CN102129584A - 一种基于信息物理系统和射频技术的信息交互方法 - Google Patents

Abstract

随着旅游的人数越来越多，在旅游的过程中出现了诸多问题，但是目前还没有一个很好的方案来解决这些问题。本发明基于CPS技术，主要采用RFID技术设计了一种基于信息物理系统和射频技术的信息交互方法，通过旅游景区里的信息控制调度中心对景点，宾馆，饭店等资源使用情况进行统计和汇总，然后经过人工规划后给出合理的分流信息以及合理的旅游路线反馈给各个游客和导游，也可以当有旅客走散时提供寻找帮助和实现导游对该团旅客进行集合或者紧急事件的提醒，从而使旅游服务质量得以较大提高，且该方案在景点自助介绍方面也取得了有益效果。

Description

一种基于信息物理系统和射频技术的信息交互方法

技术领域

本发明为基于CPS(Cyber Physical Systems信息物理系统)和射频技术的旅游景点服务方案，该方案主要用来解决在旅游服务过程中存在的一些问题，对提高旅游的质量有着十分重要的意义，该项目属于CPS和物联网技术领域。

背景技术

随着人们生活水平的日益提高，节假日外出旅游成为日常生活中改善生活质量的一个重要项目。但由于旅游资源有限、服务手段不全面或者旅游服务效率和生产力低下等诸多原因，往往使得人们选择节假日出游无法达到预期的服务效果。以2010年在上海举行的世博会为例，在“五一”黄金周时期，经过调研发现主要存在以下几个问题：

(1)游客人数过多，个别热门场馆爆棚，导致整个旅游过程中排队时间过长，参观时间过短，从而使整个旅游服务质量下降；

(2)世博园区里有些就餐区排队人数过多，而有些就餐区排队人数较少，游客与就餐区之间存在一个资源协调的问题，可以想象在其它旅游景点，游客的食宿安排可能也存在这种类似的问题；

(3)跟团旅游时，每个团都发胸针(或者普通的贴牌)给自己的团员以区别于其他的团，往往这种方法的作用不是很明显，经常存在在需要集合的时候团员跟错团的问题或者是在约定集合的时间不能及时的到达集中地点而影响旅游进程的有序执行；

(4)散客旅游时，缺少向导，而且在景点可能缺少专业的导游进行讲解；

(5)在世博园旅游需要消耗大量的体力，尤其对于体力不够充沛的老人和小孩而言这是一个突显的问题，因此他们随时需要知道现在离他们最近的休息区在何处或者能否在最短时间内享受到自助旅游车的服务；

(6)在园区里经常有游客走散，特别是小孩，通常是通过扩音器或者广播来寻人，但是这种方法效果不理想，且效率较低。

不失一般性，以上的问题在其它旅游景点可能也时常发生，因此解决以上问题对提高旅游服务质量而言具有十分普遍和重要的意义。本发明拟采用基于CPS技术的旅游景点自助服务方案来解决以上问题。CPS技术，中文译为信息物理系统，它是计算进程和物理进程的一个统一体，通过3C技术——计算(Computation)、通信(Communication)和控制(Control)达到人机交互接口实现和物理进程的交互，并使用网络化空间以远程的、可靠的、实时的、安全的、协作的方式操控一个物理实体。CPS的意义在于将物理设备联网，特别是连接到互联网上，使得物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能。CPS技术实现了计算、通信与物理系统的一体化设计，可以使系统更加的可靠、高效并且可以实时协同，从而具有重要而广泛的应用前景。它囊括了移动通信网络技术、传感器网络技术和RFID技术，其中，RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别，俗称电子标签，主要有三个部分组成：电子标签(Tag)，阅读器(Reader)和天线(Antenna)。RFID其主要核心部件是一个电子标签，通过相距几厘米到几米距离内传感器发射的无线电波，可以读取电子标签内储存的信息，识别电子标签代表的物品、人和器具的身份。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于信息物理系统和射频技术的信息交互方法，用来解决上述旅游过程中存在的一些实际问题，通过本方案对各种各样的旅游信息(可能包括旅游的资源、景点的介绍、游客的标识等等)做一个统筹，然后把统筹的结果进行优化处理，把处理完的数据再反馈给游客，从而使得旅游的过程变得更加的高效便捷，旅游的服务质量将得到提高。

