RFID中間件軟件在RFID系統中的功能和作用
加入技術(shù)交流群
RFID中間件就是在企業(yè)應用系統和RFID信息采集系統間數據流入和數據流出的軟件，是連接RFlD信息采集系統和企業(yè)應用系統的紐帶，使企業(yè)用戶(hù)能夠將采集的RFID數據應用到業(yè)務(wù)處理中。RFID中間件扮演RFID標簽和應用程序之間的中介角色，這樣一來(lái)，即使存儲RFID標簽信息的數據庫軟件或后端發(fā)生變化，如應用程序增加、改由其他軟件取代或者讀寫(xiě)RF1D讀寫(xiě)器種類(lèi)增加等情況發(fā)生時(shí)，應用端不需修改也能處理，省去多對多連接的維護復雜性問(wèn)題。
二、RFID技術(shù)簡(jiǎn)介
射頻識別(RadioFrequencyIdentification。RFID)技術(shù)，是一種利用射頻通信實(shí)現的非接觸式自動(dòng)識別技術(shù)。目前，利用EPC(ElectronicProductCode，電子商品代碼)、RFID通信技術(shù)，可實(shí)現全球物品跟蹤與信息共享的物聯(lián)網(wǎng)。這將在全球范圍從根本上改變對產(chǎn)品生產(chǎn)、運輸、倉儲、銷(xiāo)售各環(huán)節物品流動(dòng)監控和動(dòng)態(tài)協(xié)調的管理水平。根據預測，RFID標簽技術(shù)將在未來(lái)2～5年逐漸開(kāi)始大規模應用。
1．RFID系統的典型結構
射頻系統兩個(gè)主要部分一一閱讀器和射頻卡之間通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式通信，它們都有無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊及天線(xiàn)(或感應線(xiàn)圈)。射頻卡中有存儲器，用來(lái)存儲用戶(hù)數據和系統數據等。射頻卡可根據閱讀器發(fā)出的指令對這些數據進(jìn)行相應的實(shí)時(shí)讀寫(xiě)操作?？刂颇K完成接受、譯碼及執行閱讀器命令，控制讀寫(xiě)數據，負責數據安全等功能。閱讀器中控制模塊往往有很強的處理功能，除了完成控制射頻卡工作的任務(wù)外，還需要實(shí)現相互認證、數據加密解密、數據校驗、出錯報警及與計算機的通信等功能。
2．RFID系統的工作原理
RFID技術(shù)的工作原理：射頻卡進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中產(chǎn)品信息(無(wú)源標簽)，或主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(有源標簽)；閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進(jìn)行有關(guān)數據處理。
3．RFID網(wǎng)絡(luò )框架結構
無(wú)線(xiàn)射頻識別網(wǎng)絡(luò )的框架結構如圖所示。標簽數據經(jīng)過(guò)中間件的分組、過(guò)濾等處理上報給應用系統；應用系統負責事件數據的持久化存儲，以及標簽綁定的業(yè)務(wù)信息的管理。網(wǎng)絡(luò )系統由本地網(wǎng)絡(luò )和全球互聯(lián)網(wǎng)組成，是實(shí)現信息管理、信息流通的功能模塊。
EPC系統的信息網(wǎng)絡(luò )系統是在全球互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，通過(guò)RFID中間件、對象命名稱(chēng)解析服務(wù)(ONS)和EPC信息服務(wù)(EPCIS)來(lái)實(shí)現全球“實(shí)物互聯(lián)”。RFID中間件具有一系列特定屬性的“程序模塊”或“服務(wù)”，并被用戶(hù)集成以滿(mǎn)足他們的特定需求。它是加工和處理來(lái)自讀寫(xiě)器的所有信息和事件流的軟件，是連接讀寫(xiě)器和企業(yè)應用程序的紐帶，主要任務(wù)是在將數據送往企業(yè)應用程序之前進(jìn)行標簽數據校對、讀寫(xiě)器協(xié)調、數據傳送、數據存儲和任務(wù)管理。圖1描述了RFIDe問(wèn)件組件與其他應用程序的通訊。
圖1 RFID中間件及其應用程序的通訊
1．RFID中間件技術(shù)概述
