基于物聯(lián)網(wǎng)的旅游向?qū)到y(tǒng)技術(shù)研究?

王西鋒，張曉孿，白 帥

（寶雞文理學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系，寶雞721016）

基于物聯(lián)網(wǎng)的旅游向?qū)到y(tǒng)技術(shù)研究?

王西鋒，張曉孿，白 帥

（寶雞文理學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系，寶雞721016）

近年來，國內(nèi)自助旅游市場(chǎng)發(fā)展很快，因而基于物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)一款旅游向?qū)到y(tǒng)很有必要。系統(tǒng)由手持設(shè)備模塊和景點(diǎn)模塊組成，以ARM9和MSP430F149為硬件核心，控制nRF24L01射頻芯片實(shí)現(xiàn)短距離無線傳輸和景點(diǎn)的自動(dòng)觸發(fā)功能，在嵌入式操作系統(tǒng)上顯示圖形用戶界面并進(jìn)行相關(guān)操作。測(cè)試表明：系統(tǒng)可以給景點(diǎn)的自助游客帶來很大便利。

物聯(lián)網(wǎng)；自助旅游；手持設(shè)備；射頻

1 引 言

目前，傳統(tǒng)的參團(tuán)跟隨導(dǎo)游游覽景點(diǎn)的模式已不能滿足人們多元化的出游需求。事實(shí)上，游客更愿意按照個(gè)人的意愿自主選擇旅游方式，因而具有較大自主性的自助旅游，作為一種新的旅游模式得到迅速發(fā)展，被越來越多的游客和景點(diǎn)所接受。然而，在旅游過程中，如果游客對(duì)景區(qū)不了解或了解不足，就不能合理安排個(gè)人的旅游路線，餐飲、住宿、行程都可能出現(xiàn)問題?？紤]到自助旅游中可能會(huì)遇到的這些問題，為了給游客提供更好的旅游環(huán)境，以金絲峽旅游景區(qū)為例，基于物聯(lián)網(wǎng)來設(shè)計(jì)旅游向?qū)到y(tǒng)以幫助游客自助旅游。

2 系統(tǒng)功能分析與關(guān)鍵技術(shù)

2.1 系統(tǒng)功能分析

系統(tǒng)主要功能是為游客推薦景區(qū)旅游線路，詳細(xì)介紹沿途重要景點(diǎn)，提供各種旅游服務(wù)信息。經(jīng)過對(duì)眾多旅游景區(qū)的考察和分析，旅游向?qū)到y(tǒng)應(yīng)該具有以下功能：

（1）提供景區(qū)景點(diǎn)介紹：游客可以通過手持設(shè)備了解景點(diǎn)相關(guān)信息，了解并選擇旅游路線，在沒有導(dǎo)游的情況下也能順利旅游；

（2）自動(dòng)觸發(fā)功能：當(dāng)游客拿著手持設(shè)備接近旅游景點(diǎn)時(shí)，基于物聯(lián)網(wǎng)的手持設(shè)備會(huì)自動(dòng)提示當(dāng)前景點(diǎn)的信息，當(dāng)離開景點(diǎn)一定距離時(shí)，自動(dòng)提示的景點(diǎn)信息會(huì)消失；

（3）提供景區(qū)的相應(yīng)服務(wù)信息，如地圖信息，游客所處位置，手持設(shè)備上可以查詢景區(qū)的服務(wù)，如交通，餐飲，救助等；

（4）系統(tǒng)維護(hù)：管理員可根據(jù)景區(qū)的信息變化來更改數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存放在手持設(shè)備上。因此，修改過后的數(shù)據(jù)庫（TravelGuid.db）要更新到手持設(shè)備上。

2.2 系統(tǒng)使用的主要技術(shù)

Qt Creater跨平臺(tái)編譯器，奇趣科技開發(fā)的跨平臺(tái)C＋＋圖形用戶界面應(yīng)用程序開發(fā)框架，易于擴(kuò)展且允許組件編程，模塊化程度高，可重用性好，有豐富的API函數(shù)，一般用作嵌入式系統(tǒng)UI開發(fā)的首選工具。IAR Embedded Workbench，是一個(gè)高性能的C／C＋＋編譯器和調(diào)試器的工具套件，應(yīng)用基于8位，16位和32位微控制器和微處理器。交叉編譯技術(shù)，可以在一個(gè)平臺(tái)上生成另一個(gè)平臺(tái)上的可執(zhí)行代碼，利用Linux進(jìn)行交叉編譯，最終實(shí)現(xiàn)程序能在ARM芯片上運(yùn)行［1］。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

系統(tǒng)運(yùn)行平臺(tái)使用MSP430F149和nRF24L01，ARM920t核心的S3C2440開發(fā)板，開發(fā)平臺(tái)使用IAR For MSP430，Qt Creater，采用Qt Creater制作的圖形界面，界面友好且支持觸屏。系統(tǒng)的主要通信設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)主通信圖

