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射頻識別(RFID)是指利用無線電訊號,以非接觸方式對標簽內(nèi)信息進行讀寫,實現(xiàn)目標識別的一類技術(shù)[1],在制造業(yè)、物流、醫(yī)療、運輸、零售、國防等各個領(lǐng)域得到廣泛應用。

一個典型的RFID應用系統(tǒng)包括標簽、讀寫器與配套硬件及相應支撐軟件。RFID中間件(Middleware)是支撐軟件的一個重要組成部分,用來加工、處理來自讀寫器的所有信息和事件,使用其提供的一組通用應用程序接口(API),能有效集成較大規(guī)模應用中涉及的不同種類、眾多采集點的RFID產(chǎn)品,讀寫RFID標簽信息,對標簽信息進行過濾、分組和計數(shù)等處理,加入了語意解釋的事件數(shù)據(jù),優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸,可減少發(fā)往信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量并防止誤讀、多讀、漏讀信息。中間件是RFID系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”,在RFID硬件產(chǎn)品數(shù)據(jù)格式變化情況下,以最小的成本升級應用系統(tǒng),降低開發(fā)難度,縮短開發(fā)周期,規(guī)避開發(fā)風險,節(jié)省開發(fā)費用,提高開發(fā)質(zhì)量;使用RFID中間件可以讓用戶更加方便的應用RFID技術(shù),更便捷的將此技術(shù)融入到各類的業(yè)務應用和工作流程當中。

RFID中間件還可以和諸如企業(yè)資源計劃(ERP)系統(tǒng)、倉儲管理系統(tǒng)(WMS)、客戶關(guān)系管理(CRM)、辦公自動化(OA)及其他專有業(yè)務系統(tǒng)很有效的整合。良好的適應性使得應用該框架構(gòu)建RFID應用只需要進行非常少量的程序設(shè)計工作量就可以和其他業(yè)務系統(tǒng)軟件無縫對接。

圖1 RFID中間件與系統(tǒng)集成   下載原圖

RFID中間件發(fā)展大體劃分為三個階段。

第一階段是以應用為中心的初級階段。RFID廠商提供API,幫助用戶完成RFID讀寫器的整合、串聯(lián)。用戶完成后端處理系統(tǒng)與讀寫器API連接、可靠性處理等功能。

第二階段是架構(gòu)中間件發(fā)展階段。通過本階段的發(fā)展,RFID中間件不但已經(jīng)具備基本數(shù)據(jù)采集、過濾、分組和計數(shù)等功能,同時滿足用戶多點收集、多點應用的需求,并具備平臺的管理與維護功能。國內(nèi)研究成果還涉及到了傳輸協(xié)議和安全管理等領(lǐng)域[2,3,4]。

第三階段是解決方案階段,為中間件的成熟階段,各廠商針對RFID在不同領(lǐng)域的應用,提出了解決方案。用戶通過RFID中間件,可以將現(xiàn)有業(yè)務系統(tǒng)快速與RFID系統(tǒng)連接,實現(xiàn)對RFID系統(tǒng)可視化管理。此時,中間件即可以部署在靠近閱讀器等網(wǎng)絡(luò)邊緣的位置,也可以部署在數(shù)據(jù)中心,通過廣域網(wǎng)與閱讀器通信。用戶不必過分關(guān)心通過中間件來提供閱讀器的性能,而是將精力集中在與用戶的商務事物中。各大公司提出的方案,大多基于自己目前的核心產(chǎn)品或技術(shù),有太大的依賴性和較小的擴展性,如IBM的Web Sphere,BEA的Web Log-ic等。一些解決方案能夠幫助特定領(lǐng)域的用戶對采集到數(shù)據(jù)進行一定程度的挖掘。

中間件在未來除了通過硬件、軟件可靠性解決數(shù)據(jù)臟讀、漏讀等問題外,還將與大數(shù)據(jù)處理技術(shù)密切結(jié)合,提供進一步的相關(guān)的過濾、提取、傳輸、回溯等功能。

當前RFID中間件主要由IBM、Microsoft、SAP、Sybase、Sun、BEA等國際巨頭把持,國內(nèi)的中間件產(chǎn)品,主要針對中小企業(yè)的應用開發(fā)[5],如深圳立格公司產(chǎn)品,清華同方的“ez ONE易眾”中間件,中科院自動化所的RFID公共服務體系基礎(chǔ)架構(gòu)軟件和部分產(chǎn)品可追溯管理中間件,華中科技大學支持多通信平臺的Smarti和上海交大面向物流的中間件SRM等。

該層由任意擴展的API生成集合以及允許與系統(tǒng)環(huán)境無縫連接的特定接口組成,幫硬件供應商建立所謂“設(shè)備驅(qū)動”,對接的設(shè)備包括RFID閱讀器、打印機、可識別RFID信號的多用途傳感器等。中間件通過RFID軟件開發(fā)包(SDK)的形式兼容各種設(shè)備通訊協(xié)議并且支持以往生產(chǎn)的所有相關(guān)設(shè)備,具有良好的兼容性,可以更容易的發(fā)揮整合的效能。如果設(shè)備供應商采用了軟件開發(fā)包編制相應設(shè)備驅(qū)動程序,網(wǎng)絡(luò)上的所有RFID設(shè)備就都可以被工具軟件發(fā)現(xiàn)和管理。

該層可以通過由一系列基于業(yè)務規(guī)則的策略和可擴展的事件處理程序組成的強大事件處理機制,讓應用程序能夠?qū)⑽唇?jīng)處理的RFID事件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為可以識別的信息;通過消除RFID數(shù)據(jù)中的噪聲、失真和其他干擾信號等手段讓RFID應用軟件在各種復雜的業(yè)務處理過程中充分發(fā)揮作用,降低配套工具軟件的開發(fā)成本。