中間件是在一個(gè)分布式系統環(huán)境中處于操作系統和應用程序之間的軟件。中間件作為一大類(lèi)系統軟件，與操作系統、數據庫孤立系統并稱(chēng)“三套車(chē)”，其重要性不言而喻?；镜?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/RFID系統">RFID系統一般由三部分組成：標簽、閱讀器以及應用支撐軟件。中間件是應用支撐軟件的一個(gè)重要組成部分，是銜接硬件設備如標簽、閱讀器和企業(yè)應用軟件如企業(yè)資源規劃(ERP，EnterpriseResourcesPIanning)、客戶(hù)關(guān)系管理(CRM，CustomerRelationshipManagement)等的橋梁。中間件的主要任務(wù)是對閱讀器傳來(lái)的與標簽相關(guān)的數據進(jìn)行過(guò)濾、匯總、計算、分組，減少從閱讀器傳往企業(yè)應用的大量原始數據、生成加入了語(yǔ)意解釋的事件數據?？梢哉f(shuō)，中間件是RFID系統的“神經(jīng)中樞”。
2RFID中間件的原理
RFlD中間件是一種面向消息的中間件(Message一0rientedMiddleware，MOM)，信息(Information)是以消息(Message)的形式，從一個(gè)程序傳送到另一個(gè)或多個(gè)程序。信息可以以異步(Asynchronous)的方式傳送，所以傳送者不必等待回應。面向消息的中間件包含的功能不僅是傳遞(Passing～}信息，還必須包括解譯數據、安全性、數據廣播、錯誤恢復、定位網(wǎng)絡(luò )資源、找出符合成本的路徑、消息與要求的優(yōu)先次序以及延伸的除錯工具等服務(wù)。
RFID中間件位于RFID系統和應用系統之間，負責RFID系統和應用系統之間的數據傳遞。解決RFID數據的可靠性、安全性及數據格式轉換的問(wèn)題。RFID中間件和RFID系統之間的連接采用RFID系統提供的API(應用程序接口)來(lái)實(shí)現。RFID卡中數據經(jīng)過(guò)閱讀器讀取后，經(jīng)過(guò)API程序傳送給RFID中間件。RFID中間件對數據處理后，通過(guò)標準的接13和服務(wù)對外進(jìn)行數據發(fā)布。
3．RFID中間件的特征
一般來(lái)說(shuō)，RFID中間件具有下列的特征：
(1)獨立于架構(Insulationlnfrastructure)。RFID中間件獨立并介于RFID讀寫(xiě)器與后端應用程序之間。并且能夠與多個(gè)RFID讀寫(xiě)器以及多個(gè)后端應用程序連接，以減輕架構與維護的復雜性。
(2)數據流(DataFlow)。RFID的主要目的在于將實(shí)體對象轉換為信息環(huán)境下的虛擬對象，因此數據處理是RFID最重要的功能。RFID中間件具有數據的搜集、過(guò)濾、整合與傳遞等特性，以便將正確的對象信息傳到企業(yè)后端的應用系統。
(3)處理流(ProcessFlow)。RFID中間件采用程序邏輯及存儲再轉送(Store—and—Forward)的功能來(lái)提供順序的消息流，具有數據流設計與管理的能力。
(4)標準(Standard)。RFID是自動(dòng)數據采樣技術(shù)與辨識實(shí)體對象的應用。EPCglobal(全球物品編碼中心)目前正在研究為各種產(chǎn)品的全球唯一識別號碼提出通用標準，即EPC(產(chǎn)品電子編碼)。EPC是在供應鏈系統中，以一串數字來(lái)識別一項特定的商品，通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻辨識標簽由RFID讀寫(xiě)器讀入后，傳送到計算機或是應用系統中的過(guò)程稱(chēng)為對象命名服務(wù)(ObjectNameService，ONS)。對象命名服務(wù)系統會(huì )鎖定計算機網(wǎng)絡(luò )中的固定點(diǎn)抓取有關(guān)商品的消息。EPC存放在RFID標簽中，被RFiD讀寫(xiě)器讀出后，即可提供追蹤EPC所代表的物品名稱(chēng)及相關(guān)信息，并立即識別及分享供應鏈中的物品數據，有效地提供信息透明度。
4．RFID中間件的優(yōu)點(diǎn)
