1 引言  

　　最近幾年，RFID(Radio Frequency Identification, 無線射頻識別技術)被廣泛的利用在各方面，其中應用最多的是在物流追蹤，倉庫管理等方面。國內在最近幾年才開始注意到RFID這項科技的影響，雖然已在大力推廣，但大多數(shù)是以產業(yè)應用為主，很少將RFID應用在人們的生活環(huán)境上。另一方面，現(xiàn)在越來越多的移動設備都提供了無線上網(wǎng)功能，也有越來越多的地方開始設置無線網(wǎng)絡基站以提供無線上網(wǎng)服務。移動設備與無線網(wǎng)絡的結合將帶給生活更多便利，不管在何處都能夠連線作業(yè)或取得信息。目前最新行動裝置例如第三代行動電話、PDA、Notebook也朝著支持 Wireless LAN上網(wǎng)發(fā)展。同時，已經(jīng)有很多款移動智能終端提供了RFID讀寫器配件，可以方便的將RFID技術和智能終端的無線網(wǎng)絡服務相結合。  

　　現(xiàn)階段，在博覽會及博物館等地方采用的導覽服務大概分為如下兩種方式：  

　　1. 用錄音帶的語音導覽。它的優(yōu)點是參觀者可自由走動，選擇本身有興趣的展品或展區(qū)參觀學習。但由于儲存容量的限制，當參觀者想多獲取比較感興趣的展品的一些相關知識時，其往往無法提供較全面的知識，且互動性不足，加之體積龐大，難吸引小朋友使用。此外，聽障朋友們也無法享受語音導覽的解說方式。  

　　2. 解說員導覽方式。它由一名解說員帶領一群參觀者重點式地解說重要的文物或景點，其優(yōu)點為可以即問即答，但是參與的參觀者必須亦步亦趨地跟隨解說員，且須凝神注意聆聽解說，給參觀者在學習中造成不便，且解說人員的數(shù)目有限，加之培養(yǎng)專業(yè)解說人員需要花費大量的人事開銷，非常不符合經(jīng)濟效應。  

　　考慮到當前存在的問題，本文提出使用PDA與無線網(wǎng)絡并結合RFID技術開發(fā)出一套運行在移動終端的導覽系統(tǒng)。該系統(tǒng)在服務器端建立相關導覽場景的文字、圖片、語音以及視頻介紹數(shù)據(jù)庫，以網(wǎng)站形式提供專門面向移動設備的訪問服務。移動設備終端通過其附帶的RFID讀寫器，得到相關展品的EPC編碼后，可以根據(jù)用戶需要，訪問服務器網(wǎng)站并得到該展品的文字、圖片語音或者視頻介紹等相關數(shù)據(jù)。  

　　該系統(tǒng)的優(yōu)點在于：一、系統(tǒng)采用RFID設備，可以自動識別展品，操作方便；二、系統(tǒng)使用移動設備和無線網(wǎng)絡，可以隨參觀者自由移動，為參觀者提供最新的信息以及最多元的服務。三、系統(tǒng)服務器采用網(wǎng)絡三層架構代替通常用在RFID實現(xiàn)中的C/S結構，減輕了數(shù)據(jù)庫存取的負載，平衡了網(wǎng)絡流量。  

2   系統(tǒng)結構與功能  

　　該系統(tǒng)的應用場景如圖1。系統(tǒng)采用的智能終端為惠普iPAQ hx2400系列的PDA。使用者通過智能移動終端上的RFID讀寫設備，可以在參觀的同時，隨時讀取展館地圖以及展品上附有的RFID標簽，然后選擇相關服務。該服務請求通過在參觀地設置的無線網(wǎng)絡基站接入點（Access Point，AP）通過無線網(wǎng)絡發(fā)送到后臺服務器。后臺服務器在接到相關請求后，讀取數(shù)據(jù)庫，并將獲取的文字、圖片、聲音以及視頻資料展現(xiàn)給使用者。  

圖1 基于RFID的智能終端導覽系統(tǒng)應用場景  

　　系統(tǒng)采用基于internet的三層架構模型。第一層為客戶端web瀏覽器，第二層為web服務器，第三層為數(shù)據(jù)庫服務器，用戶通過客戶端web瀏覽器訪問web服務器，提交服務請求，web 服務器通過ADO.NET與數(shù)據(jù)庫進行連接，向數(shù)據(jù)庫服務器提出請求后，再將數(shù)據(jù)庫服務器的處理結果提交給客戶端瀏覽器，供用戶查看。  

　　采用這樣的架構改進了傳統(tǒng)的C/S結構的缺點，除減輕了系統(tǒng)管理人員的維護量，更減輕了后端數(shù)據(jù)庫存取的負載，平衡了整個網(wǎng)絡流量。同時由于使用移動設備和無線網(wǎng)絡接入技術，導覽系統(tǒng)更加靈活易用。  

3  系統(tǒng)實現(xiàn)  

    該系統(tǒng)分為兩部分開發(fā)，PDA端子系統(tǒng)和服務器端子系統(tǒng)。整體架構如圖2。在整個系統(tǒng)中，只有RFID標簽的傳送是通過在PDA和服務器端建立Socket連接進行傳送，其他的文字、圖片、音頻和視頻文件的瀏覽都通過Web服務的方式進行。這樣既保證了標簽傳送的效率也能有效的平衡服務器的負載，具體的實現(xiàn)方法接下來會進行詳細介紹。  

