景區人流量統計系統設計

◆陳冬靈

景區人流量統計系統設計

◆陳冬靈

（福建師范大學協和學院 福建 350117）

為了提高景區服務質量，防止出現踩踏等危險事件發生，設計了一款基于RFID技術的景區人流量統計系統。詳細介紹了該系統的組成、工作原理、硬件設計及工作流程，實現個人或者團體的進出景區人流量統計等，并將采集的數據無線發送到移動終端。本系統工作穩定，方便管理員更好的監控環境和處理異常情況，做好景區的分流和限流工作。

人流量；STM32；RFID；無線通信

近年來隨著經濟發展，人們生活水平的提高，越來越多的人開始享受生活，每年1-2次的旅游更是普遍現象。但是隨著景點人流量的增加，在一些熱門景點出現了擁堵和意外[1]。景點超負荷人流會導致景點遭到破壞，也可能使旅客出現滯留，帶來許多的意外風險[2]。因此，景區做好人流量的統計有助于景點的合理利用，有助于旅游者的身心健康。

現階段部分景區已經有在使用的人流量的檢測系統，一種是采用光電等各類傳感器構建的低成本統計系統[3]，對于人流量大的情況還是不能準確的統計。一種是根據監控視頻信息的數據進行運動目標進行檢測和分析得到人流量的情況[4]，還有冉桂華等人提出了一種是利用熱力圖對景區的人流量進行動態監測并且可視化的方法[5]等，但是這兩種系統的價格都比較昂貴、技術要求高，影響了市場的使用率。

本系統采用嵌入式芯片和RFID技術完成，具有低功耗、低成本，能準確方便對景區人流量進行統計，更好完成限流和分流的工作。

1 概述

本系統采用STM32F103作為核心處理器，通過DHT11模塊獲取景點溫濕度情況，將具有識別游客標簽的RFID模塊在景點的入口和出口處進行簽入和簽出，方便實時統計在該景點的人流情況。這些景點的環境、時間和人流量等數據信息會實時顯示在TFT液晶顯示器上，方便景點管理員觀察。系統的操作模式默認為自動模式，也可通過紅外遙控器來進行設置，更改進出人員是個人還是團體，修改人數、顯示時間和環境的閾值等，出現異常會發出聲音警報和LED燈閃爍警報。系統可通過ESP8266 Wi-Fi模塊和管理員的手機終端連接，將數據信息傳送到手機APP上。系統總體硬件設計框架如圖1所示。

圖1 總體硬件設計框架

2 硬件設計

2.1 主控模塊

主控模塊采用的是STM32F103的增強型系列[6]，工作的頻率最高可以達到72MHz，是一款基于ARM的Cortex-M3內核嵌入式設計單片機。它的控制管腳多、性能強大、存儲容量大，滿足人流量統計系統的需求。

2.2 溫濕度模塊

溫濕度模塊DHT11是一款數字傳感器[7]，用于檢測溫度和濕度，可以在景點多處設置檢測點，獲取各個區域的環境溫濕度情況。溫度采集的誤差是在±2℃，濕度采集的誤差是在±5%RH，單總線信號輸出，編程控制簡單。

2.3 紅外遙控模塊

紅外遙控模塊采用的是HS0038，編程方式一般采用NEC協議，該協議中載波的頻率是38KHz，地址和指令的長度都是8位，位的時間間隔是1.125ms或2.25ms。使用紅外遙控模塊是為了方便景區管理員在實際操作過程中更方便地對系統進行操作，對人員統計方式進行切換等。

2.4 RFID模塊

本系統選擇的是NXP公司的RFID-RC522模塊[7]，其通信協議采用的是SPI協議。該模塊的作用就是識別和統計景點的游客，獲取游客進出的情況。該模塊具有高集成度的調制解調電路、傳輸距離50mm、傳輸的速度快等優勢[8]。在本系統中，每一張RFID標簽里記錄RFID標簽的卡號和允許進入景區的人數或金額，景區管理員根據游客購買景區票數發放相應的RFID標簽給游客。

2.5 Wi-Fi模塊

無線通信模塊采用的是ESP8266 Wi-Fi模塊，該模塊已經包含了TCP/IP協議棧，有三種工作模式[9-10]。本系統是采用串口接口和該模塊進行通信，實現景區管理者的手機終端和系統的數據通信。

2.6 液晶顯示模塊

液晶顯示采用的是65k色的TFT-LCD模塊，分辨率為320*240，也是采用SPI方式進行通信，最少只需要4個STM32的I/O口即可。在系統中，主要顯示各類景區人流信息的操作界面、溫濕度采集顯示等。

