基于RFID技术的科技馆导览系统研究

摘 要 基于中国科技馆RFID电子门票的应用，对基于RFID技术的科技馆导览系统进行研究。针对目前导览系统个性化服务不足、数据与信息整合度低、人机交互方式单一、科普性不够等缺点，提出了基于RFID技术的科技馆导览系统的设计原则和解决方案，以期拓展科技馆导览系统的个性化服务模式，加强对观众参观过程的引导，提升观众的参观品质。

关键词 RFID技术；导览系统；科技馆

中图分类号TP39 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2015）133-0129-04

Research on the science and technology museum navigation system based on Radio Frequency Identification technology

Wang Shanshan

China Science and Technology Museum，Beijing 100012

Abstract This paper analyzes the problems related to the science and technology museum navigation system， and provides a solution for navigation system based on RFID technology， in order to develop personalized service model of the system， strengthen the guidance to the visitors， and improve the quality of the visiting.

Key words RFID； navigation system； science and technology museum

目前，我国科技馆领域中常见的导览方式多为参观手册、展区示意图或多媒体装置等，在导览方面起到了较好的辅助作用，但也存在着难以满足观众个性化需求、对展项信息介绍有限、人机交互性单一，以及趣味性、科普性不足等情况。

鉴于中国科技馆采用了RFID门票系统，为导览系统实现个性化服务及新的人机交互形式提供了基础和平台。因此，本研究基于RFID技术展开，利用RFID技术的读取方便快捷、识别速度快、动态实时通信和安全性能高等技术特点，开发新的导览系统，为观众提供全方位、个性化的导览服务，进而拓展和增强观众的参观

体验。

1 国内外基于RFID技术的应用研究现状

RFID技术经过不断发展，已日趋成熟，在国内外众多领域得到了广泛应用，积累了较为丰富的研究与实践成果，形成了一定的经验模式和成功案例。

1.1 RFID技术特性与发展

无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术是一项已有约60余年历史的技术，1950年代二次大战期间，英国便将此项技术应用于战机的敌我辨识上，后来美国政府透过Los Alamos 科学实验室将RFID技术转移到民间。1980年代中期，TI与Motorolla开始量产低频的RFID标签（Tag），1999年MIT成立Auto-IDCenter，发展高频的技术与标准。这项技术的特点就是可以透过无线方式来辨识标签内的资料，标签内具有独一无二的号码，非常适合用来作为特定物品的标识。RFID具备有：无方向性限制读取资料；辨识距离长；辨识速度快；辨识正确性高；具读/写功能，资料记忆量大；安全性高；寿命长；标签穿透性佳与可在恶劣环境操作等数种优点。[1]

RFID技术依靠无线电波进行信息采集、传输和控制。随着信息化水平的不断提高，RFID技术本身已经得到了飞速发展，目前已经日趋成熟，并在物流追踪、身份识别、邮政分拣、仓库管理、零售业、国防工业与农业等众多领域得到了广泛应用。随着对RFID技术和产品需求的不断增长，以及RFID市场的不断扩大，RFID技术将拥有更为广阔的应用前景。

1.2 RFID技术在科普场馆中的应用

RFID技术应用于科普场馆、旅游景区等区域，目前应用模式主要集中在电子门票系统。利用电子门票替代传统门票，提高了人员通过速度，减少了人工劳动强度，游客信息数据采集更加实时、准确，信息化水平显著提高。国外很多景区、博物馆、展览场馆都有此类应用，近些年国内一些旅游景区、科普场馆也在进行这方面的实验，并积累了一定的经验。很多科普场馆还利用RFID技术进行展品和藏品管理、以及物品防盗。

港澳台和国外的科普场馆、文博行业中，在利用RFID进行票务系统电子化发展的同时，逐步开始利用RFID的技术特性，结合展项拓展个性化的应用模式，为观众提供新的教育体验和更为完善的服务。

美国加利福尼亚创新科技馆自2005年起，观众在参观过程中只需佩戴基于RFID技术制作的手环，并用手环对准展项上方的RFID识别器，即可参与展项的相关拓展活动。在参观结束之后，观众还可以凭借手环浏览科技馆针对自己设计的个性化网站，进一步加深对展项知识的理解，同时也可以用手环体验新的展项。

在佛罗里达州的迈阿密天文科技博物馆设计了一个跟踪参观者足迹的系统，给参观者一个包含RFID标签的证件（徽章），观众可利用徽章连接多媒体到特殊的展品上，了解更多的相关信息。

