽過(guò)程中游客游跡跟蹤和追溯的需求，分析了無(wú)線(xiàn)射頻識別系統數據產(chǎn)生和應用系統需求信息之間的不匹配，給出了游客游跡可追溯單元的語(yǔ)義描述，提出了使用事件處理機制處理游客身份標簽數據并完成相應信息的轉換，建立了基于射頻識別語(yǔ)義事件的游客游跡跟蹤模型和追溯方法，通過(guò)并發(fā)射頻識別事件優(yōu)先級處理策略機制，設計了游客游跡跟蹤與追溯系統的功能架構、網(wǎng)絡(luò )結構和查詢(xún)。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)射頻識別；游客游跡；跟蹤與追溯；事件處理機制

隨著(zhù)國內經(jīng)濟的高速發(fā)展和個(gè)人生活水平的提高，旅游已經(jīng)成為居民消費的一個(gè)主要方面，同時(shí)，旅游者的消費需求越來(lái)越個(gè)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(wú)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為解決上述問(wèn)題提供了可能。
1987年的NF ENIS08402中“可追溯性”定義為：通過(guò)記錄的標識追溯某個(gè)實(shí)體的歷史、用途或位置的能力，這里的實(shí)體可以是一項活動(dòng)或過(guò)程、一項產(chǎn)品、一個(gè)機構或一個(gè)人?？勺匪輪卧蓸俗R信息和記錄信息兩部分組成。標識信息的主要功能是確保跟蹤與追溯過(guò)程的連續性；記錄信息的主要功能是實(shí)現企業(yè)內部追溯。在游客游跡跟蹤和追溯系統中，追溯的主體是游客，游跡跟蹤和追溯的內容主要是游客游覽的路線(xiàn)和行為，完成了兩方面就可以實(shí)現追溯整個(gè)旅游活動(dòng)。
目前，RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別)技術(shù)在旅游行業(yè)應用主要停留在門(mén)票、門(mén)禁等一般應用范圍，在跟蹤與追溯方面僅見(jiàn)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(guò)程質(zhì)量跟蹤和追溯系統研發(fā)、基于射頻識別中間件的糧食質(zhì)量安全追溯系統、徐煥良等提出了基于產(chǎn)品生命周期管理的肉品車(chē)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中的應用等。跟蹤和追溯技術(shù)在旅游行業(yè)中的應用，目前，未見(jiàn)相關(guān)的研究和應用。
筆者針對游客游覽過(guò)程中游客游跡跟蹤和追溯的需求，分析了無(wú)線(xiàn)射頻識別系統數據產(chǎn)生和應用系統需求信息之間的不匹配，給出了游客游跡可追溯單元的語(yǔ)義描述，提出了使用事件處理機制處理游客身份標簽數據并完成相應信息的轉換，建立了基于射頻識別語(yǔ)義事件的游客游跡跟蹤模型和追溯方法，通過(guò)并發(fā)射頻識別事件優(yōu)先級處理策略機制，設計了游客游跡跟蹤與追溯系統的功能架構、網(wǎng)絡(luò )結構和查詢(xún)，實(shí)現了基于RFID技術(shù)的游客游跡跟蹤與追溯系統。

