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(jī)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(jī)制，設(shè)計(jì)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(jī)制

隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)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(fèi)的一個(gè)主要方面，同時(shí)，旅游者的消費(fèi)需求越來越個(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止境增加自費(fèi)和購物、快速救援遇險(xiǎn)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(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(xiàng)活動或過程、一項(xiàng)產(chǎn)品、一個(gè)機(jī)構(gòu)或一個(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)追溯整個(gè)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(jī)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(jī)制，設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)體的一一對應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)游客游跡跟蹤與追溯技術(shù)，必須解決游客物理實(shí)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(cuò)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(diǎn)、時(shí)間、行為等，主要包括記錄信息和標(biāo)識信息兩個(gè)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(shí)現(xiàn)游客和外部游覽景區(qū)／景點(diǎn)交流信息。通過游客游覽事件單元的設(shè)計(jì)與構(gòu)建，我們將對物理實(shí)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(shí)現(xiàn)由游客物理實(shí)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(dú)的一位游客，也可以是眾多游客{S1，S2，S3，…，Sn}所組成的旅行團(tuán)。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)過某個(gè)游覽點(diǎn)，其游覽狀態(tài)可以用以下7個(gè)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(shí)間t：游客S游覽過程中游覽變化的時(shí)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(diǎn)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(diǎn)的關(guān)系，是進(jìn)入還是離開景點(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?qū)傩?，Inf(Ord)為游客行程單的詳細(xì)信息。

2 游客游覽RFID事件定義與處理機(jī)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(jìn)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(jìn)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(shí)間t時(shí)刻，經(jīng)過某個(gè)游覽點(diǎn)，閱讀器獨(dú)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(tuán)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(jìn)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(shí)時(shí)狀態(tài)的參數(shù){時(shí)間，電子標(biāo)簽，閱讀器位置，景點(diǎn)，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(jìn)入景區(qū)、離開景區(qū)、進(jìn)入景點(diǎn)、離開景點(diǎn)等等。為了獲取游客的游覽狀態(tài)，通過XML文件實(shí)現(xiàn)對游客游覽RFID事件實(shí)時(shí)收集、保存并上傳至數(shù)據(jù)庫；通過系統(tǒng)接口的映射，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的查詢服務(wù)。
2．2 游客游覽RFGID事件處理機(jī)制
游客游覽RFID事件處理機(jī)制如圖1所示。游客游覽RFID事件處理機(jī)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(jìn)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(jī)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(gè)游覽過程，利用RFID為技術(shù)，能夠?qū)⒂慰驼麄€(gè)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(gè)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(jìn)行游跡查詢和追溯。
RFID事件實(shí)時(shí)檢測組件的主要功能是實(shí)時(shí)監(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(shí)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?xiàng)l件和規(guī)則，為了獲得游客游覽RFID事件處理優(yōu)先隊(duì)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(jìn)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(duì)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)行自動匹配，從而完成RFID技術(shù)在游客游覽服務(wù)中的各項(xiàng)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(shí)時(shí)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(jìn)行加權(quán)優(yōu)先級處理和調(diào)度，生成事件處理優(yōu)先隊(duì)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(jìn)行自動匹配，從而完成RFID應(yīng)用的業(yè)務(wù)操作。同時(shí)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(jì)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(jìn)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(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(yù)先處理重要的RFID事件；2)實(shí)時(shí)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(dá)到或超出緩存閾值的時(shí)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(shí)候，對新采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行丟棄；5)事件處理結(jié)束的時(shí)候，對緩存進(jìn)行清除。