基于RFID的游樂場物聯(lián)網智能營運管理系統(tǒng)的研究

晏細蘭

摘要：該文以研究物聯(lián)網的體系結構為基礎，從虛擬網絡世界與現實物理世界融合角度提出一個基于RFID技術的物聯(lián)網的概念模型，研究射頻識別技術在游樂場的應用，構建一個智能互動游樂場的物聯(lián)網平臺，從而提高整個游樂場運營效益。

關鍵詞：RFID；游樂場智能管理；物聯(lián)網體系結構

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）34-0270-02

游樂場是一個集中了大型消費和各種游樂項目的場所，具有面積大、游樂項目多、場館

分散游客人流量大等特點，如果沿用以前傳統(tǒng)的人工方式來管理門票的銷售、游客身份信息識別驗證、游客和場館的工作人員門禁訪問控制管理、監(jiān)控、游客和游客來處理信息，如員工人身安全保證，任務信息和工作量將大大增加，這將增加游樂園的運營成本，而且可以極大地減少整個操場的運營效率，游客的滿意度。尤其是在娛樂領域等待一些令人興奮的項目時間將浪費大量的游客。所以如何讓體驗過程順暢娛樂在體育場是進一步提高操場的焦點目前操作條件，基于RFID技術的物聯(lián)網的應用和其他現代信息技術新公園管理降低成本，建立先進的游樂園智能管理系統(tǒng)，來解決當前和未來可以看到各種各樣的問題，提高管理的效率和操作質量是成功的關鍵現代游樂園。

1物聯(lián)網概述

1.1 物聯(lián)網的概念

物聯(lián)網是通過射頻識別、激光掃描儀，全球定位系統(tǒng)（GPS）傳感器和紅外傳感器、信息設備，根據合同的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網，信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、監(jiān)控、管理和跟蹤的網絡。物聯(lián)網是計算機和互聯(lián)網之后的世界信息產業(yè)第三次浪潮的通信網絡。通過傳感器安裝在設備和設備，形成了一個巨大的物聯(lián)網，然后通過互聯(lián)網，使人們能夠在人的龐大網絡的運行狀態(tài)和設備監(jiān)控管理，目前互聯(lián)網的發(fā)展RFID和無線傳感技術主要用于實現人和物，內容和內容的信息交流和溝通。

1.2基于 RFID 系統(tǒng)的物聯(lián)網架構

基于RFID系統(tǒng)的物聯(lián)網架構是將RFID標簽貼到相應物品上，通過讀取標簽上的信息，將之與讀寫器的信息進行交換與通訊，從而將物品的信息傳到后臺信息處理系統(tǒng)中進行保存，從而實現對物品的信息采集以及位置跟蹤，最后信息服務處理系統(tǒng)與互聯(lián)網結合，提供物聯(lián)網服務。圖1為基于RFID系統(tǒng)的物聯(lián)網應用架構示意圖。

2系統(tǒng)體系框架

根據實際操作情況的操場，操場是智能管理系統(tǒng)需求分析，結合經濟和實用等主要因素，利用物聯(lián)網技術，開發(fā)應用了游樂場消費者電子腕帶流程控制、區(qū)域定位系統(tǒng)、票務系統(tǒng)、進出場管理模塊、移動手持終端設備，實現了消費者身份驗證、門禁及區(qū)域定位等多種功能。系統(tǒng)體系框架主要包括：1）給游客配發(fā)腕帶式電子手環(huán)；2）讀寫器；3）多功能查詢終端；4）控制中心、無線基站等基礎設施。圖2為該系統(tǒng)總體框架示意圖。

2.1 腕帶式電子手環(huán)