3.2 數(shù)據(jù)庫選擇和設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用SqLite數(shù)據(jù)庫，它是一款輕型數(shù)據(jù)庫，遵守ACID的關(guān)聯(lián)式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，占用資源非常低，支持各種主流操作系統(tǒng)，能和很多程序語言（如Tcl、C＃、PHP、Java）結(jié)合。系統(tǒng)為每個(gè)景點(diǎn)分配有唯一的ID，每個(gè)景點(diǎn)都有名稱和詳細(xì)介紹。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 景點(diǎn)表

3.3 手持設(shè)備設(shè)計(jì)

手持設(shè)備以天嵌公司的S3C2440開發(fā)板（TQ 2440）為控制中心，采用ARM920t內(nèi)核、32位微控制器、RISC精簡(jiǎn)指令集，支持QT GUI界面，符合系統(tǒng)開發(fā)要求。TQ2440上連有LCD屏、射頻等模塊，手持設(shè)備的圖形用戶界面由LCD屏幕顯示，給用戶提供簡(jiǎn)單的操作；TQ2440通過nRF24L01來接收由景點(diǎn)模塊發(fā)射的ID，并通過ID來查詢景點(diǎn)，將內(nèi)容顯示在LCD屏幕上。

3.4 景點(diǎn)模塊設(shè)計(jì)

景點(diǎn)模塊采用MSP430F149芯片作為MCU，控制nRF24L01射頻芯片發(fā)射當(dāng)前景點(diǎn)ID。在景點(diǎn)模塊配有感知范圍為20m左右的NRF24L01射頻模塊，它是一款工作在2.4到2.5GHz通用ISM頻段的采用3.3V供電的低功耗單片無線收發(fā)器芯片。無線收發(fā)器包括頻率發(fā)生器、SchockBurst模式控制器，功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)節(jié)器、解調(diào)器。通過射頻模塊主要與景點(diǎn)射頻的交互來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)站，射頻模塊輔助GPS來實(shí)現(xiàn)精確定位。

系統(tǒng)采用無線射頻進(jìn)行通信，每個(gè)景點(diǎn)配備一個(gè)射頻，用來發(fā)送本景點(diǎn)的ID。當(dāng)游客的手持設(shè)備接近景點(diǎn)時(shí)，會(huì)根據(jù)景點(diǎn)發(fā)送過來的ID自動(dòng)判斷出景點(diǎn)名稱，在手持設(shè)備上會(huì)根據(jù)景點(diǎn)的ID來檢索數(shù)據(jù)庫，然后在手持設(shè)備上顯示當(dāng)前景點(diǎn)的名稱和相關(guān)信息。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 Linux開發(fā)環(huán)境的搭建

在X86 PC機(jī)上安裝Vmware Station虛擬機(jī)來建立linux環(huán)境，在linux上安裝QT Creator，QT Embedded ARM交叉編譯環(huán)境，實(shí)現(xiàn)linux ARM環(huán)境的搭建。系統(tǒng)選擇Qt／Embedded開發(fā)系統(tǒng)的圖形用戶界面［2-3］。

4.2 手持設(shè)備的程序?qū)崿F(xiàn)

4.2.1 驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)

手持設(shè)備模塊的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)用來控制nRF24L01射頻芯片來接收景點(diǎn)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。由于TQ 2440與nRF24L01通過SPI接口通信，可以將nRF24L01芯片看作字符驅(qū)動(dòng)，并將射頻芯片設(shè)置為接收模式，每當(dāng)有數(shù)據(jù)發(fā)送過來，都將數(shù)據(jù)暫時(shí)保存在linux內(nèi)核中，然后將其復(fù)制到應(yīng)用程序中［4］。主要代碼如下：

4.2.2 手持設(shè)備UI的程序?qū)崿F(xiàn)

在手持設(shè)備上設(shè)計(jì)有系統(tǒng)主界面，查找界面，菜單界面，幫助界面，地圖界面，管理界面等。主界面為用戶提供系統(tǒng)引導(dǎo)信息，如有觸發(fā)到景點(diǎn)模塊，主界面會(huì)自動(dòng)彈出提示框并顯示當(dāng)前景點(diǎn)名稱；如游客按下提示框，就會(huì)在查找界面中顯示當(dāng)前景點(diǎn)的詳細(xì)信息；菜單界面主要為用戶提供景區(qū)的景點(diǎn)信息，用戶可以了解到本景區(qū)的主要信息并幫助用戶確定旅游路線；管理界面進(jìn)行景區(qū)的數(shù)據(jù)庫管理；幫助界面包括景區(qū)服務(wù)、餐飲、交通等。