2.7 聲光模塊

系統在工作過程中，當景區有游客進出的刷卡操作時，通過聲光模塊模擬打開景區通道。當溫濕度超過異常也會啟動蜂鳴器鳴叫，同時LED二極管構成的電路也會進行閃爍告警。

3 軟件設計

3.1 總設計框架

系統總的設計思路是分層設計法，也就是從主控層到驅動層到功能層到界面層。由STM32主控板驅動Wi-Fi模塊、射頻模塊、紅外模塊等。功能層主要實現的是景區進出入管理、無線網絡的連接、溫濕度的設置等等，將完成的一些情況顯示在界面層中。總的設計框架如圖2所示。

圖2 總體軟件設計框架

3.2 系統主程序設計

系統代碼從main（）函數開始，在主程序中主要完成初始化的工作，涉及外部中斷、定時器以及基本IO、串口和各模塊設備等的初始化工作。然后循環執行秒計時代碼和其他任務的調用。而秒計時的判斷是由系統嘀嗒定時器的中斷服務函數來控制。本系統的主要功能是對游客的識別及景區人數的統計，即主程序的核心任務對RFID標簽的判斷讀寫操作，該操作的流程如圖3所示，程序開始后，出入口的RFID讀卡器會實時請求RFID標簽，為防止多張標簽同時進入讀卡區域，進行防碰撞檢測后選擇本景點的RFID標簽，驗證秘鑰、再進行RFID標簽的讀寫值操作，保證景區人數的統計。其他系統主要功能任務處理流程如圖4所示。

圖3 RFID標簽的讀寫流程圖

圖4 系統主要功能任務處理流程

4 系統測試

系統開始工作后，進入界面，第一行顯示的當前的時間信息，還有采集的溫度和濕度情況。系統進入自動模式，根據游客的RFID標簽信息進行景區的進出人數情況進行統計。景區的管理者也可選擇手動人員的情況，選擇“進入”就是代表單個人員進入景點；選擇“離開”就是代表單個人員離開景點；“批量”就是代表團體，選中后會進入下一個界面，輸入總的人數就可以進入景點了。選擇“查詢”的含義就是可以根據實時的進出入景區的情況，顯示當前在景區的人流量。系統部分運行界面如圖5（a）所示。

手機終端的顯示需要Wi-Fi模塊準確連接上。首先要正確輸入無線名稱和設定的密碼就可以連接上了。接著打開移動終端的APP，輸入相應IP和端口號后完成配置就可以進行通信了。圖5（b）顯示的是手機終端接收到信息數據，當景區人數和環境情況超過異常會發送告警信息。

圖5 系統運行情況圖

5 結論

本系統實現了景區人流量的管理，緩解了景區的人流控制壓力，更好的控制在放假期間景區的管理。整個系統操作界面豐富，系統穩定，滿足了當前景區人流統計系統的安全便捷的要求。

該人流量統計系統有如下特點：

（1）方便穩定。系統采用的主控板穩定性很高，通過射頻模塊刷卡統計人數、通過紅外遙控進行操控管理都非常的方便。

（2）節約成本。過去人為的數人頭的方式需要浪費大量的人力成本和時間成本。該系統可以更好統計人流量的情況，并且統計的準確性高。

[1]張濤甫.外灘踩踏事件中的信息溝通缺項[J].青年記者， 2015（4）：92-92.

[2]邵琦.基于SSH框架的旅游景區客流量統計平臺的設計與實現[D].哈爾濱工程大學，2016（6）：1-3.

[3]黃勤陸，喻興隆，冉煦.智能人流量檢測報警系統設計[J].自動化儀表，2018（2）：95-95.

[4]肖江，丁亮，束鑫，等.一種基于計算機視覺的行人流量統計方法[J].信息技術，2015（08）：22-25.

[5]冉桂華，楊曄軒，殷浤益，等.一種熱力圖的景區人流量動態監測方法[J].計算機與數字工程，2018（11）：2329-2332.

[6]周江.STM32單片機原理及硬件電路設計研[J].數字技術與應用，2015（11）：1-3.

[7]陳博，劉開華.STM32的RFID手持終端硬件設計[J].單片機與嵌入式系統應用，2012，12（4）：45-48.

[8]繆興鋒. RFID技術在物流倉儲管理系統設計中的應用[J].物流技術，2006.（11）：49-51.

[9]范興隆. ESP8266在智能家居監控系統中的應用[J].單片機與嵌入式系統應用，2016（09）：52-53.

[10]曹振民，陳年生，馬強，等.基于ESP8266的無線控制電路設計[J].工業控制計算機，2017（01）：68-69.

福建省教育廳中青年教師教育科研項目（JT180817）。