應用情境感知於展覽場的手機智慧型導覽系統
陳榮昌 顏嘉玲
朝陽科技大學資訊管理系 朝陽科技大學資訊管理系 [email protected] [email protected]
摘要
目前以手機為主的行動導覽方式大都以 RFID 或 QR Code 的讀取來下載展覽品相關的 資訊，如果展覽場處於較擁擠得情況時，就會 導致下載困難甚至互相干擾。因此，本研究嘗 試以預先下載語音檔的方式來解決下載困難 的問題，並將情境感知的技術融入手機的行動 導覽系統中，讓訪客於展覽場中，可以依其情 境利用自動導覽或手動導覽的方式，播放預先 下載的語音檔，輕鬆進行參觀的活動。此智慧 型 的 手 機 導 覽 系 統 還 能 夠 利 用 使 用 者 的 資 訊、展覽品的資訊以及活動進行中的資訊來推 理出使用者可能感興趣的展覽品或需要的提 醒，並通知使用者，另外，還有互動的功能，
只要一機在手就可以享受親切和便利的導覽 服務。
關鍵詞：情境感知、行動導覽、展覽場、
情境 資訊、智慧型系統
Abstract
Most of the mobile guiding systems often use RFID or QR Code readers to download the exhibits related information. If the exhibition is more crowded, it will be difficult to do the work.
They will even interfere with each other.
Therefore, in our research, we try to pre-download the voice files to reduce these problems. The context-aware technology is used in our mobile guiding system to help the guiding services for visitors at the exhibition. The visitors can use automatic guiding or manually
guiding which make their visit activities more easily. This smart phone guiding system is also able to take advantages of the user's information, exhibits information and activities information to find the exhibits which may be interested by the visitor. Also, it offers interactive service for visitors. With this guiding systerm, they can enjoy approachable and convenient guiding services.
Keywords: Context-Aware, Mobile Guide, Exhibition, Context Information, Intelligent Systems
1. 前言
隨著電腦科技的發展，導覽服務已從過去 導遊、錄音機或CD播放器進行講解的方式轉變 為行動導覽。如，Jongmyung Choi等學者將RFID 融入博物館的行動導覽中，訪客只須將手機上 的RFID Tag靠近展覽品旁邊的RFID Reader即 可根據訪客位置、首選語言和行動設備來播放 適合的語音檔[14]；董德明學者將QR Code融入 博物館的行動導覽中，訪客只須掃描展覽品旁 邊的QR Code即可獲取展覽品的相關資訊[2]。