技术方案：本方案基于CPS技术，通过RFID技术来对游客进行指导性的调度和安排，RFID系统的组成如图1所示。

首先给出几个定义：

电子标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。电子标签进入磁场后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(Active Tag，有源标签或主动标签)；阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

增强型电子标签：该标签是在普通的有源电子标签上加以改进，增加了一些新的功能：存储记忆功能，自动提醒功能，显示功能，输入功能，应急按钮，请求服务功能，具体如图2所示。

存储记忆功能：存储和读取一些有用信息。

自动提醒功能：收到提醒信息时对用户进行提醒。

显示功能：显示出接收到的信息。

输入输出功能：用户使用此功能输入或者输出一些有用信息。

应急按钮功能：此功能主要是用来向信息控制调度中心告知有人失散走丢寻求帮助。

请求服务功能：此功能的主要用途是当有服务请求时，信息控制调度中心会把有用的信息发送给使用该服务的用户。

阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式。

增强型手持阅读器：该增强型手持阅读器涵盖现有手持阅读器的所有功能并且对现有的手持阅读器加以改进，通过增加发射功率使其发送的信号所能传播的距离较远(达30-70米范围)，并且可以通过中继使得信号得以延续，同时该手持阅读器也具备输入信息和识别增强型电子标签的功能。

天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。

接收器(Receiver)：接收各阅读器(Reader)传送过来的信息，对某区域的所有阅读器的信息做一个汇总。

信息控制调度中心(control centre)：接收各区域的接收器(Receiver)传送过来的信息，并对所有的信息进行处理。

方法流程

基于信息物理系统和射频技术的信息交互方法的完整过程将具体描述如下：

步骤1)旅游公司提前对游客的身份证号或临时ID号(适用于未成年人)进行登记，将游客的信息和旅游的进程发送到旅游景点的信息控制调度中心并做好录入和登记工作，旅游景点将为每位游客制作一个唯一的增强型电子标签，每一个增强型电子标签和每个人的身份证号或临时ID号是一一对应的，进入景点前让游客将增强型电子标签佩戴在身上；

步骤2)团体旅游时，每个旅行团的导游将配备一个增强型手持的阅读器，事先把与所有团员一一对应的增强型电子标签(身份证号或临时ID号)输入进去并且把要集中的时间地点事先输入进去，导游若有特殊事件需要通知或提醒时(例如提醒更改集合的时间和地点)，可以把要更改的集中时间和地点输入到增强型手持阅读器，然后发射给该团的游客，当游客身上的电子标签接收到信号时会自动提醒游客并且显示出集合的时间地点；另外导游必须在进入景区之前把既定的旅游路线以及团员的总人数通过增强型手持阅读器发送到信息控制调度中心，信息控制调度中心检查该路线的人流量情况和资源使用情况来通知导游是否需要更改路线；

步骤3)在景区内安装固定式的阅读器，这些阅读器分散在景区里面的各个小景点或者重要场合，同时在各个小景点内部或者周边的饭店和宾馆都安装固定式的阅读器，通过天线扫描进入这些地方的游客的电子标签来统计这些地方的人流量；

步骤4)把这些布置好的阅读器进行区域划分，分别为field 1，field 2，field 3，…，field n，在这些区域分别再安装一个相应的接收器receiver 1，receiver 2，receiver3，…，receivern；

步骤5)当有游客进入某划分好的区域field i(i＝1，2，3…)时，其增强型电子标签将被阅读器捕获，阅读器将捕获的信息传送给该区域相应的接收器receiver i，其过程如图3所示，receiver i将收集到的信息传送给景区的信息控制调度中心，该过程如图4所示；信息控制调度中心和各接收器之间以及接收器和各阅读器(包括增强型手持阅读器)之间均采用传统的无线通信方式(例如IEEE 802.11协议)进行通信；

