發布日期：2022-05-20 點擊率：31
射頻識別(radio frequency identificaTIon，RFID)技術，是一種利用射頻通信實現的非接觸式自動識別技術，能夠實現對高速移動物體的自動識別和多目標識別。面向服務架構(service-oriented architecture，SOA)是新一代的架構思想，主要用于分布式軟件開發。目前國外知名的大企業都加大了對RFID中間件的研發，較有影響的有IBM、Microsoft、BEA等大型軟件公司，如BEA通過Edge Server和Enterprise Server實現其RFID中間件，前者連接讀寫器并對其控制，按既定規則對數據進行過濾并上傳給應用系統;后者介于Edge Server和上層應用之間，能夠集中管理所有的Edge Server、集中管理各類RFID事件并可以與各種現有應用系統進行很好的集成。但這些軟件公司多是將RFID納入其現有中間件產品中，如IBM將RFID納入Web Sphere架構中，使得RFID中間件產品變得復雜而昂貴，并對系統的依賴性比較大。
國內隨著“十一五”規劃和863計劃對射頻識別技術的推廣應用，相關企業也都推出了各具特色的中間件產品。但是目前專用的RFID中間件產品較少，從而限制了射頻識別技術在中小企業中的推廣。作者重點研究如何設計獨立的RFID專用中間件，并采用SOA的架構思想進行系統設計，以實現專門用于RFID應用系統的中間件軟件。實際應用中方便部署，開發周期短，復用程度強且開發成本相對較低。該系統的研究及完善將對RFID技術的普及起到一定的積極作用。
1 基于SOA的軟件架構設計分布式RFID中間件
1.1 分布式RFID中間件功能定義及技術路線
基于定位于中小企業RFID應用的需求，中間件必須要具備通用性、易用性以及明確的模塊化設計等要求。對于通用性要求，系統采用SOA的實現技術，Web Services服務的形式接受上層應用系統的定制要求并提供相應服務，通過讀寫器適配器提供通用的適配接口以“即插即用”的方式接收讀寫器進入系統，同時提供給上層應用的數據采用XML格式;對于易用性要求，系統采用B/S結構，以Web服務器作為系統的控制樞紐，以web瀏覽器作為系統的控制終端，可以遠程控制中間件系統以及下屬的讀寫器。
綜合上述要求，在技術驗證基礎上，定義中間件系統具備功能：數據的實時采集功能;數據底層處理功能;讀寫器適配功能;數據高級處理功能，即事件處理功能;網絡通信功能;信息存儲功能;瀏覽器控制功能;數據服務接口功能;配置管理功能。
根據上述功能定義，并綜合跨平臺通用性方面的系統需求，系統開發采用J2EE作為本RFID中間件的開發平臺。系統測試的RFID讀寫器采用UHF(ultra high frequency，超高頻)的RFID讀寫器，測試型號為江蘇瑞福科技的RFS-2312型讀寫器和美國Alien科技公司的ALR-9800型讀寫器，標簽數據均按照實驗要求有效地傳遞到上層應用系統。
1.2 中間件架構設計
按照SOA的類型劃分層次以適合于使用和構建服務，也是采用SOA架構的重要前提。設計RFID中間件按照SOA類型來劃分層次，每一層都有一組獨立的功能以及定義明確的接口，而且都利用定義明確的規范接口與相鄰層進行交互。如此設計便于把功能組件合理劃分為相對獨立的模塊，使系統具備更好的可維護性及可擴展性。如圖1所示，將中間件系統按照數據流程劃分為3層：數據采集及預處理、應用層事件處理以及數據服務接口。
根據具體功能模塊的劃分需求和數據分層處理及傳輸的要求，同時考慮到實際應用的需求，經過系統研究，將系統劃分為5個相對獨立的功能模塊，并采用由總控子系統和設備管理子系統組成的兩級樹形結構，其系統架構如圖2所示。