位于圣弗朗西斯科的科学博物馆Exploratorium已经测试了Exspot系统，观众可手持免费发放的RFID微型卡片去参观任何一个站点，同样也可拥有自己的个性化网页。

瑞士圣加仑美术馆目前正尝试使用内置源超高宽频 RFID 标签的手套，通过 6-8.5 GHz RF 信号每秒四次发送配戴者位置数据及体感信息。[2]

台湾国立科学工艺博物馆、古月民俗博物馆等运用基于RFID技术作为展厅PDA终端导览服务，参观者可以通过导览终端查看与展项有关的文字、语音、图像等资讯，同时导览终端对观众在展示厅中的参观路线、展项参观时间等资讯进行记录，了解观众参观行为以供研究及分析。[3]

深圳博物馆新馆开创“随身导航”式导览服务，观众可通过办理智能卡，并利用分布于展馆的18处重要场点的信息服务智能标签（RFID），在参观时主动获取自己需要的信息，并通过电子邮件，网上查询以及手机短信等方式查询获取。

相较而言，国内在基于RFID技术的导览系统的研究、应用方面还基本处于空白状态，在此方面的研究，将有助于提升科技馆导览服务水平，增强观众的参观体验效果。

2 基于RFID技术的科技馆导览系统研究的必要性

科技馆作为集展示、教育、休闲为一体的大型公益性结构，吸引了越来越多的参观者。作为休闲、学习场所，科技馆应注重受众体验，以人为本，积极创造轻松愉快的参观环境，并为观众提供优质的参观引导服务。

2.1 有助于提升观众参观的自主性

科技馆作为非正式教育的场所，提倡学习发生的自主性。这就要求科技馆在提供导览服务的同时，也应该注重考虑参观者的个性化需求，通过个性化服务的实现激发起观众学习的自主性。而目前现有的导览系统所呈现的参观路线、活动信息等大多为固定模式，缺乏针对性。基于RFID技术的导览系统的研究，将可以利用其技术特点和优势，进一步扩展科技馆RFID电子门票的功能，拓展个性化、全方位的服务模式。通过综合分析已获取的观众年龄、兴趣爱好等基本信息，以及系统内的展项资源等基础信息，为每一位观众提供多角度、个性化的导览服务，满足不同类型观众的参观需求，拓展科技馆主动服务的多重渠道。

2.2 促进相关信息和资源的整合，提高服务质量

目前科技馆中的导览系统，在功能上大多局限于公共信息和固定参观路线等基础内容的提供，而在展项深入介绍、科普知识等方面却相对不足；与场馆人流量检测系统、影院售票系统等相互孤立，实时性低；更缺少对于观众参观信息的收集与分析。通过基于RFID技术的导览系统实现对相关信息、资源的整合，为观众提供更为全面、及时的信息，以加强对观众参观过程的引导，促进观众对展项的理解，为观众提供更丰富的互动体验和更完善的服务，使观众在科技路线馆参观过程中能更加方便、灵活的享受参观所带来的乐趣和知识。同时还可基于观众信息，对其参观行为等进行了解和分析；以便为服务、教育活动、展项等方面的改进提供参考和数据基础。

2.3 有助于推动我国科技馆行业导览系统的应用

发展

虽然国外旅游景区和科普场馆已经在逐步尝试利用RFID的技术特性，以提高自身服务质量和管理水平。但是国内在基于RFID技术的导览和讲解系统的研究和应用方面相对滞后。因此，开展该方面的研究将有助于探索和总结经验，推动我国科技馆行业导览系统的应用发展。

3 基于RFID技术的科技馆导览系统的设计

原则

导览系统作为科技馆必要的服务设施，在沿袭以往固有功能的同时，更要在其导览服务的手段、方式、内容上有所创新和突破，融入更为丰富的科普功能，更强的趣味性和交互性，实现导览服务与展教的有效融合。

3.1 针对不同观众特点及参观需求，提供个性化的导览服务

现代化的科技馆服务更应以人为本。不同的观众在年龄、知识背景、兴趣爱好等方面各不相同，需求也多种多样。建立观众与导览系统之间的二元关系，利用观众提供的基本信息和相关数据求挖掘每位观众的潜在参观需求，进而进行个性化推荐，为其提供具有针对性的、个性化的服务。如基于年龄和认知水平提供不同版本的展项介绍、基于其参观时长和兴趣爱好为其推荐适当的参观路线等。从而可以极大提升导览系统的服务功能，增强观众的参观体验效果。