腕帶式

電子手環(huán)是負載了電子門票、定位跟蹤、電子錢包、身份認證等多功能的電子標簽，將其設計成腕帶式手環(huán)形式，佩戴在游客手上，使游客擁有一個方便且輕松舒適的游玩感覺。該電子手環(huán)集成了13.56MHz 和 2.45GHz兩個不同頻率的標簽，即雙頻合一的腕帶式電子手環(huán)。如果兩個電子手環(huán)信號的同時，信號“崩潰”，中間的軟件使用的算法的控制系統(tǒng)包含撤退和利用偽隨機數生成算法來控制隨機時間。退避算法可以顯著降低碰撞概率，使該閱讀器具備“防碰撞”功能。

讀寫器對動態(tài)移動的腕帶式電子手環(huán)攜帶的信息進行接收、處理、傳輸以實現游樂場中游客的跟蹤定位，游客可以多功能終端定位自己和同伴當前時刻的位置，也可以了解目前的數量分布游玩區(qū)域，從而科學、方便的安排下一個游玩計劃?；谏漕l識別腕帶式電子手環(huán)除了識別標簽功能也有許多行業(yè)的存儲功能，可以在腕帶式電子手環(huán)的形式存儲在電子錢包。

應用有電子錢包功能，游客根據需要可往電子錢包中充值，在場館內各種消費均可刷電子手環(huán)，該項功能可使游客有效提高消費結算效率，方便游客無負擔游玩消費等。

2.2 基站

基站是由ZigBee模塊和讀寫器模塊組成，讀寫器選用13.56MHz 的近距離讀寫器和2.45GHz 的遠距離讀寫器用于和腕帶式電子手環(huán)的配套使用。將讀寫器安裝在多功能查詢終端，通過多功能查詢終端，游客可查詢自己及同伴的所在位置和預約排隊等。游客進出某一游玩區(qū)時，位置固定的讀寫器會記錄游玩區(qū)的ID、游玩項目 ID、佩戴電子手環(huán)的ID號、游客們進出游玩區(qū)時間等；腕帶式電子手環(huán)進入讀寫器讀寫范圍后，讀寫器讀取標簽信息，

然后傳到RFID 中間模塊進行處理，在中間模塊負責數據收集、旅游信息過濾、身份認證等一系列的數據處理工作，然后將處理成功的數據傳到后端信息系統(tǒng)進行進一步管理處理，經過該一系列處理達到對驗證持卡人的身份識別，也可以支持軟件系統(tǒng)相結合，實現檢驗游客是否具有游樂項目游玩許可，如果是有權限的游客，游客不需要等候排隊。只有一個有效的RFID電子標簽的用戶可以進入相應的區(qū)域，整個過程系統(tǒng)將跟蹤所有訪問旅游信息備查。

無線基站主要是用來轉發(fā)各終端和移動設備的游客數據，為了配合定位，無線基站需要成功通過測量接收信號能量，并將該能量傳給多功能查詢終端，由多功能查詢終端服務器計算游客具體的位置信息。

2.3 多功能查詢終端

多功能查詢終端模塊主要是為游客提供場館內相關信息及自身位置的查詢功能，通過刷腕帶式電子手環(huán)，游客可以得到正確的使用，最近的操場上活動，訪問游玩項目的位置分布，自己與同伴游玩的位置信息，娛樂項目等待時間游戲介紹和自助查詢的需要。

多功能查詢終端應用主要包括：游客確認自己和同伴的相對游玩位置信息；游樂場整體的項目介紹及各游玩項目的游玩方式；項目位置分布以及需要排隊時間的情況；游客查詢自己或其他游客的活動路徑信息。游客活動路徑查詢包括：通過多功能查詢終端，游客可查看到自己游玩路徑的信息并打印出來，帶同伴的游客成員還可實時查看同伴中其他成員的游玩路徑信息。組員位置定位包括游客組的各個成員先通過刷手環(huán)獲得多功能終端查詢資格，

查詢結果顯示為被查游客的最后刷卡情況。當前位置信息查詢包括游客通過刷手環(huán)在多功能查詢終端查詢自己的當前所處的位置信息，多功能查詢終端將以圖像的形式顯示以當前位置為中心一定范圍內的地圖信息。