從RFID標簽制造開(kāi)始，到其信息被RFID閱讀器捕獲，再由RFID中間件進(jìn)行事件過(guò)濾和匯總，然后由EPClS應用軟件進(jìn)行RFID事件的業(yè)務(wù)內容豐富，保存：~JEPCIS(EPC信息服務(wù))存儲系統，供企業(yè)自身和其合作伙伴進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。
(1)標準和規范
在中間的各個(gè)環(huán)節，EPCglobal出臺了相關(guān)標準和規范：
RFID標簽和RFID閱讀器之間，定義了EPC標簽數據規范和標簽協(xié)議；
RFID閱讀器和RFID中間件之間，定義了讀寫(xiě)器訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議和管理接口：
RFID中間件和EPCIS捕獲應用之間，定義了RFID事件過(guò)濾和采集接口(ALE)；
EPCIS捕獲應用和EPClS存儲系統之間，定義EPCIS信息捕獲接13；
EPCIS存儲系統和EPCIS信息訪(fǎng)問(wèn)系統之間，定義了EPCIS信息查詢(xún)接口；
其它關(guān)于跨企業(yè)信息交互的規范和接口，譬~Z1]ONS接口等。一個(gè)典型的RFID應用基本上都會(huì )包含這些層面的軟硬件設施，而RFID中間件作為溝通硬件系統和軟件系統的橋梁，在RFID應用環(huán)境中尤為重要。
(2)優(yōu)越性
RFID中間件扮演RFID標簽和應用程序之間的中介角色，從應用程序端使用中間件所提供一組通用的應用程序接口(API)，即能連到RFID讀寫(xiě)器，讀取RFID標簽數據。RFID中間件接口定義了一個(gè)相對穩定的高層應用環(huán)境，不管底層的計算機硬件和系統軟件怎樣更新?lián)Q代，只要將中間件升級更新，并保持中間件RFID采集系統的接口定義不變，應用軟件幾乎不需任何修改，從而保護了企業(yè)在應用軟件開(kāi)發(fā)和維護中的重大投資。同時(shí)，使用RFID中間件有助于減輕企業(yè)二次開(kāi)發(fā)時(shí)的負擔，使他們升級現有軟件系統時(shí)顯得得心應手，同時(shí)能保證軟件系統的相對穩定，及對軟件系統的功能擴展等，簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)的復雜性等，所以商用的RFID中間件的出現正日益引起用戶(hù)的關(guān)注。
其優(yōu)越性具體表現如下：
?、俳档烷_(kāi)發(fā)難度。企業(yè)使用RFID中間件，在做二次開(kāi)發(fā)時(shí)，可以減輕開(kāi)發(fā)人員的負擔，使其可以不用關(guān)心復雜的RFID信息采集系統，可以集中精力于自己擅長(cháng)的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)中。
?、诳s短開(kāi)發(fā)周期?；A軟件的開(kāi)發(fā)是一件耗時(shí)的工作，特別是像RFID方面的開(kāi)發(fā)，有別于常見(jiàn)應用軟件開(kāi)發(fā)，不是單純的軟件技術(shù)就能解決所有問(wèn)題，它需要～定的硬件、射頻等基礎支持。若使用成熟的RFID中間件，保守估計可縮短開(kāi)發(fā)周期50％一75％。
?、嘁幈荛_(kāi)發(fā)風(fēng)險。任何軟件系統的開(kāi)發(fā)都存在一定的風(fēng)險，因此，選擇成熟的RFID中間件產(chǎn)品，可以在一定程度上降低開(kāi)發(fā)的風(fēng)險。
?、芄澥￠_(kāi)發(fā)費用。使用成熟的RFID中間件，可以節省25％一60％的二次開(kāi)發(fā)費用。
?、萏岣唛_(kāi)發(fā)質(zhì)量。成熟的中間件在接口方面都是清晰和規范的，規范化的模塊可以有效地保證應用系統質(zhì)量及減少新舊系統維護。
總體來(lái)說(shuō)，使用RIFD中間件帶給用戶(hù)的不只是開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)單、開(kāi)發(fā)周期的縮短，也減少了系統的維護、運行和管理的工作量，還減少了總體費用的投入。
四、RFID中間件的功能和作用
使用RFID中間件可以讓用戶(hù)更加方便和容易的應用RFID技術(shù)，并使這項技術(shù)融入到各種各樣的業(yè)務(wù)應用和工作流程當中。中間件其中一個(gè)功能就是通過(guò)為RFID設備增加一個(gè)軟件適配層的方法將所有類(lèi)型的RFID設備(包括目前使用的RFID設備，下一代RFID設備、傳感器以及EPC閱讀器)在平臺上整合成為“即插即用”的模式。