手持設(shè)備的UI程序設(shè)計(jì)采用多線程方式，開始時(shí)主線程初始化變量，然后創(chuàng)建子線程來讀取驅(qū)動(dòng)程序的數(shù)據(jù)，如果子線程讀取到新數(shù)據(jù)，將新數(shù)據(jù)發(fā)送到主線程中，如果沒有新數(shù)據(jù)，那么繼續(xù)等待新數(shù)據(jù)。當(dāng)主線程接收到由子線程發(fā)送來的數(shù)據(jù)后，會(huì)查詢數(shù)據(jù)庫并將查詢到的信息顯示在主界面上。具體程序流程如圖2所示。

圖2 程序流程圖

手持設(shè)備的UI設(shè)計(jì)采用QT Creater為編譯器，代碼設(shè)計(jì)如下：

在主界面中設(shè)計(jì)有當(dāng)前時(shí)間顯示，可以為游客提供精確的時(shí)間服務(wù)。具體代碼如下：

當(dāng)主界面的Tips按鈕被按下后，會(huì)切換到查找界面，用來顯示查詢結(jié)果。代碼如下：

實(shí)現(xiàn)的效果如圖3、圖4所示。

圖3 查詢景點(diǎn)實(shí)際效果

圖4 景點(diǎn)信息顯示

主界面上還設(shè)有旅游路線，游客們可根據(jù)自己喜好來決定旅游線路，代碼設(shè)計(jì)如下［5-6］：

最終實(shí)現(xiàn)的效果如圖5所示。

圖5 旅游線路設(shè)計(jì)

4.3 景點(diǎn)模塊的程序?qū)崿F(xiàn)

景點(diǎn)模塊使用MSP430控制nRF24L01芯片發(fā)送當(dāng)前景點(diǎn)的ID，需要將芯片設(shè)置為發(fā)送模式，對(duì)NRF20L01讀寫主要是通過SPI總線來實(shí)現(xiàn)的，其中的MOSI和MISO分別對(duì)應(yīng)對(duì)SPI總線的讀與寫。射頻接收函數(shù)主要代碼如下［5-6］：

主函數(shù)初始化MSP430F149的一些引腳口，并設(shè)計(jì)一個(gè)死循環(huán)來不停的發(fā)送景點(diǎn)ID。關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)代碼如下：

5 結(jié)束語

系統(tǒng)的開發(fā)是為了滿足目前各景區(qū)日益增長(zhǎng)的自助旅游需求，在為游客提供方便的同時(shí)促進(jìn)景點(diǎn)自助旅游的發(fā)展。系統(tǒng)設(shè)計(jì)以金絲峽景區(qū)自助旅游為例，基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了游客手持設(shè)備和景點(diǎn)信息發(fā)送功能，基本滿足了自助游客的需要，也可以推廣到其他旅游景區(qū)。目前，系統(tǒng)功能還有待進(jìn)一步完善：如在景點(diǎn)模塊還可以設(shè)計(jì)火災(zāi)報(bào)警和溫度、濕度的采集等功能，這將在下一步工作中完成。

［1］劉軍芳，李眾立，胡和智.基于s3c2410開發(fā)板的Boot Loader的啟動(dòng)分析［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2006，22（17）：201-203.

［2］邱娜靈，蔣朝根.嵌入式Linux下的USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)［J］.電子元器件應(yīng)用，2009，11（6）：41-43.

［3］張歡慶.基于ARM處理器的嵌入式Linux系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.天津：天津師范大學(xué)，2013.

［4］李敏杰，昂志敏，文建闊，李耀.基于Linux的便捷式移動(dòng)終端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)工程，2013，39（5）：309-314.

［5］王延華，岳林.短距離無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)［J］.機(jī)械工程與自動(dòng)化，2009（5）：33-36.

［6］吳子平.基于QT的嵌入式GUI技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)［D］.荊州：長(zhǎng)江大學(xué)，2012.

Research of Travel Guide System Base on Internet of Things

WANG Xi-feng，ZHANG Xiao-luan，BAIShuai
（Department of Computer Science，Baoji College of Arts＆Science，Baoji721016，China）

In recent years，the domestic self-tourism market has developed rapidly，it is necessary to develop a tourist guide system based on internet of things.The system，using ARM9 and MSP430F149 as the hardware core，is composed of the handlemodule and the sightmodule，and controls nRF24L01 RF chip to achieve the functions of short-distance wireless transmission and auto sight trigger.It displays the graphical user interface in the embedded operating system and conducts related operations.The test results show that the system provides the great convenience for the self-help tourists.

Internet of Things；Self Travel；Handheld Device；Radio Frequency

10.3969／j.issn.1002-2279.2014.05.018

TP391

：B

：1002-2279（2014）05-0063-04

寶雞市科學(xué)技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2013R1-6）

王西鋒（1978-），男，陜西渭南人，副教授，碩士，主研方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究。

2014-01-21