2.4 控制中心

控制中心對各數據終端包括移動電子標簽及固定讀寫器發(fā)來的數據信息進行相關處理，游樂場工作人員通過圖形化的處理用戶界面，實現監(jiān)管信息、游樂場門禁、應急報警、定位跟蹤各子系統(tǒng)，同時與各個多功能查詢終端連接，更新終端信息。除了對各數據終端發(fā)送來的數據信息進行數據處理，控制中心還可開發(fā)大型數據處理軟件，為各數據終端設備提供數據處理技術支持。

3 關鍵技術分析

基于RFID的游樂場物聯(lián)網智能營運管理系統(tǒng)的關鍵技術有兩種：

3.1 防碰撞技術

信道爭用是指當多個電子標簽同時給讀寫器發(fā)送信息時，由于電子標簽均存在于同頻率同讀寫器的工作范圍，這些電子標簽說明響應相同的閱讀和寫作幾乎是在同一時間，將自己的信息發(fā)送頻率，從而使讀寫器不能正確響應電子標簽信息，以致讀寫器誤認為這個標簽不在其工作范圍內的情況，即發(fā)生了信號碰撞，該現象也稱為信號相互干擾。為解決信號碰撞問題，可在在讀寫器中加入二進制樹圖的函數，用二進制樹算法實現多標簽的防碰撞讀起信號。該算法的性能取決于讀寫器作用區(qū)域內的標簽的數量以及標簽的序列號的位數。

3.2 跟蹤定位技術

本文研究的游樂場智能管理系統(tǒng)中的游客定位技術主要是采用RFID的實時定位技術，多個讀寫器位置已經固定，游客佩戴的電子手環(huán)位置是移動的，當待定位的電子手環(huán)發(fā)出的

信號被固定位置的讀寫器掃描讀取到時，系統(tǒng)將根據該讀寫器獲取游客信號傳播時間所形成的幾何約束關系來判斷游客位置信息，從而實現游客在移動狀態(tài)下的自動識別進而實現游客位置的自動化管理，該定位系統(tǒng)融合Zigbee技術，實時跟蹤游樂場內的游客手環(huán)，有效提高定位精度。

4 結束語

本文從實際需求和功能出發(fā)，對RFID技術在游樂場智能管理系統(tǒng)的應用，進行了相關的研究與探討。對游樂場中智能管理所需進行仔細分析得出智能管理系統(tǒng)在本文中需要完成的功能，提出系統(tǒng)總體設計框架并對每個模塊作了功能描述。整個智能管理系統(tǒng)完成了電子門票、智能排隊、跟蹤定位、電子錢包、多功能查詢終端、控制中心管理等功能，有效提高游樂場運營效率和游客游玩的滿意度，降低了整個游樂場的運營成本。

參考文獻：

[1] 董浩巖.基于RFID技術的游樂場管理系統(tǒng)設計與應用[D].上海：華東理工大學碩士學位論文， 2010.

[2] 沈蘇彬等.物聯(lián)網的體系結構與相關技術研究[J].南京郵電大學學報，2009，29（6）：1-11.

[3] 錢曉軍，范冬萍.GIS技術及物聯(lián)網在城市物聯(lián)應急平臺構建中的應用[J].現代電子技術，2015（24）：69-71，75.

[4] 李珍香，李國，李德興.基于ARM 的RFID 智能安全管理系統(tǒng)設計與實現[J].計算機工程與設計，2010，31（12）：2744-2748.

[5] 葛付偉.物聯(lián)網中的RFID技術及物聯(lián)網的構建[J].電子測試，2015（23）：134-135.

[6] 史輝情.基于RFID技術的檔案管理系統(tǒng)的研究與設計[J].低碳世界，2013（13）：147-148.

[7] 張凡，陳典鋮，楊杰.室內定位技術及系統(tǒng)比較研究[J].廣東通信技術，2012，32（11）： 73-79.