射頻識別(radio frequency identification，RFID)技術(shù)，是一種利用射頻通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對高速移動物體的自動識別和多目標識別。面向服務(wù)架構(gòu)(service-oriented architecture，SOA)是新一代的架構(gòu)思想，主要用于分布式軟件開發(fā)。目前國外知名的大企業(yè)都加大了對RFID中間件的研發(fā)，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(xiàn)其RFID中間件，前者連接讀寫器并對其控制，按既定規(guī)則對數(shù)據(jù)進行過濾并上傳給應(yīng)用系統(tǒng);后者介于Edge Server和上層應(yīng)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(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)進行很好的集成。但這些軟件公司多是將RFID納入其現(xiàn)有中間件產(chǎn)品中，如IBM將RFID納入Web Sphere架構(gòu)中，使得RFID中間件產(chǎn)品變得復(fù)雜而昂貴，并對系統(tǒng)的依賴性比較大。

　　國內(nèi)隨著“十一五”規(guī)劃和863計劃對射頻識別技術(shù)的推廣應(yīng)用，相關(guān)企業(yè)也都推出了各具特色的中間件產(chǎn)品。但是目前專用的RFID中間件產(chǎn)品較少，從而限制了射頻識別技術(shù)在中小企業(yè)中的推廣。作者重點研究如何設(shè)計獨立的RFID專用中間件，并采用SOA的架構(gòu)思想進行系統(tǒng)設(shè)計，以實現(xiàn)專門用于RFID應(yīng)用系統(tǒng)的中間件軟件。實際應(yīng)用中方便部署，開發(fā)周期短，復(fù)用程度強且開發(fā)成本相對較低。該系統(tǒng)的研究及完善將對RFID技術(shù)的普及起到一定的積極作用。

　　1 基于SOA的軟件架構(gòu)設(shè)計分布式RFID中間件

　　1.1 分布式RFID中間件功能定義及技術(shù)路線

　　基于定位于中小企業(yè)RFID應(yīng)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(shè)計等要求。對于通用性要求，系統(tǒng)采用SOA的實現(xiàn)技術(shù)，Web Services服務(wù)的形式接受上層應(yīng)用系統(tǒng)的定制要求并提供相應(yīng)服務(wù)，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(tǒng)，同時提供給上層應(yīng)用的數(shù)據(jù)采用XML格式;對于易用性要求，系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，以Web服務(wù)器作為系統(tǒng)的控制樞紐，以web瀏覽器作為系統(tǒng)的控制終端，可以遠程控制中間件系統(tǒng)以及下屬的讀寫器。

　　綜合上述要求，在技術(shù)驗證基礎(chǔ)上，定義中間件系統(tǒng)具備功能：數(shù)據(jù)的實時采集功能;數(shù)據(jù)底層處理功能;讀寫器適配功能;數(shù)據(jù)高級處理功能，即事件處理功能;網(wǎng)絡(luò)通信功能;信息存儲功能;瀏覽器控制功能;數(shù)據(jù)服務(wù)接口功能;配置管理功能。

　　根據(jù)上述功能定義，并綜合跨平臺通用性方面的系統(tǒng)需求，系統(tǒng)開發(fā)采用J2EE作為本RFID中間件的開發(fā)平臺。系統(tǒng)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?？萍嫉腞FS-2312型讀寫器和美國Alien科技公司的ALR-9800型讀寫器，標簽數(shù)據(jù)均按照實驗要求有效地傳遞到上層應(yīng)用系統(tǒng)。

　　1.2中間件架構(gòu)設(shè)計

　　按照SOA的類型劃分層次以適合于使用和構(gòu)建服務(wù)，也是采用SOA架構(gòu)的重要前提。設(shè)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(guī)范接口與相鄰層進行交互。如此設(shè)計便于把功能組件合理劃分為相對獨立的模塊，使系統(tǒng)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(tǒng)按照數(shù)據(jù)流程劃分為3層：數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理、應(yīng)用層事件處理以及數(shù)據(jù)服務(wù)接口。

圖1 分布式RFID中間件分層示意圖

　　根據(jù)具體功能模塊的劃分需求和數(shù)據(jù)分層處理及傳輸?shù)囊?，同時考慮到實際應(yīng)用的需求，經(jīng)過系統(tǒng)研究，將系統(tǒng)劃分為5個相對獨立的功能模塊，并采用由總控子系統(tǒng)和設(shè)備管理子系統(tǒng)組成的兩級樹形結(jié)構(gòu)，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 分布式RFID中間件架構(gòu)

　　1)總控子系統(tǒng)