步骤6)信息控制调度中心把各个区域的接收器传送过来的信息进行归类处理，然后将各地方的人数统计好并进行合理的分流，对各区域制定不同的分流方案，比如统计出景区内各个饭店，宾馆，展馆，小景点，空闲的休息区等资源信息。其中，在信息控制调度中心对人流进行管理和协调主要通过人工的方式，即当信息控制调度中心接收到各个接收器发送过来的信息时，对每个景点，饭店，宾馆等统计好的人流量以及资源使用情况进行对比，然后对各个区域进行合理的规划和分流，再把各个区域的分流方案发送到每个区域相应的接收器，再由接收器发送给该区域的固定式阅读器和导游的增强型手持阅读器，最后这些阅读器将这些方案发送给该区域的游客的增强型电子标签。电子标签将会显示或提示对游客有用的信息，从而使游客可以迅速准确的找到离自己最近的而且相对人比较少的饭店、宾馆、展馆、小景点和空闲的休息区等资源，且游客可根据自己的需要按增强型电子标签上的请求服务按钮来得到上述信息进行更新；

步骤7)在各小景点内安装固定式阅读器，当有游客进入该区域被阅读器扫描到时将自动启动事先录好的景点介绍的语音，为游客进行景点介绍，直到全段语音播放完毕后结束，如果再扫描到有游客进入即再次启动录音进行介绍；

步骤8)当有游客在景区内走散时，主要分两种情况：团员走散和小孩走丢；团员如果在景区内走散，他们的亲友只需按一下佩戴在他们身上的增强型电子标签上的应急按钮，信息控制调度中心收到应急信号后，先确定这些应急信号的位置，并且该位置信息会显示在信息控制调度中心的屏幕的电子地图上，然后把这些走散的人的位置信息通过阅读器再回送给这些按应急按钮的游客，最终这些走散的人的位置信息会显示在寻访亲友的增强型电子标签上；小孩走丢也可以采用上述方案，但是当小孩不懂得按应急按钮时，家长可以把小孩的临时ID号输入进增强型电子标签然后再按应急按钮，信息控制调度中心接收到信号后再对与这个临时ID号对应的增强型电子标签通过阅读器进行定位并在电子地图上显示，然后把定位到的位置信息发送给家长，该过程如图5所示。

有益效果：本发明提出了一种基于信息物理系统和射频技术的信息交互方法，该方法相比于现有的方案具有如下优势：

(1)目前国内还没有针对提高旅游服务质量方面的高技术方案，本方案填补了这个空白，为游客实实在在的解决了在旅游过程中碰到的一些令人头疼的问题，具有较好的实践意义。

(2)本方案的体系结构简单明了，各模块分工明确，这为该方案的可信性和健壮性奠定了良好的基础。

(3)本方案采用的RFID技术具有如下几点好处：第一，可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体；第二，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息；第三，可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读。

附图说明

图1是RFID的系统组成示意图，

图2是增强型电子标签组成示意图，

图3是区域阅读器识别增强型电子标签的通信原理图，

图4是接收器将标签信息传送给信息控制调度中心的通信原理图，

图5是通过RFID系统定位和寻找失散人员的通信原理图。

具体实施方式

下面以2010年5月1日在上海举行的世博会为例，把以上的方案具体运用到上海世博会当中，一个旅游团A即将进入世博园参观，旅游团当中有团员B，C，D，E，F，H，其中B，C是情侣，D，E，F是一家人，D是爸爸，E是妈妈，F是小孩，H是一位老人，G是导游，具体步骤如下：

