RFID中间件软件在RFID系统中的功能和作用

2011-05-15 22:31:13来源: 互联网
  一、前言

  RFID中间件就是在企业应用系统和RFID信息采集系统间数据流入和数据流出的软件,是连接R F l D信息采集系统和企业应用系统的纽带,使企业用户能够将采集的R F I D数据应用到业务处理中。R F I D中间件扮演R F I D标签和应用程序之间的中介角色,这样一来,即使存储RFID标签信息的数据库软件或后端发生变化,如应用程序增加、改由其他软件取代或者读写R F 1 D读写器种类增加等情况发生时,应用端不需修改也能处理,省去多对多连接的维护复杂性问题。

  二、RFID技术简介

  射频识别(Radio Frequency Identification。RFID)技术,是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。目前,利用EPC(Electronic Product Code,电子商品代码)、RFID通信技术,可实现全球物品跟踪与信息共享的物联网。这将在全球范围从根本上改变对产品生产、运输、仓储、销售各环节物品流动监控和动态协调的管理水平。根据预测,RFID标签技术将在未来2~5年逐渐开始大规模应用。

  1.RFID系统的典型结构

  射频系统两个主要部分一一阅读器和射频卡之间通过无线方式通信,它们都有无线收发模块及天线(或感应线圈)。射频卡中有存储器,用来存储用户数据和系统数据等。射频卡可根据阅读器发出的指令对这些数据进行相应的实时读写操作。控制模块完成接受、译码及执行阅读器命令,控制读写数据,负责数据安全等功能。阅读器中控制模块往往有很强的处理功能,除了完成控制射频卡工作的任务外,还需要实现相互认证、数据加密解密、数据校验、出错报警及与计算机的通信等功能。

  2.RFID系统的工作原理

  RFID技术的工作原理:射频卡进入磁场后,接收阅读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中产品信息(无源标签),或主动发送某一频率的信号(有源标签);阅读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。

  3.RFID网络框架结构

  无线射频识别网络的框架结构如图所示。标签数据经过中间件的分组、过滤等处理上报给应用系统;应用系统负责事件数据的持久化存储,以及标签绑定的业务信息的管理。网络系统由本地网络和全球互联网组成,是实现信息管理、信息流通的功能模块。

  EPC系统的信息网络系统是在全球互联网的基础上,通过RFID中间件、对象命名称解析服务(ONS)和EPC信息服务(EPC IS)来实现全球“实物互联” 。RFID中间件具有一系列特定属性的“程序模块”或“服务” ,并被用户集成以满足他们的特定需求。它是加工和处理来自读写器的所有信息和事件流的软件,是连接读写器和企业应用程序的纽带,主要任务是在将数据送往企业应用程序之前进行标签数据校对、读写器协调、数据传送、数据存储和任务管理。图1描述了RFIDe问件组件与其他应用程序的通讯。


图1 RFID中间件及其应用程序的通讯

  三、RFID中间件技术及其优势

  1.RFID中间件技术概述

  中间件是在一个分布式系统环境中处于操作系统和应用程序之间的软件。中间件作为一大类系统软件,与操作系统、数据库孤立系统并称“三套车” ,其重要性不言而喻。基本的RFID系统一般由三部分组成:标签、阅读器以及应用支撑软件。中间件是应用支撑软件的一个重要组成部分,是衔接硬件设备如标签、阅读器和企业应用软件如企业资源规划(ERP,Enterprise ResourcesPIanning)、客户关系管理(CRM,Custome r RelationshipManagement)等的桥梁。中间件的主要任务是对阅读器传来的与标签相关的数据进行过滤、汇总、计算、分组,减少从阅读器传往企业应用的大量原始数据、生成加入了语意解释的事件数据。可以说,中间件是RFID系统的“神经中枢”。

  2 RFID中间件的原理

  R F l D中间件是一种面向消息的中间件(M e s sag e一0 riented Middleware,MOM ),信息(Information)是以消息(Message)的形式,从一个程序传送到另一个或多个程序。信息可以以异步(Asynch ronous)的方式传送,所以传送者不必等待回应。面向消息的中间件包含的功能不仅是传递(Passing~}信息,还必须包括解译数据、安全性、数据广播、错误恢复、定位网络资源、找出符合成本的路径、消息与要求的优先次序以及延伸的除错工具等服务。

