無線射頻識別中間件技術(shù)

無線射頻識別(RFID)技術(shù)是一種快速、實(shí)時、準(zhǔn)確的信息采集與處理技術(shù)，通過射頻信號對實(shí)體對象進(jìn)行唯一有效的標(biāo)識，可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、零售、物流、交通、醫(yī)療、國防、畜牧、采礦等各個行業(yè)。
　　
　　基本的RFID系統(tǒng)一般由3部分組成：標(biāo)簽、閱讀器以及應(yīng)用支撐軟件。中間件是應(yīng)用支撐軟件的一個重要組成部分，是銜接硬件設(shè)備如標(biāo)簽、閱讀器和企業(yè)應(yīng)用軟件如企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)、客戶關(guān)系管理(CRM)等的橋梁。中間件的主要任務(wù)是對閱讀器傳來的與標(biāo)簽相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、匯總、計算、分組，減少從閱讀器傳往企業(yè)應(yīng)用的大量原始數(shù)據(jù)、生成加入了語意解釋的事件數(shù)據(jù)�？梢哉f，中間件是RFID系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”。
　　
　　對于RFID中間件的設(shè)計，有諸多問題需要考慮，如：如何實(shí)現(xiàn)軟件的諸多質(zhì)量屬性、如何實(shí)現(xiàn)中間件與硬件設(shè)備的隔離、如何處理與設(shè)備管理功能的關(guān)系、如何實(shí)現(xiàn)高性能的數(shù)據(jù)處理等等。
　　
　　1、RFID網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)
　　
　　無線射頻識別網(wǎng)絡(luò)的框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 RFID網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框架圖

標(biāo)簽數(shù)據(jù)經(jīng)過中間件的分組、過濾等處理上報給應(yīng)用系統(tǒng)；應(yīng)用系統(tǒng)負(fù)責(zé)事件數(shù)據(jù)的持久化存儲，以及標(biāo)簽綁定的業(yè)務(wù)信息的管理。
　　
　　RFID系統(tǒng)共享公共服務(wù)平臺提供根節(jié)點(diǎn)對象名稱服務(wù)(ONS)、企業(yè)應(yīng)用鑒權(quán)管理、標(biāo)簽信息發(fā)現(xiàn)和企業(yè)授權(quán)碼管理等公共服務(wù)。其中，根節(jié)點(diǎn)ONS連同所有企業(yè)級RFID系統(tǒng)的內(nèi)部ONS，組成一個ONS樹，任何一個標(biāo)簽都可以在ONS樹上找到標(biāo)簽所對應(yīng)的標(biāo)簽信息庫的地址，即可以進(jìn)一步訪問到標(biāo)簽對應(yīng)的詳細(xì)信息。
　　
　　2、中間件功能及實(shí)現(xiàn)原理
　　
　　一言蔽之，中間件的功能就是接受應(yīng)用系統(tǒng)的請求，對指定的一個或者多個閱讀器發(fā)起操作命令如標(biāo)簽清點(diǎn)、標(biāo)簽標(biāo)識數(shù)據(jù)寫入、標(biāo)簽用戶數(shù)據(jù)區(qū)讀寫、標(biāo)簽數(shù)據(jù)加鎖、標(biāo)簽殺死等，并接收、處理、向后臺應(yīng)用系統(tǒng)上報結(jié)果數(shù)據(jù)。
　　
　　其中，標(biāo)簽清點(diǎn)是最為基本、也是應(yīng)用最為廣泛的功能。
　　
　　2.1 標(biāo)簽清點(diǎn)功能概述
　　
　　標(biāo)簽清點(diǎn)的工作流程可簡單描述為：
　　
　　應(yīng)用系統(tǒng)以規(guī)則的形式定義對標(biāo)簽數(shù)據(jù)的需求，規(guī)則由應(yīng)用系統(tǒng)向中間件提出，由中間件維護(hù)。規(guī)則中定義了：需要哪些閱讀器的清點(diǎn)數(shù)據(jù)，標(biāo)簽數(shù)據(jù)上報周期(事件周期)的開始和結(jié)束條件，標(biāo)簽數(shù)據(jù)如何過濾，標(biāo)簽數(shù)據(jù)如何分組，上報數(shù)據(jù)為原始清點(diǎn)數(shù)據(jù)、新增標(biāo)簽數(shù)據(jù)還是新減標(biāo)簽數(shù)據(jù)，標(biāo)簽數(shù)據(jù)包含哪些原始數(shù)據(jù)等。
　　
　　應(yīng)用系統(tǒng)指定某項(xiàng)規(guī)則，向中間件提出對標(biāo)簽數(shù)據(jù)的預(yù)訂。
　　
　　中間件根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)對標(biāo)簽數(shù)據(jù)的預(yù)訂情況，適時啟動事件周期，并向閱讀器下發(fā)標(biāo)簽清點(diǎn)命令。
　　
　　閱讀器將一定時間周期(讀取周期)中清點(diǎn)到的數(shù)據(jù)，發(fā)送給中間件。讀取周期可由中間件與閱讀器制定私下協(xié)商確定。
　　
　　中間件接由收閱讀器上報的數(shù)據(jù)。
　　
　　中間件根據(jù)規(guī)則的定義，對接收數(shù)據(jù)做過濾、分組、累加等操作，并在事件周期結(jié)束時，按照規(guī)則的要求生成數(shù)據(jù)結(jié)果報告，發(fā)送給規(guī)則的預(yù)訂者。過濾過程可去除重復(fù)數(shù)據(jù)、應(yīng)用系統(tǒng)不感興趣的數(shù)據(jù)，大大降低了組件間的傳輸數(shù)據(jù)量。
　　
　　此流程可參見圖2。