所以訪客不須跟隨導遊群體行動，只要藉由行 動設備即可獲得展覽品的相關資訊，因此，參 觀的過程可以變得便利且更有彈性。但是這些 行動導覽設備必須和展覽場租借，不僅要花 錢，且因設備有限，當訪客眾多的時候，可能 還需排隊等候行動導覽設備。因此，手機的導 覽系統就應運而生[8]，這讓訪客不僅可以避免 設備不會使用的問題，且智慧型手機不論是硬
體和軟體都越來越進步，不但給人們帶來了方 便性，更能藉由智慧型手機上的許多感測器來 獲取訪客的情境資訊，使用情境感知的技術，
提供訪客更多的加值服務[9]
。例如，
導覽系 統可以針對不同訪客的特性提供個人化的 推薦，也可以根據訪客參觀的速度來提醒 訪客是否需要加快參觀的腳步，這些都是 很貼心的服務。
但是，目前手機的行動導覽系統大都以感 測展覽品的感測裝置來下載展覽品相關的資 訊，如果展覽場處於人潮眾多，較擁擠得情況 時，就會導致下載困難甚至互相干擾。許政穆 [4]等學者所提的模組有預先儲存學習資訊，讓 學習者可以快速的得知學習物件的內容；余少 卿[3]等學者也提到訪客可以在參觀展覽以前 先行下載導覽資訊至PDA，做為參觀的行程規 劃，但是，這些系統只能單純的提供展覽品或 學習內容的查詢。因此，本研究
將情境感知 服務的概念融入於行動導覽系統中以建立 一個
智慧型的個人化導覽系統。
使用者可以預 先下載語音檔，也可以手動的利用QR Code來 下載。我們將使用者資訊、展覽品資訊、展覽 會場以及使用者的參觀活動資訊，透過情境推 理來找出使用者所需的資訊，並適時的推薦給 使用者，如此可以達到智慧型導覽的目的。以下本論文將先探討相關研究的文獻，包 括介紹導覽系統和情境感知的技術的發展，第 三節將詳述本研究所提出的手機智慧型導覽 系統的架構，第四節詳述行動導覽系統的系統 設計和裝置的需求，最後說明本研究的結論和 未來研究的方向。
2. 文獻探討
2.1 導覽系統
導覽具有延伸訪客對展覽品的認知和擴 展其知識領域的功能[3]。以往的導覽服務都是 由導遊、錄音機或 CD 播放器來進行導覽的，
導遊的優點是對於導覽的細節會詳細說明，訪 客也可隨時發問，有助於訪客深入瞭解；但是 缺點是必須跟著團體移動，無法隨自己喜好移 動，且當展覽場訪客過多可能會聆聽不到導遊 的說明[8]。但若是使用錄音機或 CD 播放器這 類導覽設備，則會造成攜帶不便。隨著科技的 進步，導覽由這些方式轉變為行動導覽。
在行動數位導覽的發展上皆是運用無線 通訊技術（例如紅外線、無線射頻辨識系統 RFID 和二維條碼 QR Code 等）融入到可攜式 行動裝置（例如手機、PDA 和平板電腦等）中，
讓行動導覽系統可以快速的將展覽品相關資 訊顯示給訪客。相關的研究例如 Li-Der Chou 等學者將紅外線傳輸技術結合 PDA 應用於博 物館的導覽中[11]；許政穆等學者將 RFID 技術 用於讀取在校園環境中的英文單字卡[4]。但是 這些行動導覽設備訪客不僅需花錢向展覽場 租借設備，且因設備有限，訪客眾多時須排隊 等待先前的訪客參觀完畢。施能義[8]等學者將 QR Code 用於孔廟的導覽，使訪客使用自己的 手機便能進行導覽，也讓訪客不必熟悉新的設 備。但上述的這些研究缺乏和訪客互動和推薦 的功能[2]。
2.2 情境感知技術
情境感知服務具有自動化、全天候/方位、
即時/前瞻性、個性定制等四個主要特點[1]。情 境感知是在特定的情境中，如用戶在某一時間 和地點，系統給予其恰當的、所需的信息，從 而減少多餘信息。無線區域網能確定用戶的位 置，發送和接受用戶信息。其他的能被收集的 情境資訊，如用戶的身份，網路的頻寬，終端 設備的類型，都可以用來確定給用戶提供什麼 樣的服務[10]。使用感測器(Sensor)是收集情境 信息最有效率的方法，目前感測器最常見的就 是商場商品上的防盜標籤(IC-Tag) 以及相當 普及化的智慧卡(Smart Card)，例如臺北市民人 手一張的「悠遊卡」，可以在短時間內付車費，