　　總控子系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的控制樞紐，具體功能劃分為4部分：數(shù)據(jù)高級處理、配置資源數(shù)據(jù)庫、web控制服務(wù)器以及數(shù)據(jù)服務(wù)接口。實現(xiàn)的功能分為數(shù)據(jù)和系統(tǒng)控制兩方面。數(shù)據(jù)方面，進一步優(yōu)化采集到的RFID數(shù)據(jù)，包括對來自不同設(shè)備管理子系統(tǒng)的標簽進行冗余過濾，同時添加對應(yīng)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(shù)據(jù)服務(wù)接口發(fā)送到企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng);系統(tǒng)控制方面，指基于web的設(shè)備管理器及讀寫器的控制，以及系統(tǒng)所有配置信息的存儲。

　　2)設(shè)備管理子系統(tǒng)

　　設(shè)備管理子系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能：一是為網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)的準備;二是對接收到的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。讀寫器傳遞上來的大量數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行過濾，消除冗余數(shù)據(jù)。預(yù)處理內(nèi)容包括集中處理所屬讀寫器采集到的標簽數(shù)據(jù)，并統(tǒng)一進行冗余過濾、平滑處理、標簽解讀等工作。經(jīng)過處理后，每條標簽內(nèi)容包含的信息有標準EPC格式數(shù)據(jù)、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(tǒng)發(fā)送，為進一步的數(shù)據(jù)高級處理做好必要準備。

　　3)樹形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點

　　采取這種集中與分布相結(jié)合的模式建立兩級樹形結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)設(shè)備與控制的互連互通：能夠通過統(tǒng)一協(xié)調(diào)的調(diào)度策略實現(xiàn)產(chǎn)品信息的綜合管理，構(gòu)成產(chǎn)品信息查詢、實時跟蹤、數(shù)據(jù)更新及統(tǒng)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(shè)備并實時監(jiān)控整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

　　2 系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)處理

　　系統(tǒng)的工作流程主要集中在3個方面：

　　一是上行標簽數(shù)據(jù)的流向

　　二是下行控制命令的流向

　　三是應(yīng)用層事件(application level events，ALE)相關(guān)的處理流程。

　　采集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后最終發(fā)送到上層應(yīng)用系統(tǒng)，達到信息采集的目的。數(shù)據(jù)處理由設(shè)備管理子系統(tǒng)處理和總控系統(tǒng)處理兩部分構(gòu)成。最終標簽數(shù)據(jù)的生成過程依次經(jīng)過過濾、標準化處理、中間傳輸、二次過濾、數(shù)據(jù)標準化處理、EC處理及信息發(fā)送，直至標簽數(shù)據(jù)達到企業(yè)信息系統(tǒng)。數(shù)據(jù)在中間件系統(tǒng)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(xiàn)。

　　對讀寫器進行控制的內(nèi)容包括：新建、刪除及修改讀寫器，相關(guān)的設(shè)備管理子系統(tǒng)的新建、刪除及參數(shù)的修改。以新建一個讀寫器為例，系統(tǒng)管理員將配置信息發(fā)動到總控子系統(tǒng)，在存儲到配置數(shù)據(jù)庫中的同時通過數(shù)據(jù)發(fā)送端口發(fā)送到對應(yīng)設(shè)備管理子系統(tǒng)的讀寫器適配模塊中進行處理，并依照對應(yīng)的地址將配置參數(shù)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(yīng)用層事件的目的是整合標簽數(shù)據(jù)，提取出用戶需求的信息并進行標準化處理，正確發(fā)送到企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中，重點在于屏蔽企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的差異性，提供有價值的標簽分析數(shù)據(jù)，其控制流程主要對應(yīng)于事件周期定義與事件周期報告。授權(quán)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(shù)據(jù)的規(guī)格，并能通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)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(fā)送的ECReport。

　　3 總結(jié)

　　分布式RFID中間件系統(tǒng)成功地將RFID數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)應(yīng)用進行了分離，使應(yīng)用系統(tǒng)專注于業(yè)務(wù)的流程和處理而不再陷于修改適應(yīng)各種不同的數(shù)據(jù)采集方式。由于系統(tǒng)散布于分布式網(wǎng)絡(luò)上，使得系統(tǒng)的配置不再局限于物理地點的限制，系統(tǒng)能夠借助于局域網(wǎng)甚至互聯(lián)網(wǎng)直接訂閱標簽數(shù)據(jù)。RFID中間件在整個系統(tǒng)中起到承上啟下的關(guān)鍵作用。可以預(yù)見，隨著專用的RFID中間件技術(shù)的不斷成熟，RFID應(yīng)用系統(tǒng)定會在中小型企業(yè)中得到迅速普及。