基于RFID的游乐场物联网智能营运管理系统的研究

晏细兰

摘要：该文以研究物联网的体系结构为基础，从虚拟网络世界与现实物理世界融合角度提出一个基于RFID技术的物联网的概念模型，研究射频识别技术在游乐场的应用，构建一个智能互动游乐场的物联网平台，从而提高整个游乐场运营效益。

关键词：RFID；游乐场智能管理；物联网体系结构

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）34-0270-02

游乐场是一个集中了大型消费和各种游乐项目的场所，具有面积大、游乐项目多、场馆

分散游客人流量大等特点，如果沿用以前传统的人工方式来管理门票的销售、游客身份信息识别验证、游客和场馆的工作人员门禁访问控制管理、监控、游客和游客来处理信息，如员工人身安全保证，任务信息和工作量将大大增加，这将增加游乐园的运营成本，而且可以极大地减少整个操场的运营效率，游客的满意度。尤其是在娱乐领域等待一些令人兴奋的项目时间将浪费大量的游客。所以如何让体验过程顺畅娱乐在体育场是进一步提高操场的焦点目前操作条件，基于RFID技术的物联网的应用和其他现代信息技术新公园管理降低成本，建立先进的游乐园智能管理系统，来解决当前和未来可以看到各种各样的问题，提高管理的效率和操作质量是成功的关键现代游乐园。

1物联网概述

1.1 物联网的概念

物联网是通过射频识别、激光扫描仪，全球定位系统（GPS）传感器和红外传感器、信息设备，根据合同的协议，把任何物品与互联网，信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、监控、管理和跟踪的网络。物联网是计算机和互联网之后的世界信息产业第三次浪潮的通信网络。通过传感器安装在设备和设备，形成了一个巨大的物联网，然后通过互联网，使人们能够在人的庞大网络的运行状态和设备监控管理，目前互联网的发展RFID和无线传感技术主要用于实现人和物，内容和内容的信息交流和沟通。

1.2基于 RFID 系统的物联网架构

基于RFID系统的物联网架构是将RFID标签贴到相应物品上，通过读取标签上的信息，将之与读写器的信息进行交换与通讯，从而将物品的信息传到后台信息处理系统中进行保存，从而实现对物品的信息采集以及位置跟踪，最后信息服务处理系统与互联网结合，提供物联网服务。图1为基于RFID系统的物联网应用架构示意图。

2系统体系框架

根据实际操作情况的操场，操场是智能管理系统需求分析，结合经济和实用等主要因素，利用物联网技术，开发应用了游乐场消费者电子腕带流程控制、区域定位系统、票务系统、进出场管理模块、移动手持终端设备，实现了消费者身份验证、门禁及区域定位等多种功能。系统体系框架主要包括：1）给游客配发腕带式电子手环；2）读写器；3）多功能查询终端；4）控制中心、无线基站等基础设施。图2为该系统总体框架示意图。

2.1 腕带式电子手环

腕带式

电子手环是负载了电子门票、定位跟踪、电子钱包、身份认证等多功能的电子标签，将其设计成腕带式手环形式，佩戴在游客手上，使游客拥有一个方便且轻松舒适的游玩感觉。该电子手环集成了13.56MHz 和 2.45GHz两个不同频率的标签，即双频合一的腕带式电子手环。如果两个电子手环信号的同时，信号“崩溃”，中间的软件使用的算法的控制系统包含撤退和利用伪随机数生成算法来控制随机时间。退避算法可以显著降低碰撞概率，使该阅读器具备“防碰撞”功能。

读写器对动态移动的腕带式电子手环携带的信息进行接收、处理、传输以实现游乐场中游客的跟踪定位，游客可以多功能终端定位自己和同伴当前时刻的位置，也可以了解目前的数量分布游玩区域，从而科学、方便的安排下一个游玩计划。基于射频识别腕带式电子手环除了识别标签功能也有许多行业的存儲功能，可以在腕带式电子手环的形式存储在电子钱包。

应用有电子钱包功能，游客根据需要可往电子钱包中充值，在场馆内各种消费均可刷电子手环，该项功能可使游客有效提高消费结算效率，方便游客无负担游玩消费等。

2.2 基站

基站是由ZigBee模块和读写器模块组成，读写器选用13.56MHz 的近距离读写器和2.45GHz 的远距离读写器用于和腕带式电子手环的配套使用。将读写器安装在多功能查询终端，通过多功能查询终端，游客可查询自己及同伴的所在位置和预约排队等。游客进出某一游玩区时，位置固定的读写器会记录游玩区的ID、游玩项目 ID、佩戴电子手环的ID号、游客们进出游玩区时间等；腕带式电子手环进入读写器读写范围后，读写器读取标签信息，