對于應用開(kāi)發(fā)商而言，RFID中間件的重要功能在于產(chǎn)品所特有的強大事件處理和軟件管理機制。事件處理引擎幫助開(kāi)發(fā)者輕松地建立、部署和管理一個(gè)端到端的邏輯RFID處理過(guò)程，而該過(guò)程是完全獨立于底層的具體設備型號和設備間信息交流協(xié)議的。因為在事件處理引擎中利用邏輯設備這一模式，使得RFID數據處理過(guò)程可以真正的脫離應用部署階段所要面對的設備物理拓撲結構，因而大大降低了設計的復雜性，也不必關(guān)心這些設備的供應商和它們之間用的是什么通信協(xié)議了。
RFID中間件還可以和諸如企業(yè)資源配置(ERP)系統，倉儲管理系統(WMS)以及其他一些專(zhuān)有業(yè)務(wù)系統很有效的配合在一起進(jìn)行業(yè)務(wù)處理。這種良好的適應性使得應用該框架組建的RFID應用只需要進(jìn)行非常少量的程序改動(dòng)就可以和原有的業(yè)務(wù)系統軟件配合得天衣無(wú)縫。
RFID中間件基礎框架的分層結構及其功能為：
1．設備服務(wù)供應商接口層
該層是由幫助硬件供應商建立所謂“設備驅動(dòng)”的可以任意擴展的API生成集合以及允許與系統環(huán)境無(wú)縫連接的特定接口組成的。為了更容易的發(fā)揮整合的效能，中間件通過(guò)RFID軟件開(kāi)發(fā)包(SDK)的形式囊括各種各樣的設備通訊協(xié)議并且支持以往生產(chǎn)的所有身份識別設備和各類(lèi)閱讀器，具有良好的兼容性。一旦設備供應商采用了軟件開(kāi)發(fā)包編制設備驅動(dòng)程序，網(wǎng)絡(luò )上的任何一個(gè)射頻識別設備就都可以被工具軟件發(fā)現，配置和管理了。這些設備可以是RFID閱讀器，打印機，甚至是既可以識別條碼又可以識別RFID信號的多用途傳感器。
2．運轉引擎層
這一層是通過(guò)消除未經(jīng)處理的RFID數據中的噪聲和失真信號等手段讓RFID應用軟件在復雜多樣的業(yè)務(wù)處理過(guò)程中充分發(fā)揮杠桿作用。比如說(shuō)。一般情況下設備很難檢測出貨盤(pán)上電子標簽的移動(dòng)方向，或者判明81111讀入的數據是新數據還是已經(jīng)存在了的舊數據。中間件中的運轉引擎層可以通過(guò)由一系列基于業(yè)務(wù)規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?xiě)贸绦蚰軌驅⑽唇?jīng)處理的RFID事件數據過(guò)濾、聚集和轉換成為業(yè)務(wù)系統可以識別的信息。
(1)運轉引擎層的第一部分就是事件處理引擎。這一引擎的核心就是所謂的“事件處理管道”。這一管道為RFID業(yè)務(wù)處理流程提供了一個(gè)電子標簽讀取事件的執行和處理機制，該機制就是把所有的閱讀器進(jìn)行邏輯分組，比如分為運送閱讀器，接收閱讀器，后臺存儲閱讀器和前臺存儲閱讀器等。通過(guò)使用RFID對象模型和七大軟件開(kāi)發(fā)工具，應用程序開(kāi)發(fā)者可以構建一棵事件處理進(jìn)程樹(shù)從而使復雜的事件處理流程被刻畫(huà)的一目了然。
通過(guò)采用事件處理引擎，應用軟件開(kāi)發(fā)者就可以把精力集中于構造處理RFID數據的業(yè)務(wù)邏輯而不是擔心那些部署在系統各個(gè)環(huán)節的物理設備是否運轉正?！@些問(wèn)題已經(jīng)在系統運行時(shí)被很好的解決了。與此同時(shí)，最終用戶(hù)可以真正自由的獲取通過(guò)處理RFID數據所帶來(lái)的商業(yè)利益而不再終日與設備驅動(dòng)程序纏斗在一起了。所有這一切為處理RFID業(yè)務(wù)信息提供了一條獨一無(wú)二的“一次寫(xiě)入，隨處使用”的便捷途徑。
另一個(gè)事件處理引擎的關(guān)鍵組件就是事件處理器。事件處理器也是可擴展的程序構件，它允許應用程序開(kāi)發(fā)商設定特殊的邏輯結構來(lái)處理和執行基于實(shí)際業(yè)務(wù)環(huán)境的分布式RFID事件。為了能設計出靈活性和擴展性好的組件，事件處理器的設計者使用了預先封裝好的規范化電子標簽處理邏輯，這些邏輯可以自動(dòng)的依據事件處理執行策略(這些策略都是由業(yè)務(wù)規則決定的)來(lái)處理電子標簽讀取事件所獲得的數據，這些處理通常包括篩選、修正、轉換和報警等，這樣一來(lái)所有電子標簽上的數據就可以通過(guò)中間件的工作流服務(wù)產(chǎn)品融入原有應用系統的工作流程以及人工處理流程了。