  RFID中间件位于RFID 系统和应用系统之间, 负责RFID 系统和应用系统之间的数据传递。解决RFID数据的可靠性、安全性及数据格式转换的问题。RFID中间件和RFID系统之间的连接采用RFID系统提供的API(应用程序接口)来实现。RFID卡中数据经过阅读器读取后,经过API程序传送给RFID中间件。RFID中间件对数据处理后,通过标准的接13和服务对外进行数据发布。

  3.RFID中间件的特征

  一般来说,RFID中间件具有下列的特征:

  (1)独立于架构(Insulation lnf rast ructu re)。RFID中间件独立并介于RFID读写器与后端应用程序之间。并且能够与多个RFID读写器以及多个后端应用程序连接,以减轻架构与维护的复杂性。

  (2)数据流(Data Flow)。RFID的主要目的在于将实体对象转换为信息环境下的虚拟对象, 因此数据处理是RFID最重要的功能。RFID中间件具有数据的搜集、过滤、整合与传递等特性,以便将正确的对象信息传到企业后端的应用系统。

  (3)处理流(Process Flow)。RFID中间件采用程序逻辑及存储再转送(Store—and—Forward)的功能来提供顺序的消息流,具有数据流设计与管理的能力。

  (4)标准(Standard)。RFID是自动数据采样技术与辨识实体对象的应用。EPCglobal(全球物品编码中心)目前正在研究为各种产品的全球唯一识别号码提出通用标准,即EPC (产品电子编码)。EPC是在供应链系统中,以一串数字来识别一项特定的商品,通过无线射频辨识标签由RFID读写器读入后,传送到计算机或是应用系统中的过程称为对象命名服务(Object NameSe rvice,ONS)。对象命名服务系统会锁定计算机网络中的固定点抓取有关商品的消息。EPC存放在RFID标签中,被RFiD读写器读出后,即可提供追踪EPC所代表的物品名称及相关信息,并立即识别及分享供应链中的物品数据,有效地提供信息透明度。

  4.RFID中间件的优点

  从RFID标签制造开始,到其信息被RFID阅读器捕获,再由RFID中间件进行事件过滤和汇总,然后由EPClS应用软件进行RFID事件的业务内容丰富,保存:~JEPCIS(EPC信息服务)存储系统,供企业自身和其合作伙伴进行访问。

  (1)标准和规范

  在中间的各个环节,EPC global出台了相关标准和规范:
  RFID标签和RFID阅读器之间,定义了EPC标签数据规范和标签协议;
  RFID阅读器和RFID中间件之间,定义了读写器访问协议和管理接口:
  RFID中间件和EPCIS捕获应用之间,定义了RFID事件过滤和采集接口(ALE);
  EPCIS捕获应用和EPClS存储系统之间,定义EPCIS信息捕获接13;
  EPCIS存储系统和EPCIS信息访问系统之间,定义了EPCIS信息查询接口;
  其它关于跨企业信息交互的规范和接口,譬~Z1]ONS接口等。一个典型的RFID应用基本上都会包含这些层面的软硬件设施,而RFID中间件作为沟通硬件系统和软件系统的桥梁,在RFID应用环境中尤为重要。

  (2)优越性

  RFID中间件扮演RFID标签和应用程序之间的中介角色,从应用程序端使用中间件所提供一组通用的应用程序接口(API),即能连到RFID读写器,读取RFID标签数据。RFID中间件接口定义了一个相对稳定的高层应用环境,不管底层的计算机硬件和系统软件怎样更新换代,只要将中间件升级更新,并保持中间件RFID采集系统的接口定义不变,应用软件几乎不需任何修改,从而保护了企业在应用软件开发和维护中的重大投资。同时,使用RFID中间件有助于减轻企业二次开发时的负担,使他们升级现有软件系统时显得得心应手, 同时能保证软件系统的相对稳定,及对软件系统的功能扩展等,简化了开发的复杂性等,所以商用的RFID中间件的出现正日益引起用户的关注。

  其优越性具体表现如下:

  ① 降低开发难度。企业使用RFID中间件,在做二次开发时,可以减轻开发人员的负担,使其可以不用关心复杂的RFID信息采集系统,可以集中精力于自己擅长的业务开发中。