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中，為了建立游客游覽事件與游客實(shí)體的一一對應關(guān)系，實(shí)現游客游跡跟蹤與追溯技術(shù)，必須解決游客物理實(shí)體標識與旅游管理系統中相應數據的映射問(wèn)題。游客在游覽過(guò)程中，RFID閱讀器獲取到游客身份識別卡(RFID電子標簽)數據元如果直接發(fā)送給應用系統，將底層原始數據流轉變成了一種可管理格式的RFID數據流，但是這樣簡(jiǎn)單的變換會(huì )導致大量的重復數據，并且由于標簽識別中的干擾，RFID應用系統可能將不完整甚至錯誤的數據元組發(fā)送給應用系統。
因此，為了解決無(wú)線(xiàn)射頻識別系統數據產(chǎn)生和應用系統信息之間的不匹配，本文將游客游覽事件單元對象為游客、道路、景點(diǎn)、時(shí)間、行為等，主要包括記錄信息和標識信息兩個(gè)部分，其中，標識信息的主要功能是確保游客游覽過(guò)程中游覽狀態(tài)的連續性；記錄信息的主要功能是實(shí)現游客和外部游覽景區／景點(diǎn)交流信息。通過(guò)游客游覽事件單元的設計與構建，我們將對物理實(shí)體(即，攜帶電子標簽參與游覽活動(dòng)的游客)的跟蹤與追溯，轉化為對游客游覽活動(dòng)中的不同的記錄信息的跟蹤與追溯，實(shí)現由游客物理實(shí)體向游覽信息的轉變。
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(shí)間t時(shí)刻，經(jīng)過(guò)某個(gè)游覽點(diǎn)，其游覽狀態(tài)可以用以下7個(gè)參數來(lái)描述：
Pt(S)={Id(S)，Attr(S)，t，Loct(S)，Dict(S)，Relat(S)，Ord(S)}
其中：
電子標簽Id(S)：旅游景區所發(fā)售的電子門(mén)票，具有RFID電子標簽唯一編碼值，作為游客“人卡合一”的標識；
屬性Attr(S)：游客類(lèi)型，例如：兒童卡、老人卡、成人卡、學(xué)生卡等卡的類(lèi)型：
時(shí)間t：游客S游覽過(guò)程中游覽變化的時(shí)間，通過(guò)RFID讀寫(xiě)器讀取游客隨身攜帶的作為門(mén)票標識的RFID標簽自動(dòng)生成；
位置Lcc(S)：游客S游覽過(guò)程中游覽變化的景點(diǎn)位置，通過(guò)讀取RFID讀寫(xiě)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(diǎn)的關(guān)系，是進(jìn)入還是離開(kāi)景點(diǎn)；
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(shí)間、位置、出入方向屬性)，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))是由標準組織EPCglobal提出的關(guān)于RFID(無(wú)線(xiàn)射頻識別)數據跨企業(yè)集成和共享的標準，它提供了一整套標準的EPC(電子產(chǎn)品碼)數據接口，可以使得由RFID讀寫(xiě)器得到的EPC數據在企業(yè)之間進(jìn)行共享。本文圍繞EPCIS標準的核心部分-RFID數據集成和共享，解決了RFID數據的集成和共享問(wèn)題，使得EPC抽象數據和人類(lèi)可讀數據進(jìn)行關(guān)聯(lián)映射，并為上層應用提供統一的數據交換接口，方便不同應用系統的接入。
游客S在時(shí)間t時(shí)刻，經(jīng)過(guò)某個(gè)游覽點(diǎn)，閱讀器獨到的標簽信息，必須生成加入了語(yǔ)意解釋的數據事件，根據游客在景區中游覽過(guò)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(lèi)型：1)對象事件：表示讀到標簽的EPC事件；2)數量事件：表示同一旅游團標簽的數量；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(jìn)行綁定；4)查詢(xún)事件，表示游客游覽事件查詢(xún)次數的事件。
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)
用于標識游客游覽實(shí)時(shí)狀態(tài)的參數{時(shí)間，電子標簽，閱讀器位置，景點(diǎn)，游覽狀態(tài)，游客類(lèi)型，關(guān)聯(lián)標簽}。根據游客游跡跟蹤和追溯的需要，確定RFID業(yè)務(wù)事件包括門(mén)票購買(mǎi)、檢票與激活、進(jìn)入景區、離開(kāi)景區、進(jìn)入景點(diǎn)、離開(kāi)景點(diǎn)等等。為了獲取游客的游覽狀態(tài)，通過(guò)XML文件實(shí)現對游客游覽RFID事件實(shí)時(shí)收集、保存并上傳至數據庫；通過(guò)系統接口的映射，實(shí)現系統的查詢(xún)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(guò)程描述為：游客游跡跟蹤與追溯的RFID游客身份卡數據采集首先用于配置和監控RFID閱讀設備；其次，在獲取RFID游客身份卡數據的基礎上對RFID游客身份卡數據進(jìn)行過(guò)濾與整合；最后，將RFID游客身份卡數據封裝定義為具有語(yǔ)義含義的游客游覽RFID事件。

通過(guò)處理機制的流程圖我們可以看出，代表游客身份識別標識的RFID電子標簽，貫穿游客整個(gè)游覽過(guò)程，利用RFID為技術(shù)，能夠將游客整個(gè)游覽過(guò)程中的路線(xiàn)和行為轉換為游客游覽RFID事件，并將游客游覽RFID事件讀入數據庫，各個(gè)環(huán)節也可以方便地增加相應環(huán)節的數據。游客和相關(guān)主管部門(mén)也可以通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò )和終端進(jìn)行游跡查詢(xún)和追溯。
RFID事件實(shí)時(shí)檢測組件的主要功能是實(shí)時(shí)監測大量并發(fā)的游客游覽RFID事件，當發(fā)現大量并發(fā)的游客游覽RFID事件的時(shí)候，將大量并發(fā)的游客游覽RFID事件轉入到事件緩沖池中，以便等待處理。
根據規則庫中的事件處理條件和規則，為了獲得游客游覽RFID事件處理優(yōu)先隊列，RFID事件調度組件對緩沖池中的待處理的游客游覽RFID事件進(jìn)行加權優(yōu)先級處理和調度；根據獲得的游客游覽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(jìn)行自動(dòng)匹配，從而完成RFID技術(shù)在游客游覽服務(wù)中的各項應用與操作。
根據預先設置的事件處理優(yōu)先規則，RFID事件實(shí)時(shí)調度組件查詢(xún)規則庫中的事件處理規則或條件，對所有待處理事件進(jìn)行加權優(yōu)先級處理和調度，生成事件處理優(yōu)先隊列。根據人工事先定義事件處理規則，一次將上述的大量并發(fā)的RFID事件與游覽業(yè)務(wù)進(jìn)行自動(dòng)匹配，從而完成RFID應用的業(yè)務(wù)操作。同時(shí)將游客游覽的RFID事件通過(guò)XML文件上傳并存儲到數據庫，以便提供游客游覽活動(dòng)過(guò)程的游跡流量統計與密度分布、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數據和游客游覽RFID事件進(jìn)行采集并存儲在本地的緩存中，緩存根據預先人工定義的不同旅游景點(diǎn)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，以便確保預先處理重要的RFID事件；2)實(shí)時(shí)監控RFID事件采集
緩存的大小，當監測采集到的游客游覽RFID數據達到或超出緩存閾值的時(shí)候，該緩存的數據處理優(yōu)先級設置為最高，并立即發(fā)出處理該數據的通知；3)優(yōu)先處理級越高，數據則優(yōu)先處理，反之，優(yōu)先處理級越低，則最后處理；4)如果當優(yōu)先級最高的數據沒(méi)有處理且又有新到采集數據的時(shí)候，對新采集到的數據進(jìn)行丟棄；5)事件處理結束的時(shí)候，對緩存進(jìn)行清除。