步骤1)在进入世博会园区之前旅游公司先对旅游团A的每位游客B，C，D，E的身份证号和F的临时ID号进行登记，然后把每人的身份信息输入到各自对应的增强型电子信息标签，使游客和增强型电子标签形成一一对应，让他们佩戴在身上；给导游G配备一个增强型手持阅读器，事先把与所有团员一一对应的增强型电子标签(身份证号或临时ID号)输入进去并且把要集中的时间地点事先输入进去，并且在进入世博园区之前先把旅游路线和团员人数输入到增强型手持阅读器中通过IEEE 802.11协议发送给信息控制调度中心，稍后信息服务中心传来消息到增强型手持阅读器，显示由于这条路线人流量过大，信息控制调度中心重新制定了一条新的世博园旅游路线发送到了导游G的手持阅读器；

步骤2)在旅游团A集体参观了一些景点后，导游G宣布自由活动，在参观景点的同时，团员们的增强型电子标签被各个景点的阅读器扫描到时，固定式阅读器会自动把扫描的信息发送到信息控制调度中心用于统计人流量；

步骤3)团员D，E，F是一家人，所以结伴而行；他们分别去了中国馆，日本馆，韩国馆等，当他们进入这些馆时身上的增强型电子标签被这些馆的固定式阅读器扫描到时，电脑将自动启动事先录好的景点介绍的语音直至整段录音播放结束后停止；若再有游客例如B进入，录音播放完结之后才能重新播放；

步骤4)此时到中午了，D，E，F准备吃午饭，爸爸D看了身上的增强型阅读器显示距离这80米的麦当劳人很多，距离这100米的肯德基和120米的永和豆浆人比较少，并且路线也显示了出来，爸爸决定去肯德基，然后全家就沿着显示出来的路线去了肯德基用餐；

步骤5)团员D，E，F吃完午饭后继续游览，在参观德国馆时，小孩F走丢了，爸爸D发现小孩走丢后立即按了一下增强型电子标签上的应急按钮，但是小孩F不懂得如何按应急按钮，所以信息控制调度中心不能对小孩进行定位，并发送提醒信息到爸爸D的增强型电子标签通知爸爸D输入小孩F的临时ID号，然后爸爸D把小孩F的临时ID号输入到增强型电子标签后又按了应急按钮。信息服务中心收到小孩F的临时ID号后立即将其输入电脑，小孩F的增强型电子标签被法国馆区域的固定阅读器扫描到，然后显示在信息控制调度中心大屏幕的电子地图上，信息控制调度中心把这些信息发送到爸爸D的增强型电子标签上，爸爸D根据增强型电子标签显示的路线立即去法国馆找到了小孩F。

步骤6)团员B，C在旅游时也走散了，他们都按了各自身上的增强型电子标签的应急按钮，此时他们的增强型电子标签被该区域的固定阅读器扫描到后显示在信息控制调度中心大屏幕的电子地图上，工作人员把两个人的具体位置都发送给这两个人，当团员B，C的增强型电子标签接收到信息后，按照上面的提示信息很快的找到了对方。

步骤7)团员H由于年龄大，参观没多久就感觉比较累，于是他按了一下增强型电子标签的请求服务按钮并录入需求，信息控制调度中心收到这个请求后将此时离他最近的且人流量较少的休息区、景点等所有信息发送到增强型电子标签上，H在显示出来的信息中找到了最近的休息区，并沿着提供的路线，团员H很快找到了休息区；

步骤8)一天的旅游即将结束，此时出现了突发事件，由于场馆检修返程时间突然提前，导游G提前30分钟把要更改后的集合的时间地点通过增强型手持阅读器发送给团员B，C，D，E，F，H，在发送过程中可能通过中继器延续了信号，团员们身上的增强型电子标签接收到后提醒团员并显示出集合的时间和地点，并都按时的到达了要集中的区域。

Claims (1)

1.一种基于信息物理系统和射频技术的信息交互方法，其特征在于将CPS和RFID技术运用在旅游当中，提供了功能强大的信息服务平台，提高旅游的质量，该方案的具体过程如下：