圖2 中間件標(biāo)簽清點(diǎn)概要流程圖

此處，需要說明一下邏輯閱讀器的概念。
　　
　　中間件將事件源抽象為一個邏輯概念——邏輯閱讀器，一個邏輯閱讀器可以包含多個物理閱讀器，甚至可更細(xì)化為包含多個物理閱讀器的多個天線。
　　
　　邏輯閱讀器的劃分可以根據(jù)實(shí)際的系統(tǒng)部署情況來確定，比如，某一個倉庫兩個出口部署了4個閱讀器，可根據(jù)需要將這4個閱讀器配置成為一個邏輯閱讀器，不妨命名為“倉庫出口”。應(yīng)用系統(tǒng)在需要倉庫出口的標(biāo)簽數(shù)據(jù)時，可基于這個邏輯閱讀器下發(fā)清點(diǎn)命令，而邏輯閱讀器名稱作為部分應(yīng)用程序接口(API)調(diào)用的參數(shù)。
　　
　　2.2 標(biāo)簽清點(diǎn)實(shí)現(xiàn)原理
　　
　　如前所述，規(guī)則是整個中間件功能的關(guān)鍵元素。規(guī)則相當(dāng)于應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)給中間件的訂貨單，定義了對貨品(標(biāo)簽數(shù)據(jù))的時間(事件周期)和規(guī)格(如何過濾、如何分組、報告樣式等)的要求，原理描述部分參考EPCglobal相關(guān)內(nèi)容。
　　規(guī)則、報告有自身的信息模型，表征其承載的信息，同時，規(guī)則擁有其自身的狀態(tài)機(jī)模型。在接受應(yīng)用系統(tǒng)的長期預(yù)訂、單次預(yù)訂時，這些預(yù)訂操作會激發(fā)規(guī)則的狀態(tài)變遷，如從“未被請求”狀態(tài)躍遷到“已被請求”狀態(tài)。
　　規(guī)則由應(yīng)用系統(tǒng)通過API定義。
　　
　　(1) 規(guī)則信息模型
　　
　　規(guī)則信息模型的描述采用了統(tǒng)一建模語言(UML)，如圖3所示。

圖3 規(guī)則信息模型圖

在面向?qū)ο蟮恼Z境中，規(guī)則可表征為一個類(ECSpec)。從信息模型描述中可看出，一個規(guī)則類，與其他多個類具有關(guān)聯(lián)關(guān)系，或者說擁有如下屬性：一個或者多個邏輯閱讀器的列表(readers)、事件周期邊界定義(boundaries)、一個或者多個報告的定義(reportSpecs)、是否在報告中包含規(guī)則本身的標(biāo)記(includeSpecInReports)。 
　　
　　(2) 報告信息模型 
　　
　　與規(guī)則信息模型類似，報告信息模型如圖4所示。

圖4 報告信息模型圖