圖2 智能終端導覽系統(tǒng)架構圖

3.1 智能終端子系統(tǒng) 

　　在PDA端，主要分為讀寫器管理模塊和Socket服務器模塊，分別負責標簽信息的讀取和標簽信息的傳送。利用智能終端提供的小型數(shù)據(jù)庫作為標簽的緩存，使用智能終端自帶的web瀏覽器登錄服務器獲取相關服務。 

　　讀寫器管理模塊進行相關讀寫器參數(shù)的配置，服務的啟動工作。在讀寫器參數(shù)配置模塊中，為了屏蔽不同種類讀寫器之間的差異，采用了經(jīng)典設計模式中的工廠模式。首先創(chuàng)建一個抽象工廠，當使用者選取不同讀寫器類型時，由工廠自動決定返回對應種類讀寫器的實例并將該實例返回。接下來可以采用統(tǒng)一的父類接口調用讀寫器實例提供的方法，并不需要知道具體使用的是哪一個子類，從而實現(xiàn)了讀寫器的兼容功能。 

圖3 讀寫器管理模塊界面 

    該模塊中提供的服務有兩個。其一，負責啟動讀寫器，讀取周圍的標簽信息，并將讀到的標簽存入PDA數(shù)據(jù)庫中緩存。其二，開啟Socket監(jiān)聽線程，啟動 TCP監(jiān)聽。負責TCP監(jiān)聽的守護程序在一個單獨的線程中運行。該線程主要負責建立TCP連接，打開TCP監(jiān)聽，當收到需要提供標簽信息的請求后，建立另一個線程，讀取標簽并使用已建立的TCP連接，將標簽信息返回給發(fā)出請求的機器。示意圖如下（實線為監(jiān)聽線程，虛線為讀取標簽線 ）

圖4.PDA端多線程工作模式說明 

3.2 服務器端子系統(tǒng) 

　　在服務器子系統(tǒng)的設計分為三層，數(shù)據(jù)庫管理模塊，業(yè)務處理模塊，Web UI模塊以及一個用于與智能終端通信的Socket客戶端。 

　　數(shù)據(jù)庫管理模塊在最底端，負責數(shù)據(jù)庫的讀取，寫入及異常處理等操作。 

　　業(yè)務處理模塊，主要負責進行數(shù)據(jù)庫內的表到對應的類的轉化，便于在用戶界面層進行數(shù)據(jù)的輸入和查詢的工作。 

　　Web UI模塊包含兩個部分。一個是提供給后臺管理者進行文字、圖片、音頻以及視頻數(shù)據(jù)錄入的管理系統(tǒng)網(wǎng)站，這和普通的網(wǎng)站開發(fā)類似。另外一個是用于智能終端訪問的移動網(wǎng)站。該網(wǎng)站為使用者提供介紹性文字和導覽服務。當進入導覽服務時，用戶通過點擊開始掃描按鈕，啟動服務器端的Socket客戶端。 

　　Socket客戶端負責與用戶使用的 PDA建立Socket連接，請求PDA端Socket服務器線程開啟讀寫器、讀取標簽并返回標簽信息。當服務器端的Socket客戶端得到相應的標簽信息后，返回給移動Web服務器。移動Web服務器再通過業(yè)務處理模塊調用數(shù)據(jù)庫管理模塊讀取該標簽對應展品的文字和圖片信息，以網(wǎng)頁的形式提供。同時，該頁面還有音頻和視頻的調用按鈕，如果用戶需要，可以點擊這些按鈕。這樣會開啟智能終端的音頻視頻播放軟件，如Windows Media Player進行播放。由于在提供這些服務時候，采用的是BS的系統(tǒng)結構，免去了考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)募毠?jié)，大大提高了開發(fā)效率。 

4   結論 

　　本文討論了一個基于RFID技術的智能終端導覽系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)過程。系統(tǒng)分為兩部分，服務器端主要采用了ASP.NET和C#編程語言，PDA端應用程序采用.NET的智能設備開發(fā)平臺和C#編程語言，涉及到對數(shù)據(jù)庫的操作和智能設備端讀寫器的管理、標簽的讀取、傳送，同時使用了C/S和B/S兩種結構分別用于標簽的傳送和數(shù)據(jù)的傳送，并且在討論中對兩種方法的優(yōu)劣進行了比較。現(xiàn)有的系統(tǒng)可以為大型展會和博覽會的場館建設提供新的思路。由于采用了無線組網(wǎng)技術，免去了在展會場地布置網(wǎng)線的時間和資金的投入，同時也為使用者提供了更加自由和人性化的服務。 

　　現(xiàn)有的系統(tǒng)還有很大的擴展空間，如后期可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫中記錄的展品查詢記錄分析出哪類展覽更加吸引觀眾，以及可以利用接入RFID的智能終端進行人員定位等服務。 


參考文獻： 

1．（美）Chris Hart, John Kauffman：ASP.NET 2.0入門經(jīng)典[M]，張楚雄、高猛譯，第四版，北京，清華大學出版社，2006年 

2．（美）Steve John Metsker ：C# 設計模式[M]，顏炯譯，中國電力出版社，2005年 

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4．RFID 相關標準，http://www.epcglobalinc.org/home