步骤1)旅游公司提前对游客的身份证号或临时ID号进行登记，将游客的信息和旅游的进程发送到旅游景点的信息控制调度中心并做好录入和登记工作，旅游景点将为每位游客制作一个唯一的增强型电子标签，每一个增强型电子标签和每个人的身份证号或临时ID号是一一对应的，进入景点前让游客将增强型电子标签佩戴在身上；

步骤2)团体旅游时，每个旅行团的导游将配备一个增强型手持的阅读器，事先把与所有团员一一对应的增强型电子标签输入进去并且把要集中的时间地点事先输入进去，导游若有特殊事件需要通知或提醒时，把要更改的集中时间和地点输入到增强型手持阅读器，然后发射给该团的游客，当游客身上的电子标签接收到信号时会自动提醒游客并且显示出集合的时间地点；另外导游必须在进入景区之前把既定的旅游路线以及团员的总人数通过增强型手持阅读器发送到信息控制调度中心，信息控制调度中心检查该路线的人流量情况和资源使用情况来通知导游是否需要更改路线；

步骤3)在景区内安装固定式的阅读器，这些阅读器分散在景区里面的各个小景点或者重要场合，同时在各个小景点内部或者周边的饭店和宾馆都安装固定式的阅读器，通过天线扫描进入这些地方的游客的电子标签来统计这些地方的人流量；

步骤4)把这些布置好的阅读器进行区域划分，分别为field 1，field 2，field3，…，field n，在这些区域分别再安装一个相应的接收器receiver 1，receiver 2，receiver 3，…，receiver n；

步骤5)当有游客进入某划分好的区域field n时，其增强型电子标签将被阅读器捕获，阅读器将捕获的信息传送给该区域相应的接收器receiver n，receivern将收集到的信息传送给景区的信息控制调度中心；信息控制调度中心和各接收器之间以及接收器和各阅读器之间均采用传统的无线通信方式进行通信；

步骤6)信息控制调度中心把各个区域的接收器传送过来的信息进行归类处理，然后将各地方的人数统计好并进行合理的分流，对各区域制定不同的分流方案，统计出景区内各个饭店，宾馆，展馆，小景点，空闲的休息区等资源信息，其中，在信息控制调度中心对人流进行管理和协调主要通过人工的方式，即当信息控制调度中心接收到各个接收器发送过来的信息时，对每个景点，饭店，宾馆等统计好的人流量以及资源使用情况进行对比，然后对各个区域进行合理的规划和分流，再把各个区域的分流方案发送到每个区域相应的接收器，再由接收器发送给该区域的固定式阅读器和导游的增强型手持阅读器，最后这些阅读器将这些方案发送给该区域的游客的增强型电子标签；电子标签将会显示或提示对游客有用的信息，从而使游客可以迅速准确的找到离自己最近的而且相对人比较少的饭店、宾馆、展馆、小景点和空闲的休息区等资源，且游客可根据自己的需要按增强型电子标签上的请求服务按钮来得到上述信息进行更新；

步骤7)在各小景点内安装固定式阅读器，当有游客进入该区域被阅读器扫描到时将自动启动事先录好的景点介绍的语音，为游客进行景点介绍，直到全段语音播放完毕后结束，如果再扫描到有游客进入即再次启动录音进行介绍；

步骤8)当有游客在景区内走散时，主要分两种情况：团员走散和小孩走丢；团员如果在景区内走散，他们的亲友只需按一下佩戴在他们身上的增强型电子标签上的应急按钮，信息控制调度中心收到应急信号后，先确定这些应急信号的位置，并且该位置信息会显示在信息控制调度中心的屏幕的电子地图上，然后把这些走散的人的位置信息通过阅读器再回送给这些按应急按钮的游客，最终这些走散的人的位置信息会显示在寻访亲友的增强型电子标签上；小孩走丢也可以采用上述方案，但是当小孩不懂得按应急按钮时，家长可以把小孩的临时ID号输入进增强型电子标签然后再按应急按钮，信息控制调度中心接收到信号后再对与这个临时ID号对应的增强型电子标签通过阅读器进行定位并在电子地图上显示，然后把定位到的位置信息发送给家长。

Images