景区人流量统计系统设计

2019-12-07陈冬灵

网络安全技术与应用 2019年12期

◆陈冬灵

景区人流量统计系统设计

◆陈冬灵

（福建师范大学协和学院福建 350117）

为了提高景区服务质量，防止出现踩踏等危险事件发生，设计了一款基于RFID技术的景区人流量统计系统。详细介绍了该系统的组成、工作原理、硬件设计及工作流程，实现个人或者团体的进出景区人流量统计等，并将采集的数据无线发送到移动终端。本系统工作稳定，方便管理员更好的监控环境和处理异常情况，做好景区的分流和限流工作。

人流量；STM32；RFID；无线通信

近年来随着经济发展，人们生活水平的提高，越来越多的人开始享受生活，每年1-2次的旅游更是普遍现象。但是随着景点人流量的增加，在一些热门景点出现了拥堵和意外[1]。景点超负荷人流会导致景点遭到破坏，也可能使旅客出现滞留，带来许多的意外风险[2]。因此，景区做好人流量的统计有助于景点的合理利用，有助于旅游者的身心健康。

现阶段部分景区已经有在使用的人流量的检测系统，一种是采用光电等各类传感器构建的低成本统计系统[3]，对于人流量大的情况还是不能准确的统计。一种是根据监控视频信息的数据进行运动目标进行检测和分析得到人流量的情况[4]，还有冉桂华等人提出了一种是利用热力图对景区的人流量进行动态监测并且可视化的方法[5]等，但是这两种系统的价格都比较昂贵、技术要求高，影响了市场的使用率。

本系统采用嵌入式芯片和RFID技术完成，具有低功耗、低成本，能准确方便对景区人流量进行统计，更好完成限流和分流的工作。

1 概述

本系统采用STM32F103作为核心处理器，通过DHT11模块获取景点温湿度情况，将具有识别游客标签的RFID模块在景点的入口和出口处进行签入和签出，方便实时统计在该景点的人流情况。这些景点的环境、时间和人流量等数据信息会实时显示在TFT液晶显示器上，方便景点管理员观察。系统的操作模式默认为自动模式，也可通过红外遥控器来进行设置，更改进出人员是个人还是团体，修改人数、显示时间和环境的阈值等，出现异常会发出声音警报和LED灯闪烁警报。系统可通过ESP8266 Wi-Fi模块和管理员的手机终端连接，将数据信息传送到手机APP上。系统总体硬件设计框架如图1所示。

图1 总体硬件设计框架

2 硬件设计

2.1 主控模块

主控模块采用的是STM32F103的增强型系列[6]，工作的频率最高可以达到72MHz，是一款基于ARM的Cortex-M3内核嵌入式设计单片机。它的控制管脚多、性能强大、存储容量大，满足人流量统计系统的需求。

2.2 温湿度模块

温湿度模块DHT11是一款数字传感器[7]，用于检测温度和湿度，可以在景点多处设置检测点，获取各个区域的环境温湿度情况。温度采集的误差是在±2℃，湿度采集的误差是在±5%RH，单总线信号输出，编程控制简单。

2.3 红外遥控模块

红外遥控模块采用的是HS0038，编程方式一般采用NEC协议，该协议中载波的频率是38KHz，地址和指令的长度都是8位，位的时间间隔是1.125ms或2.25ms。使用红外遥控模块是为了方便景区管理员在实际操作过程中更方便地对系统进行操作，对人员统计方式进行切换等。

2.4 RFID模块

本系统选择的是NXP公司的RFID-RC522模块[7]，其通信协议采用的是SPI协议。该模块的作用就是识别和统计景点的游客，获取游客进出的情况。该模块具有高集成度的调制解调电路、传输距离50mm、传输的速度快等优势[8]。在本系统中，每一张RFID标签里记录RFID标签的卡号和允许进入景区的人数或金额，景区管理员根据游客购买景区票数发放相应的RFID标签给游客。

2.5 Wi-Fi模块

无线通信模块采用的是ESP8266 Wi-Fi模块，该模块已经包含了TCP/IP协议栈，有三种工作模式[9-10]。本系统是采用串口接口和该模块进行通信，实现景区管理者的手机终端和系统的数据通信。

2.6 液晶显示模块

液晶显示采用的是65k色的TFT-LCD模块，分辨率为320*240，也是采用SPI方式进行通信，最少只需要4个STM32的I/O口即可。在系统中，主要显示各类景区人流信息的操作界面、温湿度采集显示等。

2.7 声光模块

系统在工作过程中，当景区有游客进出的刷卡操作时，通过声光模块模拟打开景区通道。当温湿度超过异常也会启动蜂鸣器鸣叫，同时LED二极管构成的电路也会进行闪烁告警。

3 软件设计

3.1 总设计框架

系统总的设计思路是分层设计法，也就是从主控层到驱动层到功能层到界面层。由STM32主控板驱动Wi-Fi模块、射频模块、红外模块等。功能层主要实现的是景区进出入管理、无线网络的连接、温湿度的设置等等，将完成的一些情况显示在界面层中。总的设计框架如图2所示。

图2 总体软件设计框架

3.2 系统主程序设计

系统代码从main（）函数开始，在主程序中主要完成初始化的工作，涉及外部中断、定时器以及基本IO、串口和各模块设备等的初始化工作。然后循环执行秒计时代码和其他任务的调用。而秒计时的判断是由系统嘀嗒定时器的中断服务函数来控制。本系统的主要功能是对游客的识别及景区人数的统计，即主程序的核心任务对RFID标签的判断读写操作，该操作的流程如图3所示，程序开始后，出入口的RFID读卡器会实时请求RFID标签，为防止多张标签同时进入读卡区域，进行防碰撞检测后选择本景点的RFID标签，验证秘钥、再进行RFID标签的读写值操作，保证景区人数的统计。其他系统主要功能任务处理流程如图4所示。

图3 RFID标签的读写流程图

图4 系统主要功能任务处理流程

4 系统测试

系统开始工作后，进入界面，第一行显示的当前的时间信息，还有采集的温度和湿度情况。系统进入自动模式，根据游客的RFID标签信息进行景区的进出人数情况进行统计。景区的管理者也可选择手动人员的情况，选择“进入”就是代表单个人员进入景点；选择“离开”就是代表单个人员离开景点；“批量”就是代表团体，选中后会进入下一个界面，输入总的人数就可以进入景点了。选择“查询”的含义就是可以根据实时的进出入景区的情况，显示当前在景区的人流量。系统部分运行界面如图5（a）所示。

手机终端的显示需要Wi-Fi模块准确连接上。首先要正确输入无线名称和设定的密码就可以连接上了。接着打开移动终端的APP，输入相应IP和端口号后完成配置就可以进行通信了。图5（b）显示的是手机终端接收到信息数据，当景区人数和环境情况超过异常会发送告警信息。