節省許多不必要的時間，還有全球都通用的信 用卡(Visa、Master)讓您到世界各地也不需要帶 大筆現金[5]。情境感知服務就是藉由各式各樣 的方式(感測器、感知軟體等)收集來的情境信 息推理出用戶所需的信息，並在適當的時機給 予用戶，藉以提高服務的品質。
我們也曾經將其應用於餐廳訂餐訂位的導 引服務上[7]。其他應用如
Ö. Yılmaz
[17]等學 者將情境感知與本體論(Ontology)應用於尋找 用戶的興趣點中；M. Li
[16]等學者將情境感知 應用於學習中；Harry Chen[12]等學者將多代理 人 系 統 (Multi-agent System) 結 合 語 意 網 (Semantic Web)、本體論等技術建構成一個擁有 知識共享、情境推理及異質性溝通的架構並運 用於會議中；薛元揆[6]等學者將情境感知與本 體論應用於美術館導覽中，根據訪客位置、即 時狀態、查詢相關作品找出訪客感興趣的展覽 品並規劃導覽路線。本研究將透過手機感測到的訪客資訊以 及伺服器端所收集的會場資訊來建立知識情 境庫(Context Knowledge Base)，並利用情境推 理引擎（Context Reasoning Engine）來推理情 境知識及狀態，藉此得到訪客目前的狀態並給 予合適的資訊與服務。
3. 研究方法
圖 1.系統架構
本研究參考[13] 所提出的 Cobra (Context Broker Architecture)為我們行動導覽系統的基 礎架構(如圖 1)。Cobra 分成情境知識庫、情境 推理引擎、情境獲取和策略管理等四個模組。
簡述如下：
1) 情 境 知 識 庫 (Context knowledge base)：用於儲存所有情境知識，包 含訪客進入系統後的使用紀錄、訪客 正在參觀展覽品、訪客的參觀時間和 訪客感興趣的展覽品等，當有新的情 境知識存入時更新舊有的情境知識。
2) 情 境 推 理 引 擎 (Context reasoning engine)：它是將從情境獲取模組接收 到的情境資訊利用規則資料庫和策 略管理模組來推理情境知識及狀態 和知識庫的查詢。
3) 情 境 獲 取 模 組 (Context acquisition module)：目的在於從網頁和各式各 樣的感測器收集所有情境資訊，並將 所收集到的情境資訊傳送給情境推 理引擎進行情境推理，最後將推理後 的 情 境 知 識 存 入 情 境 知 識 庫 。 Smartphone 和 Web Services 為本研 究的情境資訊來源。
4) 策 略 管 理 模 組 (Policy management module)：此模組管理用戶的隱私策 略，以此控制用戶的私人資訊是否共 享。
圖 2. 使用 FIPA 解決通訊不一致
情境資訊是由許多不同的服務、設備和代 理取得的，所以使用的通訊協定也不盡相同，
進而造成傳送的資料格式不一致的問題。為了 解決這個問題，我們使用 FIPA (The Foundation for Intelligent Physical Agents) [15]模型中的 ACL(Agent Communication Language) 來統 一 資料傳送格式(如圖 2)。其中，DF(Directory Facilitator)是用來管理代理服務，使系統的代理 可以進行互動，也可更快的提供服務給用戶。
圖 3.系統流程
本研究的系統流程主要分為三大部分：情 境資訊層、情境推理層和應用服務層。情境資 訊層主要從 Smartphone 和 Web Services 收集訪 客目前和過去的情境資訊並傳送給情境推理 模組進行推理；情境推理層接收情境資訊並使 用規則資料庫和策略管理模組推理出訪客所 需的服務後，最後儲存至一般資料庫並傳送至 應用服務層提供給訪客。
我們所使用的訪客情境資訊詳述如下：
展覽品 ID：展覽品編號。此情境資 訊用於得知訪客正在參觀的展覽品。