  ②缩短开发周期。基础软件的开发是一件耗时的工作,特别是像RFID方面的开发,有别于常见应用软件开发,不是单纯的软件技术就能解决所有问题, 它需要~定的硬件、射频等基础支持。若使用成熟的RFID中间件,保守估计可缩短开发周期50%一75%。

  ⑧ 规避开发风险。任何软件系统的开发都存在一定的风险,因此,选择成熟的RFID中间件产品,可以在一定程度上降低开发的风险。

  ④ 节省开发费用。使用成熟的RFID中间件, 可以节省25%一60%的二次开发费用。

  ⑤ 提高开发质量。成熟的中间件在接口方面都是清晰和规范的,规范化的模块可以有效地保证应用系统质量及减少新旧系统维护。

  总体来说,使用RIFD中间件带给用户的不只是开发的简单、开发周期的缩短,也减少了系统的维护、运行和管理的工作量,还减少了总体费用的投入。

  四、RFID中间件的功能和作用

  使用RFID中间件可以让用户更加方便和容易的应用RFID技术, 并使这项技术融入到各种各样的业务应用和工作流程当中。中间件其中一个功能就是通过为RFID设备增加一个软件适配层的方法将所有类型的RFID设备(包括目前使用的RFID设备,下一代RFID设备、传感器以及EPC阅读器)在平台上整合成为“即插即用”的模式。

  对于应用开发商而言,RFID中间件的重要功能在于产品所特有的强大事件处理和软件管理机制。事件处理引擎帮助开发者轻松地建立、部署和管理一个端到端的逻辑RFID处理过程,而该过程是完全独立于底层的具体设备型号和设备间信息交流协议的。因为在事件处理引擎中利用逻辑设备这一模式,使得RFID数据处理过程可以真正的脱离应用部署阶段所要面对的设备物理拓扑结构,因而大大降低了设计的复杂性,也不必关心这些设备的供应商和它们之间用的是什么通信协议了。

  RFID中间件还可以和诸如企业资源配置(ERP)系统,仓储管理系统(WMS) 以及其他一些专有业务系统很有效的配合在一起进行业务处理。这种良好的适应性使得应用该框架组建的RFID应用只需要进行非常少量的程序改动就可以和原有的业务系统软件配合得天衣无缝。

  RFID中间件基础框架的分层结构及其功能为:

  1.设备服务供应商接口层

  该层是由帮助硬件供应商建立所谓“设备驱动”的可以任意扩展的API生成集合以及允许与系统环境无缝连接的特定接口组成的。为了更容易的发挥整合的效能,中间件通过RFID软件开发包(SDK)的形式囊括各种各样的设备通讯协议并且支持以往生产的所有身份识别设备和各类阅读器,具有良好的兼容性。一旦设备供应商采用了软件开发包编制设备驱动程序,网络上的任何一个射频识别设备就都可以被工具软件发现,配置和管理了。这些设备可以是RFID阅读器,打印机,甚至是既可以识别条码又可以识别RFID信号的多用途传感器。

  2.运转引擎层

  这一层是通过消除未经处理的RFID数据中的噪声和失真信号等手段让RFID应用软件在复杂多样的业务处理过程中充分发挥杠杆作用。比如说。一般情况下设备很难检测出货盘上电子标签的移动方向,或者判明81111读入的数据是新数据还是已经存在了的旧数据。中间件中的运转引擎层可以通过由一系列基于业务规则的策略和可扩展的事件处理程序组成的强大事件处理机制,让应用程序能够将未经处理的RFID事件数据过滤、聚集和转换成为业务系统可以识别的信息。

  (1)运转引擎层的第一部分就是事件处理引擎。这一引擎的核心就是所谓的“事件处理管道” 。这一管道为RFID业务处理流程提供了一个电子标签读取事件的执行和处理机制,该机制就是把所有的阅读器进行逻辑分组,比如分为运送阅读器,接收阅读器,后台存储阅读器和前台存储阅读器等。通过使用RFID对象模型和七大软件开发工具,应用程序开发者可以构建一棵事件处理进程树从而使复杂的事件处理流程被刻画的一目了然。