3.2 具有较强的人机交互性以及便捷、多样化的展示和互动方式

改变以往导览机单纯用户点击查看的方式，以互动方式实现观众与系统之间的对话，以及观众以系统为媒介而进行彼此间的交流，其中既有观众向系统进行个人基本信息的提供，也有系统向观众的反馈。这种反馈的方式除了传统的界面展示图、文、视频外，还将手机等媒介融入其中，使系统的便捷性、实时性进一步提升。

3.3 将展项深度介绍及科普功能融入其中，提升科普性

观众在科技馆中，在休闲娱乐的同时，更希望能够有所收获，了解展项蕴涵的科学原理及相关科学知识，但展品说明牌篇幅有限、馆内讲解人员不足等因素，在一定程度上影响了观众深入了解这些内容。突破传统导览系统单一的“导览”功能，将展项深度介绍、相关小百科知识等融入导览系统中，并通过文字、图片、视频形式加以展现，可以将科学知识生动的表述给观众，成为展品的有益拓展和延伸，使观众在边看边听中，汲取知识，享受文化。

4 基于RFID技术的科技馆导览系统解决方案

按照上述对于科技馆导览系统设计原则的分析，进一步明确了基于RFID技术的科技馆导览系统的功能和架构。

4.1 基于RFID技术的科技馆导览系统功能分析

在保留原有导览系统基本功能的同时，遵循个性化、自主化、交互性、实时性、便捷性、科普性等设计原则，对导览系统的功能进行拓展和深化。整个系统功能分为终端系统和后台管理系统两大模块。其中终端系统直接面向观众，与观众进行交互并对观众需求进行反馈；管理系统则使馆内工作人员能够对数据库中的相关数据，如：用户信息、展厅与展项信息、相关设备和参数信息等，进行设置、维护和管理，其主要功能模块基本与终端系统主要功能模块相互对应。

图1 终端系统功能结构图

终端系统功能结构图见图1。其中公共信息、教育活动、快捷功能等部分为系统基础信息，大体与现有导览系统相同，在此不加以赘述，仅对系统特色功能进行详细介绍。

4.1.1 个性化服务

个性化服务模块作为系统最具特色的部分，在服务内容、服务方式及互动形式等方面都进行了拓展。

1）观众注册。该模块发挥作用的基础条件是观众注册，在导览机上输入必要的基础信息。观众通过在终端导览机上扫描RFID卡，并在注册界面通过输入或选择的方式对其用户名、注册密码、性别、年龄、语种、兴趣爱好等信息进行注册，完成对观众个人信息库的初始化建立，为此后对观众提供个性化导览服务建立基础。其中RFID卡的ID号为对观众进行身份识别的唯一标识。同时，在此阶段对观众信息及数据的获取，有助于后续对观众的参观需求进行调查和分析，为后期相关工作的改进和开展提供参考和依据。

2）个性化路径推荐。“个性化路径推荐”是RFID技术身份识别功能的集中体现，能够结合观众注册信息为观众提供个性化的导览服务。

观众在使用RFID卡进行注册并登录后，系统会根据之前观众所注册的个人信息，如：观众兴趣、参观时长、年龄等需求，以及讲解资源库中展项的重要程度、参与时长和关键词等属性，评估观众的个性化需求，自动分析、计算出适合观众的个性化参观路线，内容包括各种展项、表演项目及特效电影等。依据兴趣可包括如航空航天、生命科学、基础科学、新材料新能源等；依据参观时长可分为一小时、两小时、三小时、四小时等。

3）短信提醒。对于系统为注册观众推荐的个性化参观路线，观众可以选择将推荐路线以文字短信的形式发送至自己的手机，以便参观过程中随时观看加以引导。对于定制参观路线中的演示项目或特效电影，系统还会在约定好的时间（如：提前10分钟）发送相应的文字提醒短信至观众手机，以提醒观众及时到场观看。

除短信提醒外，导览机上也具备相应的提醒服务以方便观众。在观众查询其他信息时，系统会突出显示距离当前时间最近的表演项目和特效电影的名称、开始时间等信息，其中，事先定制参观路线时选定的演示项目或特效影视场次会在提醒中优先显示。