參觀展覽記錄：所有已參觀的展覽品 記錄。此情境資訊用於推理訪客所喜 愛的展覽品類型。
我的最愛：本次展覽所加入我的最愛 的展覽品。此情境資訊用於推理訪客 所喜愛的展覽品類型。
目前時間：目前的時間。此情境資訊 用於計算訪客剩下多久時間可參觀。
訪客 ID：訪客編號。此情境資訊用 於得知是哪位訪客。
熱門程度：所有訪客參觀某展覽品的 次數加總，次數越多者代表越喜愛此 展覽品。此情境資訊用於推薦訪客參 觀展覽品。
參觀次數：訪客再次參觀某展覽品的 次數。此情境資訊用於推理訪客所喜 愛的展覽品類型。
展覽品關鍵字：所有展覽品的關鍵字 記錄，每個展覽品有 5~20 個關鍵 字。此情境資訊用於推理訪客所喜愛 的展覽品類型。
互動記錄：訪客和展覽品互動的所有 記錄。此情境資訊用於推理訪客所喜 愛的展覽品類型和展覽單位舉辦活 動給予贈品的依據。
參觀時間：訪客在某展覽品總共參觀 的時間，以秒為單位。此情境資訊用 於推理訪客所喜愛的展覽品類型。
展場關門時間：展場關門的時間。此 情境資訊用於計算訪客剩下多久時 間可參觀。
關鍵字次數：本次展覽訪客所有已參 觀展覽品的關鍵字加總。此情境資訊 用於推理訪客所喜愛的展覽品類型。
擁擠人數：目前每個展覽品有多少人 正在參觀。此情境資訊用於推理每個 展覽品周圍是否擁擠。
本研究提供了 Android APP 給訪客，
Android APP 須由訪客自行下載至手機中，
Android APP 提供了互動、提醒、語音檔播放、
推薦分數和定位等功能。訪客可以在家先行下 載語音檔，才不會因為展覽場人潮過多，造成 訪客會花多餘的時間等待語音檔下載，進而影 響服務的品質。同時，訪客也可以手動的使用
QR Code 或輸入編號的方式取得或下載展覽品 的資訊。
在本研究中，有四個服務是利用情境推理 引擎推理出來的，簡要說明如下：
A. 導覽服務
一般展覽場會都有建議的參觀動線，因 此，這些動線的順序就成了我們引導訪客重要 的依據，訪客可以藉由此導覽系統，以自動或 非自動的方式來聽取導覽的語音檔、查詢相關 資訊或互動服務。
當訪客進行自動導覽時，Android APP 會 依據參觀動線開始自動播放訪客預設語言的 該展覽品語音檔；若訪客按下下一個(N)或上一 個(P)按鈕則會播放上/下一個展覽品的語音檔 並停止自動導覽，進入非自動導覽模式。當訪 客一段時間未使用或按下自動導覽按鈕(A)就 會再啟動自動導覽模式。Android APP 除了播 放語音檔外，手機畫面會列出附近的展覽品，
並依據訪客參觀過、未參觀和正在參觀分為不 同的顏色，且會以使用導覽裝置的人數為根據 判斷目前展覽品附近有多少人參觀，若是參觀 人數到達管理者設定人數以上，手機畫面便會 於此展覽品列表右方顯示擁擠；當訪客聆聽過 語音檔但未互動過，此展覽品列表右方便會顯 示互動按鈕；當訪客聆聽過語音檔和已互動 過，此展覽品資訊便會於列表右方顯示已參 觀。手機畫面上的列表會跟著訪客聆聽的展覽 品語音檔變換，只要訪客聆聽展覽品語音檔，
手 機 畫 面 便 會 顯 示 離 訪 客 最 近 的 展 覽 品 資 訊，讓訪客可以隨時都可以得知所在位置展覽 品的資訊。
B. 提醒
提醒的服務包含擁擠提醒和展場關門提 醒兩部分。如果目前訪客的人數大於ㄧ定的數 量時，本系統會顯示「擁擠」，以提醒使用者 避開此時段去參觀。本系統也會提醒依照參觀 動線參觀的訪客展場的關門時間，依據訪客的
參訪速度來計算其預期參觀結束時間，如果此 時間大於展場關門時間，系統也會有展場關門 時間的提醒。
C. 推薦展覽
本系統會依據訪客已參觀過展覽品的相 關記錄(如參觀的展覽品、參觀時間和參觀次 數等)、互動記錄、加入最愛、展覽品熱門程 度以及相似興趣訪客的參觀紀錄等相關的情 境資訊，計算出訪客對每個展覽品可能感興趣 的程度，並給予推薦的指標，如此可以幫助使 用者快速跳過較不感興趣的展覽品或提醒其 可能較感興趣的展覽品。
D. 互動
