基于RFID技术的智能多媒体控制系统的应用研究

1基于RFID技术的智能多媒体控制系统的应用研究《应用栏目》况夫容，钟晓玲（成都理工大学信息科学与技术学院，四川成都610059）摘要：进入信息时代，多媒体技术进入了高速发展时期，观众不仅可以借助多媒体技术了解相关信息，更可以互动的参与其中，深刻体会到多媒体技术在现代展示应用中给人们生活带来的改变。针对当前多媒体技术的普遍应用，本文设计了一套基于RFID技术的智能多媒体控制系统，介绍了射频识别技术的工作原理并分析了这套智能多媒体控制系统的组成，同时讨论了系统的功能拓展。此系统具有实时性、稳定性、智能化的特点。关键词：多媒体控制系统；射频识别技术；读写器；电子标签ApplicationResearchofIntelligentMultimediaControlSystemBasedonRFIDTechnologyKuangFurong，ZhongXiaoling（ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059，China）Abstract：Accordingtothegeneralapplicationofthemultimediatechnology,thispaperdesignsasetofcontrolsystemforintelligentmultimediacontrolbasedonRFIDtechnology,introducestheworkingprincipleofradiofrequencyidentificationtechnologyandanalyzedthecompositionofmultimediacontrolsystem,atthesametime,thefunctionexpansionofthesystemarediscussed.Thissystemhasthecharacteristicsofreal-time,stability,intelligent.Keywords：multimediacontrolsystem；RadioFrequencyIdentification；reader；Tag20世纪末，物联网（TheInternetofthings）的概念被提出，物联网即通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的功能。2000年之后，随着RFID信息传感技术的不断进步以及系统价格的不断下降，基于射频识别的物联网技术和产品在诸多领域开始被广泛应用，通过RFID提前识别标签信息与数据，实现对被识别物体的管理和控制。我国继2008年奥运会对RFID技术的成功、高效应用之后，在2010年的上海世博会上也选择了RFID这项日趋成熟的战略性新兴技术。在奥运会应用经验的基础上又增添了一些创新的应用，如电子门票与手机支付，世博手机票以RFID—SIM卡作为安全载体，借助移动通信科技来实现选票、购票、检票等各项票务管理功能，2使得游客体验到了信息时代人机交流的高效和乐趣。本文利用射频识别技术，通过识别标签内的信息，实现对多媒体系统的实时控制的技术，是一种适用于短距离且是无线通讯的新兴技术，利用它对电子标签内的信息进行编码和识读，然后通过客户端收集所有识读到的标签信息与原始录入数据相对比，整理出有用信息传送给服务器，由服务器处理这些信息并发送指令，实时控制客户端媒体信息的播放内容、播放进度及显示设置等。此外，该系统中还应用了当前十分流行的安卓设备来管理客户端，真正实现了多媒体系统的智能化与便捷化。1射频识别工作原理射频识别技术是通过射频方式对通讯双方进行非接触式的无线连接，以此实现通讯双方的数据交换，达到人们对物体或设备有效、准确的识别。和其他传统的识别方式相比，其优点在于它采用无线电波方式来实现能量供应和通讯双方的数据交换。RFID系统的组成一般包括电子标签、天线、阅读器和后台应用软件等，如图1所示。图1RFID体系结构RFID阅读器也叫读写器，一般由接口模块、控制模块、射频模块和天线模块四部分组成。RFID识别卡一般是由天线和射频模块组成，其中也包括一些存储器和功能模块。根据不同的能量来源，一般将识别卡分为有源卡和无源卡两类，有源卡的能量是通过其自身带有的电池模块获得的，而无源卡能量的获得则是通过阅读器天线模块获得的。RFID射频识别系统按照应用频率的不同分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）、微波（MW），相对应的代表性频率分别为：低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频860MHz~960MHz、微波2.4GHz、5.8GHz。同时，为了更好地完成RFID的识读功能，还需要加入中间件、PC机系统等附属设备。RFID技术的基本工作原理：首先，电子标签进入磁场接收到阅读器发出的射频信号后，无源标签通过阅读器天线获得能量，发送存储在芯片上的有效信息；而有源标签通过自身获得的能量主动发送特定的某一频率信号，然后再传送至阅读器组件中的解读器，解读器获取信息并解码后，通过通讯线路传输至中央信息中心进行有关数据的处理，以获得准确有用的信息。2基于RFID技术的智能多媒体控制系统的组成及其工作原理2.1系统组成基于RFID技术的智能多媒体控制系统是由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统由阅读器设备、电子标签(Tag)、数据连接接口、服务器、客户端PC机和安卓设备组成。这部分的主要功能是：对媒体文件和设备信息的采集、对标签的识读、实时播放媒体内容等。软件系统主要是将采集的标签内信息传输给客户端和服务器，然后对信息进行比较和处理，再由服务器向客户端发送指令，启动或停止客户端媒体播放，同时通过客户端PC机上的软件设置，对媒体信息的播放内容、播放进度和播放格式进行选择控制，实现设备的开关机项等。