該層包括了對象模型(OM)和應用程序開發(fā)接口集(APIs),可以幫助應用程序開發(fā)商設(shè)計、部署和管理RFID解決方案,應用程序開發(fā)商可以創(chuàng)建各種各樣的軟件工具來管理RFID中間件基礎(chǔ)框架。對象模型提供了很多非常有用的程序開發(fā)接口,包括了設(shè)備管理、處理過程、應用部署、事件追蹤以及性能監(jiān)測等。這些應用程序接口不但對RFID處理軟件的快速設(shè)計和部署提高明顯,而且可以使應用程序在全軟件生命周期得到更有效的管理。此外,本層還包括“事件處理管道”設(shè)計和部署所需工具,可將未經(jīng)處理的RFID事件數(shù)據(jù)過濾、分組、計數(shù)和轉(zhuǎn)換成為后續(xù)業(yè)務系統(tǒng)可識別的信息所必備的軟件組件。

該層包含了RFID中間件的基礎(chǔ)框架的設(shè)計工具和“適配器”,是開發(fā)者在研發(fā)不同類型的業(yè)務處理軟件開發(fā)調(diào)試很有幫助的軟件工具。其中設(shè)計工具可以創(chuàng)建一個RFID業(yè)務處理過程提供簡單、直觀的設(shè)計模式;“適配器”可以整合服務器軟件和業(yè)務流程應用軟件,使得若干個通過RFID信息傳遞來完成業(yè)務協(xié)作的應用軟件形成一個有機的整體。通過使用這些設(shè)計工具和“適配器”,開發(fā)商可以設(shè)計開發(fā)出各種具有廣泛應用前景的應用程序和業(yè)務解決方案[6,7,8]。

IBM中間件主要包括邊緣控制器和前端服務器兩部分,架構(gòu)體系如圖2所示:邊緣控制器由控制器、濾波器、Micro Broker總線和RFID讀寫器代理服務器等組成,主要負責與硬件設(shè)備之間的通信,對RFID讀寫器收集的數(shù)據(jù)進行采集、過濾和整合,并將其提供給前端服務器。前端服務器由服務器、MQ中間件、Micro Broker總線、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)服務器等部分組成,是所有RFID設(shè)備采集信息的匯聚中心,存儲數(shù)據(jù)并與后端應用系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互、整合。邊緣控制器。邊緣控制器與前端服務器之間采用發(fā)布主題訂閱主題的方式通信。[9]

圖2 IBM RFID中間件結(jié)構(gòu)圖   下載原圖

采用IBM RFID中間件可以使整個物流變得一目了然,極大地簡化了開發(fā)工作。在RFID硬件系統(tǒng)中,因為讀寫器可以對粘貼在不同貨品中的標簽信息隨時讀寫,可以采用基于該中間件技術(shù)的平臺在倉庫的眾多管理位置實現(xiàn)倉儲物流管理系統(tǒng)對前端各RFID設(shè)備的集中智能控制,實現(xiàn)倉儲物流信息的實時管控。

1)出入庫管理:在倉庫門口安裝RFID固定閱讀器,當貨品出入庫經(jīng)過門口時,讀寫器自動讀取存儲在貨品標簽中EPC(電子編碼),并將其中存儲的貨品信息、出入庫時間寫入數(shù)據(jù)庫,自動完成出入庫登記操作。

2)日常業(yè)務管理:包括各工作日的貨品保存、轉(zhuǎn)移、交接、訂單管理等。貨品保存是物流業(yè)比較重要的一個工作,因此貨品保存業(yè)務的規(guī)范就顯得尤為重要。這里主要包括每個工作日貨品的狀態(tài)記錄、檢査等規(guī)范操作登記記錄。

3)查詢與統(tǒng)計:為管理用戶提供查詢和統(tǒng)計服務,可查詢出各工作日貨品的出入庫情況、貨品位置情況等,統(tǒng)計出貨品流向信息報告。

4)貨品盤點:采用便攜式RFID數(shù)據(jù)采集器和固定RFID閱讀器實現(xiàn)對倉庫內(nèi)貨品的盤點和統(tǒng)計。便攜式RFID數(shù)據(jù)采集器方式采集電子標簽上的數(shù)據(jù),使用方便快捷靈活,在讀取標簽上信息的同時,可以將數(shù)據(jù)直接傳送到計算機系統(tǒng),或者暫時存儲于采集器內(nèi),批量傳送到計算機系統(tǒng)。

5)資料管理:建立貨品分類,通過閱讀器對RFID標簽進行信息設(shè)置,將EPC(電子編碼)與貨品分類相對應,并利用RFID標簽中剩余存儲空間保存貨品詳細信息。

圖3 倉儲物流管理系統(tǒng)功能   下載原圖

RFID中間件的開發(fā)和成熟為倉儲物流信息管理平臺建立了一個發(fā)現(xiàn)和管理電子標簽設(shè)備,實現(xiàn)倉儲物流信息實時管控的高效渠道,通過建立豐富的、可升級的事件處理軟件架構(gòu)把眾多單個電子標簽數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成具有實際意義的業(yè)務信息,為RFID應用與其他業(yè)務系統(tǒng)快速整合提供了一個規(guī)范的業(yè)務定制模型,是一次重大的技術(shù)革新。我國相關(guān)企業(yè)應該抓住這一機遇,以市場需求帶動RFID中間件軟件水平的提高。