(2)運行引擎層的第二個(gè)主要組成部分就是設備管理套件。這一部分主要負責保障所有的設備在同一個(gè)運行環(huán)境中具有可管理性。設備管理套件可以為最終用戶(hù)提供監控設備狀態(tài)、察看和管理設備配置信息、安全訪(fǎng)問(wèn)設備數據、在整體架構中管理(增加、刪除、修改名稱(chēng))設備以及維護設備的連接穩定等服務(wù)。
3．RFID中間件的基礎框架OM／APIs層
RFID中間件框架提供了對象模型(OM)和應用程序開(kāi)發(fā)接口集(APIs)來(lái)幫助應用程序開(kāi)發(fā)商設計、部署和管理RFID解決方案。它包括了設計和部署“事件處理管道”所必要的工具，而“事件處理管道”是將未經(jīng)處理的RFID事件數據過(guò)濾、聚集和轉換成為業(yè)務(wù)系統可以識別的信息所必備的軟件組件。通過(guò)使用對象模型和應用程序開(kāi)發(fā)接口集，應用程序開(kāi)發(fā)商可以創(chuàng )建各種各樣的軟件工具來(lái)管理RFID中間件基礎框架。對象模型提供了很多非常有用的程序開(kāi)發(fā)接口，它包括了設備管理、處理過(guò)程設計、應用部署、事件跟蹤以及健壯性監測。這些應用程序接口不但對快速設計和部署一個(gè)端到端RFID處理軟件大有裨益，而且可以使應用程序在整個(gè)應用軟件生命周期得到更有效的管理。
4設計工具和適配器層
開(kāi)發(fā)者在開(kāi)發(fā)不同類(lèi)型的業(yè)務(wù)處理軟件的時(shí)候，可以從RFID中間件的基礎框架的設計工具和適配器層獲得一組對開(kāi)發(fā)調試很有幫助的軟件工具。這些工具中的設計器可以為創(chuàng )建一個(gè)RFID業(yè)務(wù)處理過(guò)程提供簡(jiǎn)單、直觀(guān)的設計模式?！斑m配器”可以幫助整合服務(wù)器軟件和業(yè)務(wù)流程應用軟件的軟件實(shí)體。適配器使得若干個(gè)通過(guò)RFID信息傳遞來(lái)完成業(yè)務(wù)協(xié)作的應用軟件形成一個(gè)有機的整體。通過(guò)使用這些工具，微軟的合作伙伴可以開(kāi)發(fā)出各種各樣具有廣泛應用前景的應用程序和業(yè)務(wù)解決方案。因為通過(guò)使用RFID技術(shù)可以使整個(gè)物流變得一目了然。因而系統集成商和應用程序開(kāi)發(fā)商可以在眾多需要使用RFID技術(shù)的領(lǐng)域創(chuàng )建客戶(hù)所需要的業(yè)務(wù)應用軟件，這些領(lǐng)域包括資產(chǎn)管理，倉儲管理。訂單管理，運輸管理等。
五、結語(yǔ)
盡管近幾年很多行業(yè)、很多領(lǐng)域對RFID技術(shù)的需求有了驚人的增長(cháng)，但是面臨諸如難以配置和管理互不兼容的各種電子標簽設備，難以在短時(shí)間內開(kāi)發(fā)出實(shí)用可靠的應用系統，難以將電子標簽應用程序與后臺業(yè)務(wù)系統實(shí)現整合等實(shí)際困難。該項技術(shù)的潛能還遠遠沒(méi)有被激發(fā)出來(lái)。要發(fā)揮RFID所具有的巨大潛力。必須研發(fā)出一系列的軟件工具和完整的基礎架構，才能讓合作伙伴和最終用戶(hù)開(kāi)發(fā)出可以用來(lái)改進(jìn)業(yè)務(wù)處理流程的應用解決方案，例如倉儲管理和貨物跟蹤系統等等。RFID中間件的開(kāi)發(fā)和成熟就能為物流信息管理平臺建立了一個(gè)發(fā)現、管理電子標簽設備并使之有效通訊的統一渠道，并為RFID應用與原有業(yè)務(wù)系統快速整合提供了一個(gè)規范的業(yè)務(wù)規則定制模型。RFID中間件通過(guò)建立豐富的、可升級的事件處理軟件架構把未經(jīng)處理的電子標簽數據轉化成具有實(shí)際意義的業(yè)務(wù)信息，最終將~BRFID從邊緣技術(shù)帶入主流技術(shù)行列。并能讓合作伙伴和最終用戶(hù)更簡(jiǎn)單、快捷的開(kāi)發(fā)出具有實(shí)用性，可擴展性和靈活性的RFID應用系統，為客戶(hù)帶來(lái)更大的利潤。 射頻卡相關(guān)文章:射頻卡原理
評論