软件部分是由应用软件和嵌入式软件这两部分组成，他们共同完成上述预设功能，同时还可通过改变其内部不同的功能模块和算法要求以达到不同的功能要求。多媒体控制系统组成如图2所示。各部件的功能如下：（1）射频读写器首先我们所选择的射频识别系统为900MHz~950MHz超高频射频识别系统，读取距离为5到10米，与各个客户端PC机相连的读写器通过发射天线将高频加密的数据信号发射出去，以激活进入该读写器识读范围的识别卡，；与此同时，识别卡的高频载波信号经接收天线传输给射频读写器，射频读写器接收到放大信号后，再由软件调制、解码后通过局域网和串口传输至各客户端PC机和服务器。需要注意的是，由于现场一般需安装多台RFID读写器，如果将这些读写器的3发射频率设置成一个固定频率，当读写器一起发射这一频率的电磁波信号时，会造成相互间的干扰，因此在这里，我们将RFID系统的发射频率设置成跳频的，如在900MHz~950MHz之间选择若干频率，当一台读写器在发射某一频率的射频信号遭到其它读写器发射相同频率信号的干扰时，就会自动跳转去发射另外一个频率的电磁波，以避免这种同频干扰。（2）电子标签(识别卡）该系统中，我们选择的是无源标签，其能量通过阅读器天线模块获得。电子标签在该控制系统中充当信息源的角色，标签中存储了卡的编号或者用户信息，根据具体需求，读写器可以对电子标签内的信息进行读/写操作，给标签内写入不同的信息。当读写器读到标签内的信息后，就会反馈给客户端PC机，客户端会根据采集到的信息，调出自身数据库内存储的原始数据与采集到的数据相对比，统计整理出有用的信息，再通过局域网将这些信息传输给服务器，由服务器中的控制系统软件对数据进行相应计算处理，再发送指令给客户端，客户端的软件会根据指令对媒体内容做出相应控制，如播放、停止、切换客户端和媒体内容等。（3）传输适配器传输适配器作为RFID读写器与客户端PC机之间数据传输并动态显示通讯的接口，其自身带有标准串口RS232和USB。它可以实现较远距离的数据准确传输。（4）客户端PC机客户端PC机中放有需要播放的媒体文件，客户端PC机的数据库中录入了原始的标签编码及其对应的媒体文件信息等数据，当客户端采集到RFID读写器读到的标签内数据时，根据读到的数据调出数据库中的原始数据，然后将这些数据进行统计整理传送给服务器，同时通过相关软件设置，可以在客户端的选择界面上根据需要选择媒体播放格式（如视频中的mp4格式、WMV格式等）和要播放的媒体内容（如视频、幻灯片等），以及相应的显示设置（如单屏显示、多屏显示等）。（5）显示设备显示设备与客户端PC机相连，主要用来播放选定的媒体文件内容。（6）服务器服务器通过局域网分别与客户端PC机和安卓客户端相连接，服务器中的系统软件是该控制系统软件部分的核心。由于服务器与客户端是一对多的关系，服务器接收来自各个客户端的数据，对这些数据进行快速地计算处理，确定需要播放媒体文件的客户端及所需媒体文件内容，排列出优先级，然后发送相应指令给客户端PC机，以启动优先级最高的客户端播放对应媒体文件内容，同时停止其余客户端的媒体播放。（7）安卓客户端安卓设备的应用是我们这套智能控制系统的亮点，安卓系统是当今信息时代的一大特色和通讯领域的主流技术之一。将安卓设备通过局域网与服务器相连，可以在其上一览所有客户端PC机上的资源信息和媒体文件播放动态，并且能代替服务器向客户端PC机发送指令，实时控制多媒体文件的播放动态。此外，还可通过安卓设备实现其他设备的开机和关机。图2基于RFID技术的智能多媒体控制系统组成2.2工作原理首先，各个展示展览地点可以根据自己的场地实际情况及所要实现的功能需求，安装一定数量的射频读写器、客户端PC机、服务器等硬件设备，并通过传输适配器和局域网将这些设备连接起来，其次，可以根据具体需求，在客户端PC机上放入需要播放的媒体资源，设置好资源路径，选定与客户端相连的读写器和设备串口，选择媒体播放的格式和播放内容，以及显示设置。其次，给参观人员配置一个唯一的识别卡并将卡的编号或人员信息录入客户端PC机的数据库中。当参观人员进入到任一RFID读写器的射频范围内时，读写器将会马上感应到信号并激活该识别卡，读取卡中的数据，通过传输适配器将数据传给与该读写器相连的客户端PC机，客户端4PC机采集到标签信息后，会根据这些数据将数据库内原始标签内信息和对应的媒体文件数据调出来进行对比，然后将数据进行统计整理再通过局域网传送给服务器，服务器中的系统软件会对这些信息进行计算处理，确定客户端的优先级，需要启动的客户端和需要播放的媒体文件，向该客户端发送播放指令，同时停止其余客户端的媒体播放，这时媒体内容就可以实时地在与该PC机相连的显示设备上播放或停止。，如果用户需要实时更改正在播放的媒体内容，就可以点开正在播放媒体文件的显示屏上的媒体同步预览界面，选择更改媒体播放进度，如开始、停止、暂停、恢复等，还可通过更改资源路径自由选择媒体资源，更改媒体播放格式与显示设置等，而无须在设备启动连接之前事先设定好媒体内容、播放格式等选项了。另外，在我们的安卓设备客户端上，可以一览所有客户端PC机的资源信息和实时媒体动态，并能通过局域网代替服务器向客户端PC机发送指令，传送文件，实时控制媒体动态，更新客户端媒体内容等，在播放结束后，还可实现通过安卓设备对其他设备进行开关机，对整个多媒体控制系统的管理和后续内容更新提供了极大的方便。2.3功能拓展由于射频识别技术有较强的拓展性，因此我们还可以对该多媒体控制系统进行进一步的功能拓展，如研发其他一些管理软件和应用软件，装载在客户端PC机和服务器中，另外，通过实际场地的局域网和电路，还可实现对场地灯光和设备安全的监控管理，如媒体开始播放的同时即熄灭场地所有灯光，媒体播放结束时，灯光又会自动恢复。在监管方面，我们还可实现对一些重要设备进行实时监控，查看其各项运行参数，对设备安全稳定的运行以及做好设备故障排查工作提供保障。3结束语RFID射频识别技术作为一种新兴的非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，具有识别工作无需人工干预，可