ＲＦＩＤ中間件技術在物流管理系統中的應用

[摘要] 在分析RFID物流管理應用背景的基礎上，對RFID技術和中間件進行了簡要說明，并提出了一種基于RFID中間件技術的物流管理系統的設計方案。

[關鍵詞] RFID 中間件 物流

射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術，是一種利用射頻通信實現的非接觸式自動識別技術。目前，利用EPC（Electronic Product Code）、RFID通信技術，可實現全球物品跟蹤與信息共享的物聯網。這將在全球范圍從根本上改變對產品生產、運輸、倉儲、銷售各環節物品流動監控和動態協調的管理水平。根據預測，RFID 標簽技術將在未來2～5年逐漸開始大規模應用，到2008年RFID 標簽僅在全球供應鏈領域的市場需求將達到40億美元。

一、RFID系統的結構和工作原理

1.RFID系統的典型結構

射頻系統主要由兩部分組成：閱讀器和射頻卡。閱讀器和射頻卡之間通過無線方式通信，因此它們都有無線收發模塊及天線(或感應線圈)。射頻卡中有存儲器，用來存儲用戶數據和系統數據等。射頻卡可根據閱讀器發出的指令對這些數據進行相應的實時讀寫操作。控制模塊完成接受、譯碼及執行閱讀器命令，控制讀寫數據，負責數據安全等功能。射頻卡的幾個模塊集成到一塊芯片中，芯片外圍只需連接天線，對有源卡還必須有電源。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外，還需要實現相互認證、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技術的工作原理：射頻卡進入磁場后，接收閱讀器發出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中產品信息（無源標簽），或主動發送某一頻率的信號（有源標簽）；閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進行有關數據處理。

二、RFID中間件技術

1.中間件技術

中間件，是在一個分布式系統環境中處于操作系統和應用程序之間的軟件。中間件作為一大類系統軟件，于操作系統、數據庫孤立系統并稱“三套車”，其重要性是不言而喻的。它的優越性體現在以下幾個方面：

(1)縮短應用的開發周期、簡化應用集成;

(2)保護現有的投資、減少系統初期的建設成本、節約應用的開發成本、減少維護費用;

(3)降低應用開發的失敗率、提高應用的開發質量;

(4)保證技術進步的連續性、增強應用的生命力。

2.RFID中間件

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題。RFID中間件和RFID系統之間的連接采用RFID系統提供的API來實現。RFID卡中數據經過閱讀器讀取后，經過API程序傳送給RFID中間件。RFID中間件對數據處理后，通過標準的接口和服務對外進行數據發布。

從發展趨勢來看，RFID中間件可分為3個階段:

(1)應用中間件階段。RFID初期的發展多以整合、連接RFID讀寫器為目的，本階段多為RFID讀寫器場上主動提供簡單API，以供企業將后端系統與RFID讀寫器串接。RFID中間件的作用主要集中在對應用程序屏蔽后臺硬件系統。但是對于企業還需要花費大量人力物力解決前后端系統連接的問題。

(2)系統中間件階段。本階段是RFID中間件成長的關鍵階段，開發的中間件不但已經具備基本數據搜集、過濾等功能，同時也滿足企業多對多的連接需求，并具備平臺的管理與維護功能。如：SUN公司推出的Sun Java System RFID Software，由Sun Java System RFID Event Manager（事件管理器）和Sun Java System RFID Information Server（信息服務器）兩個軟件組件組成，此軟件免費、獨立、適應性好；IBM公司推出的IBM WebSphere軟件，可與應用服務器集成。還有BEA、Oracle、Microsoft等公司也在進行相關技術和產品的研究。目前，我國RFID中間件的應用主要處于此階段。

(3)解決方案階段。各廠商針對不同領域提出各項RFID解決方案，此階段的RFID中間件將成為應用系統中一個重要組成部分，使企業在運用中只需考慮上層的應用系統的設計與實現，其它只需調用相應的服務即可。

三、基于RFID中間件技術的物流管理系統的設計和實現

1.系統模型設計

基于RFID中間件技術的物流管理系統主要包括以下功能：

（1)客戶管理:包括增加客戶信息、客戶信息的維護、操作權限管理、貨物信息管理、填發物品調撥指令、指令查詢、貨物編碼維護等功能；

（2)倉庫管理:對庫存物料的入庫、出庫、盤點等日常工作進行全面的控制和管理；

（3）配送管理:完成從客戶申請配送受理、配送作業完成、到實際配送出庫的一系列管理功能；

（4)運輸管理：自由車輛調配管理、社會運輸管理。

其整體體系結構設計如圖1所示。

圖1 整體體系結構設計圖

2.物流RFID應用子系統的設計

針對物流行業的應用特點，參照EPC標準，建立一個通用的分層的RFID應用框架，可分為四個層次：

（1)閱讀器層：位于架構的最底層，閱讀器經常由觸發器控制，每秒讀取標簽上百次。閱讀器由一個且只能由一個邊緣服務器控制，以避免出現于網絡分區相關的問題。

（2)邊緣服務器層：邊緣服務器定期輪詢閱讀器，并執行過濾和設備管理。還產生ALE事件并將事件發送到集成層。

（3)集成層：接收多個ALE事件，并將它們合并到工作流中，工作流會作為更大業物流的一部分與多個不同系統和人員接觸。

（4)應用層：RFID后端軟件系統及應用系統界面，形成可定制的物流應用系統。

3.RFID中間件的選型

在本系統中，RFID中間件將選擇系統中間件類型。目前提供RFID中間件的供應商和產品有很多，表中列出了RFID中間件供應商及其產品。通過分析、比較，本系統采用了Sun Java System RFID Software中間件，它能夠滿足本系統的平臺、標準、設備、數據管理和整合的要求，并且性價比較高。

表 RFID中間件供應商及其產品的比較表

4.系統總體技術方案的設計

根據RFID物流系統架構圖和采用的Sun Java System RFID Software中間件，最終設計的系統總體技術方案，如圖2所示：

圖2 系統的總體技術方案圖

四、結論

RFID技術由于具有移動物品識別、多目標識別、非接觸識別以及無人干預等優點，近年來發展非常迅速。中間件是銜接硬件設備和企業運用軟件的橋梁，可以說中間件是RFID系統的“神經中樞”。在搭建RFID系統時，RFID中間件逐漸成為不可或缺的環節，在降低系統復雜性方面起到了明顯的效果。

參考文獻：

[1]中國射頻識別技術政策白皮書

http://www.233633.com/rfid/RFIDStandardregulation/20060612156373.html

[2]http://middleware.objectweb.org

[3]蕭榮興蘇偉仁等:RFID技術的神經中樞——RFID中間件[J].信息與電腦.2005(9)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。