1)總控子系統
總控子系統是整個系統的控制樞紐，具體功能劃分為4部分：數據高級處理、配置資源數據庫、web控制服務器以及數據服務接口。實現的功能分為數據和系統控制兩方面。數據方面，進一步優化采集到的RFID數據，包括對來自不同設備管理子系統的標簽進行冗余過濾，同時添加對應的邏輯閱讀器，并且依照事件周期定義ECSpec，生成標準的事件周期報告ECReport，該報告通過數據服務接口發送到企業應用系統;系統控制方面，指基于web的設備管理器及讀寫器的控制，以及系統所有配置信息的存儲。
2)設備管理子系統
設備管理子系統實現的主要功能：一是為網絡上的讀寫器進行適配，并按照上層的配置建立實時的UDP連接并做好接收標簽數據的準備;二是對接收到的數據進行預處理。讀寫器傳遞上來的大量數據存在著大量的冗余信息以及一些誤讀的標簽信息，所以要對數據進行過濾，消除冗余數據。預處理內容包括集中處理所屬讀寫器采集到的標簽數據，并統一進行冗余過濾、平滑處理、標簽解讀等工作。經過處理后，每條標簽內容包含的信息有標準EPC格式數據、采集的讀寫器編號、首次讀取時間、末次讀取時間等，并以一個讀周期為時間間隔，分時向上層總控子系統發送，為進一步的數據高級處理做好必要準備。
3)樹形結構的優點
采取這種集中與分布相結合的模式建立兩級樹形結構，可實現設備與控制的互連互通：能夠通過統一協調的調度策略實現產品信息的綜合管理，構成產品信息查詢、實時跟蹤、數據更新及統一管理的平臺;同時能夠集中管理所有型號各異的信息采集設備并實時監控整個系統的運行狀態。
2 系統控制和數據處理
系統的工作流程主要集中在3個方面：
一是上行標簽數據的流向
二是下行控制命令的流向
三是應用層事件(applicaTIon level events，ALE)相關的處理流程。
采集到的數據，經過處理后最終發送到上層應用系統，達到信息采集的目的。數據處理由設備管理子系統處理和總控系統處理兩部分構成。最終標簽數據的生成過程依次經過過濾、標準化處理、中間傳輸、二次過濾、數據標準化處理、EC處理及信息發送，直至標簽數據達到企業信息系統。數據在中間件系統中的流程是自下而上依次處理的，各處理模塊間信息的傳遞通過JAVA中的消息bean實現。
對讀寫器進行控制的內容包括：新建、刪除及修改讀寫器，相關的設備管理子系統的新建、刪除及參數的修改。以新建一個讀寫器為例，系統管理員將配置信息發動到總控子系統，在存儲到配置數據庫中的同時通過數據發送端口發送到對應設備管理子系統的讀寫器適配模塊中進行處理，并依照對應的地址將配置參數傳送到讀寫器中進行配置。配置完成后的反饋信息依照相反的路徑向管理員進行反饋并記錄到日志中。
應用層事件的目的是整合標簽數據，提取出用戶需求的信息并進行標準化處理，正確發送到企業應用系統中，重點在于屏蔽企業應用系統的差異性，提供有價值的標簽分析數據，其控制流程主要對應于事件周期定義與事件周期報告。授權用戶通過定義、查詢、修改及刪除事件周期報告來制定所需數據的規格，并能通過系統數據服務接口訂閱或取消訂閱事件周期報告ECReport，同時接受RFID中間件發送的ECReport。
3 總結
分布式RFID中間件系統成功地將RFID數據采集與數據應用進行了分離，使應用系統專注于業務的流程和處理而不再陷于修改適應各種不同的數據采集方式。由于系統散布于分布式網絡上，使得系統的配置不再局限于物理地點的限制，系統能夠借助于局域網甚至互聯網直接訂閱標簽數據。RFID中間件在整個系統中起到承上啟下的關鍵作用。可以預見，隨著專用的RFID中間件技術的不斷成熟，RFID應用系統定會在中小型企業中得到迅速普及。
下一篇： PLC、DCS、FCS三大控
上一篇： 淺談射頻接收芯片結構