  通过采用事件处理引擎,应用软件开发者就可以把精力集中于构造处理RFID 数据的业务逻辑而不是担心那些部署在系统各个环节的物理设备是否运转正常— — 这些问题已经在系统运行时被很好的解决了。与此同时,最终用户可以真正自由的获取通过处理RFID数据所带来的商业利益而不再终日与设备驱动程序缠斗在一起了。所有这一切为处理RFID业务信息提供了一条独一无二的“一次写入,随处使用” 的便捷途径。

  另一个事件处理引擎的关键组件就是事件处理器。事件处理器也是可扩展的程序构件,它允许应用程序开发商设定特殊的逻辑结构来处理和执行基于实际业务环境的分布式RFID事件。为了能设计出灵活性和扩展性好的组件,事件处理器的设计者使用了预先封装好的规范化电子标签处理逻辑,这些逻辑可以自动的依据事件处理执行策略(这些策略都是由业务规则决定的)来处理电子标签读取事件所获得的数据,这些处理通常包括筛选、修正、转换和报警等,这样一来所有电子标签上的数据就可以通过中间件的工作流服务产品融入原有应用系统的工作流程以及人工处理流程了。

  (2)运行引擎层的第二个主要组成部分就是设备管理套件。这一部分主要负责保障所有的设备在同一个运行环境中具有可管理性。设备管理套件可以为最终用户提供监控设备状态、察看和管理设备配置信息、安全访问设备数据、在整体架构中管理(增加、删除、修改名称)设备以及维护设备的连接稳定等服务。

  3.RFID中间件的基础框架OM/APIs层

  RFID中间件框架提供了对象模型(OM)和应用程序开发接口集(APIs)来帮助应用程序开发商设计、部署和管理RFID解决方案。它包括了设计和部署“事件处理管道”所必要的工具,而“事件处理管道”是将未经处理的RFID事件数据过滤、聚集和转换成为业务系统可以识别的信息所必备的软件组件。通过使用对象模型和应用程序开发接口集,应用程序开发商可以创建各种各样的软件工具来管理RFID中间件基础框架。对象模型提供了很多非常有用的程序开发接口,它包括了设备管理、处理过程设计、应用部署、事件跟踪以及健壮性监测。这些应用程序接口不但对快速设计和部署一个端到端RFID处理软件大有裨益,而且可以使应用程序在整个应用软件生命周期得到更有效的管理。

  4设计工具和适配器层

  开发者在开发不同类型的业务处理软件的时候,可以从RFID中间件的基础框架的设计工具和适配器层获得一组对开发调试很有帮助的软件工具。这些工具中的设计器可以为创建一个RFID业务处理过程提供简单、直观的设计模式。“适配器”可以帮助整合服务器软件和业务流程应用软件的软件实体。适配器使得若干个通过RFID信息传递来完成业务协作的应用软件形成一个有机的整体。通过使用这些工具,微软的合作伙伴可以开发出各种各样具有广泛应用前景的应用程序和业务解决方案。因为通过使用RFID技术可以使整个物流变得一目了然。因而系统集成商和应用程序开发商可以在众多需要使用RFID技术的领域创建客户所需要的业务应用软件,这些领域包括资产管理,仓储管理。订单管理,运输管理等。

  五、结语

  尽管近几年很多行业、很多领域对RFID技术的需求有了惊人的增长,但是面临诸如难以配置和管理互不兼容的各种电子标签设备,难以在短时间内开发出实用可靠的应用系统,难以将电子标签应用程序与后台业务系统实现整合等实际困难。该项技术的潜能还远远没有被激发出来。要发挥RFID所具有的巨大潜力。必须研发出一系列的软件工具和完整的基础架构,才能让合作伙伴和最终用户开发出可以用来改进业务处理流程的应用解决方案,例如仓储管理和货物跟踪系统等等。RFID中间件的开发和成熟就能为物流信息管理平台建立了一个发现、管理电子标签设备并使之有效通讯的统一渠道,并为RFID应用与原有业务系统快速整合提供了一个规范的业务规则定制模型。RFID中间件通过建立丰富的、可升级的事件处理软件架构把未经处理的电子标签数据转化成具有实际意义的业务信息,最终将~BRFID从边缘技术带入主流技术行列。并能让合作伙伴和最终用户更简单、快捷的开发出具有实用性,可扩展性和灵活性的RFID应用系统,为客户带来更大的利润。

关键字:中间件  RFID系统  RFID中间件

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2011/0515/article_5796.html
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