當該展覽品的語音檔聽完之後，Android APP便會顯示互動按鈕給訪客點選，訪客點選 後才會開始顯示對應標籤ID的活動問題，點選 答案後會透過無線網路傳送訪客ID、標籤ID及 答案選項編號到資料庫進行比對並儲存問答 記錄及累積分數，再把傳送答案結果編號傳送 至Android APP顯示問題答案，互動結束後 Android APP會等待訪客看完該展覽品後點選 下一個(N )按鈕才開始播放展覽品語音檔。
4. 系統設計
以前面的研究方法為基礎，本研究設計了 一個手機智慧型導覽系統，並將情境感知的技 術融入其中，我們分別設計了 Web Services 和 Android APP 給展覽單位和訪客使用。下面我 們將以『新增展覽區域』和『自動導覽』兩種 情境為例來說明：
情境１：新增展覽區域
情境２：自動導覽
4.1 功能
本研究設計的導覽系統提供的功能如下：
1) 訪客語音導覽服務
訪客若按下自動導覽，手機便會以目 前記錄的位置，根據參觀動線的順序依序 播放語音檔來進行導覽服務；訪客也透過 QR code 或輸入展覽品編號或點選手機 列表取得目前展覽品項目編號，即可聆聽 對應展覽品的導覽語音檔內容。
2) 訪客即時記錄服務
訪客可於導覽行程中隨時使用手機
上的『加入最愛』功能以記錄自己喜愛的 展覽品，讓訪客可於導覽行程結束時向展 場管理人員索取紙本文件或是將資料寄 到自己的 E-Mail 信箱，這些數據也可以 幫助系統來推理訪客喜歡的展覽品類型。
3) 互動
訪 客 可 於 聆 聽 完 導 覽 語 音 檔 內 容 後，點選手機上的『互動』功能進行互動，
藉此得知自己是否已知曉該展覽品的資 訊並加深印象，活動單位可根據訪客答對 的題數給予獎品或參與抽獎。
4) 推薦展覽
訪客可於手機上看到每個展覽品都 會有個分數，此分數會根據訪客參觀展覽 而一直改變，可讓訪客根據這個推薦參觀 展覽。
5) 提醒時間
若依照參觀動線參觀的訪客來不及 於展場關門前參觀完畢便會出現訊息提 醒訪客必須加快參觀的腳步，並於手機畫 面顯示剩餘參觀時間提醒訪客。
6) 提醒擁擠
訪客可於手機上看到每個展覽品周 遭是否參觀人數過多，可讓訪客先行參觀 其它展覽品，避免因擁擠而看不到展覽品 或延長參觀時間。
7) 導覽行程資料管理
管理者可使用系統管理功能以查詢 每項導覽行程中的訪客導覽展覽品記錄 和訪客最愛展覽品記錄，用以提供訪客相 關資訊。
8) 展覽活動資料管理
管理者可記錄展覽活動相關資訊，並 且可以記錄展覽活動廠商及對應廠商的 所有展覽品項目資料。管理者可使用系統 管理功能以查詢展覽活動廠商資訊及每 件展覽品項目的訪客導覽次數和訪客加 入最愛次數。
4.2
裝置需求
本研究設計之 Android APP(如圖 4.)功能 需求如下：
1) 需配置『上一個(P)』按鈕，用以聆聽 上一個展覽品的導覽語音檔。
2) 需配置『下一個(N)』按鈕，用以聆聽 下一個展覽品的導覽語音檔。
3) 需配置『自動導覽(A)』按鈕，用以播 放目前的展覽品的導覽語音檔，開始播 放後再按壓一下會暫停播放導覽語音 檔。
4) 需配置『互動(Q)』按鈕，用以播放活 動問題語音檔
5) 需配置『加入最愛(F)』按鈕，用以將 該展覽品加入我的最愛。
圖 4.手機畫面
5. 結論與未來研究
本研究提出了一個應用情境感知技術來 建立的手機智慧型導覽系統。此系統除了特別 考慮展覽場擁擠的情況處理外，並利用以下幾 點特色來達到使用方便和個人化等目標： (1) 兼具自動與手動功能的導覽功能。(2)由情境資 訊推理出來的展覽品推薦功能。
(3)貼心的提
醒功能包含
擁擠的提醒和時間提醒。在未來的研究上，我們將結合本體論來整 理展覽品以及使用者相關的資訊，讓展覽品的 推薦貼近使用者的興趣。另外，我們也將研究 如何讓一群好友能夠透過這個智慧型系統即 時的交換展覽品的資訊和心得，如此，可以提 供更便利和親切的服務。
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