4）观众留念。观众可在此拍照，将自己的影像与选定的具有科技馆特色的画面合成，合成的照片可通过电子邮件的方式发送到观众邮箱，作为参观科技馆的纪念。这种方式及增强了系统与观众的互动性，也使系统更具趣味性。

4.1.2 展览介绍

本系统中的展览介绍，不仅有简要的展览概况，更有对各个展项的深度介绍，以此满足部分对某些展项具有兴趣，希望深入了解展项知识的观众的需求，同时弥补展厅内辅导答疑人员的不足，有利于加强观众对展项的了解和体验。

1）展厅介绍。除展厅信息、结构图等基本内容外，观众点击相应展区，可以通过与其它系统的接口调取相关数据，了解该展区当前的人流分布情况，以选择观众量相对较少的区域参观。如此，可将不同平台的数据加以整合，使其充分发挥作用，起到了引导、分流观众的作用。

2）展项介绍。对于已注册观众，在其刷卡登录后，选中任一展项，系统都会基于观众事前输入的个人信息（如：年龄），从讲解资源库中自行推荐适合该名观众的展项介绍版本，如青少版、成人版等，并辅以相应的图片或视频，加以显示。同时观众还可以在此了解与该展项相关的其它展项名称与所处位置，由此构建展项的知识链或故事线，更加有助于其形成系统化的参观印象。

4.1.3 电影场次

在本模块中，观众在浏览不同影厅介绍、视频片花、电影场次的同时，还可以实时与票务系统相联接，查看相应场次电影的余票情况。

4.1.4 小百科

以知识链接和互动问答两种形式在系统中呈现。

1）知识链接。建立知识库，存储与展项内容相关的知识。在注册观众登录并浏览展项介绍时，对于其中一些关键词汇或重要知识点，系统会以链接方式显示。观众点击此链接，可以从知识库中搜索到该知识点的相关内容，供其深入了解学习，从而实现对展项知识的拓展与延伸。

2）互动问答。以问题的形式引发观众的思考，并在与相关展项的互动中找到答案。既可引导观众有目的地参观展项，又是对观众所了解的展项知识的回顾与

巩固。

4.2 基于RFID技术的科技馆导览系统架构

根据系统功能需求，对其系统架构进行了分析。由导览系统数据库存储所需要的各种数据和资源。通过导览服务程序接收导览管理系统和导览终端系统的调用指令并执行，对导览系统数据库进行读取和写入操作。其中，管理系统对导览需要的各种数据进行管理，并把所需数据上传至数据库。终端系统则通过导览服务程序获取导览数据信息，并把相关资源下载到本地进行展现。为满足发送邮件、短信的需求，终端系统将通过邮件服务器发送用户定制的邮件信息；短信发送程序则通过短信服务器发送用户定制的各种短信提示信息，对用户进行提醒服务。同步服务程序还将实时从票务数据库同步影片的播放场次及余票情况，并可以在导览终端系统上进行展现。系统架构图如图2所示。

图2 系统架构图

5 结论

本研究充分发挥RFID技术的特点和优势，将其应用于科技馆导览系统的开发与应用，充分扩展了场馆RFID电子门票的应用，从而实现了系统的个性化服务模式，加强了对观众参观过程的引导和辅助，有助于提升观众的参观品质；同时将科普功能融入其中，对展项进行了有益的补充和拓展，有益于促进展项教育功能的发挥；与手机等媒体的互联互通，在丰富人机互动模式的同时，更增强了信息传递的即时性，保证了信息的及时和有效，同时与其它信息系统的互联互通在提升了系统实时性的同时也增强了数据的流动和利用效率，初步构建了一体化的互动服务平台。

当然，系统的功能还有待于进一步完善，如：可在此基础上进而开发网站后续参观功能，将导览系统与科技馆官网实现互联。观众在参观结束后，可以凭在馆内导览机注册时所得的专属号码（如：RFID卡ID号）及密码登录科技馆官方网站进行后续参观。在网站上，除可以浏览面向普通公众的各类信息外，还可以自动成为网站会员、进行个性化展项信息查询和浏览，以及进行展项浏览历史查询、活动预约等。科技馆也可将观众感兴趣的活动信息通过邮件或短信等方式推送给观众由此将线上线下、展馆内外连接起来，促进观众后续对科技馆的关注及二者之间的互动。

参考文献

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[3]张简智.台湾科学工艺博物馆应用RFID于顾客服务及分析[R].台湾：台湾RFID应用推动办公室，2008.