然后传到RFID 中间模块进行处理，在中间模块负责数据收集、旅游信息过滤、身份认证等一系列的数据处理工作，然后将处理成功的数据传到后端信息系统进行进一步管理处理，经过该一系列处理达到对验证持卡人的身份识别，也可以支持软件系统相结合，实现检验游客是否具有游乐项目游玩许可，如果是有权限的游客，游客不需要等候排队。只有一个有效的RFID电子标签的用户可以进入相应的区域，整个过程系统将跟踪所有访问旅游信息备查。

无线基站主要是用来转发各终端和移动设备的游客数据，为了配合定位，无线基站需要成功通过测量接收信号能量，并将该能量传给多功能查询终端，由多功能查询终端服务器计算游客具体的位置信息。

2.3 多功能查询终端

多功能查询终端模块主要是为游客提供场馆内相关信息及自身位置的查询功能，通过刷腕带式电子手环，游客可以得到正确的使用，最近的操场上活动，访问游玩项目的位置分布，自己与同伴游玩的位置信息，娱乐项目等待时间游戏介绍和自助查询的需要。

多功能查询终端应用主要包括：游客确认自己和同伴的相对游玩位置信息；游乐场整体的项目介绍及各游玩项目的游玩方式；项目位置分布以及需要排队时间的情况；游客查询自己或其他游客的活动路径信息。游客活动路径查询包括：通过多功能查询终端，游客可查看到自己游玩路径的信息并打印出来，带同伴的游客成员还可实时查看同伴中其他成员的游玩路径信息。组员位置定位包括游客组的各个成员先通过刷手环获得多功能终端查询资格，

查询结果显示为被查游客的最后刷卡情况。当前位置信息查询包括游客通过刷手环在多功能查询终端查询自己的当前所处的位置信息，多功能查询终端将以图像的形式显示以当前位置为中心一定范围内的地图信息。

2.4 控制中心

控制中心对各数据终端包括移动电子标签及固定读写器发来的数据信息进行相关处理，游乐场工作人员通过图形化的处理用户界面，实现监管信息、游乐场门禁、应急报警、定位跟踪各子系统，同时与各个多功能查询终端连接，更新终端信息。除了对各数据终端发送来的数据信息进行数据处理，控制中心还可开发大型数据处理软件，为各数据终端设备提供数据处理技术支持。

3 关键技术分析

基于RFID的游乐场物联网智能营运管理系统的关键技术有两种：

3.1 防碰撞技术

信道争用是指当多个电子标签同时给读写器发送信息时，由于电子标签均存在于同频率同读写器的工作范围，这些电子标签说明响应相同的阅读和写作几乎是在同一时间，将自己的信息发送频率，从而使读写器不能正确响应电子标签信息，以致读写器误认为这个标签不在其工作范围内的情况，即发生了信号碰撞，该现象也称为信号相互干扰。为解决信号碰撞问题，可在在读写器中加入二进制树图的函数，用二进制树算法实现多标签的防碰撞读起信号。该算法的性能取决于读写器作用区域内的标签的数量以及标签的序列号的位数。

3.2 跟踪定位技术

本文研究的游乐场智能管理系统中的游客定位技术主要是采用RFID的实时定位技术，多个读写器位置已经固定，游客佩戴的电子手环位置是移动的，当待定位的电子手环发出的

信号被固定位置的读写器扫描读取到时，系统将根据该读写器获取游客信号传播时间所形成的几何约束关系来判断游客位置信息，从而实现游客在移动状态下的自动识别进而实现游客位置的自动化管理，该定位系统融合Zigbee技术，实时跟踪游乐场内的游客手环，有效提高定位精度。

4 结束语

本文从实际需求和功能出发，对RFID技术在游乐场智能管理系统的应用，进行了相关的研究与探讨。对游乐场中智能管理所需进行仔细分析得出智能管理系统在本文中需要完成的功能，提出系统总体设计框架并对每个模块作了功能描述。整个智能管理系统完成了电子门票、智能排队、跟踪定位、电子钱包、多功能查询终端、控制中心管理等功能，有效提高游乐场运营效率和游客游玩的满意度，降低了整个游乐场的运营成本。

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