RFID中間件技術在智能超市中的應用

王 亮

（江蘇經貿職業技術學院信息技術學院，江蘇 南京 211168）

1 智能超市

1.1 物聯網概念

物聯網“Internet of things”，是通過射頻識別（RFID）、紅外傳感器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備按照約定，將任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別定位跟蹤監控和管理的一種網絡[1]。其中互聯網是物聯網的基礎和核心，物聯網是在互聯網上的延伸和擴展的網絡，實現物與物之間的進行信息交換和通訊。

1.2 智能超市概念

2003年，沃爾瑪首次提出用RFID 技術取代傳統的條形碼，成為超市商品的信息載體，其他的零售商巨頭如Tesco、麥德隆等也緊跟沃爾瑪之后。報告顯示，這項技術已經給沃爾瑪在庫存管理、銷售管理和售后服務方面每年節約了近85 億美元的成本[2]。

隨著各類制造業的不斷發展，商品種類不斷增加。商品種類的增多為超市的管理帶來了更多的工作量，管理人員需要花費更多的時間對商品、貨架進行管理，同時顧客在面對多種類的商品時需要花費更多的時間去尋找自己所需要的，并在結賬時花費大量排隊時間。國內的大型超市例如蘇果、大潤發、歐尚、家樂福等目前仍然在使用條碼技術，而條碼技術的讀取效率較低，這就帶來了超市管理效率的下降、成本的上升。在結賬時收銀員需要對顧客所購商品依次進行條碼掃描，造成了結賬時間過長，特別是在節日、假日等超市客流量較大時，經常性的排起長隊，顧客需花費大量時間在排隊結賬中，而現在的顧客對購物的體驗、效率側更為注重。RFID 技術正是能夠對超市管理效率、購物體驗、購物效率帶來革新的技術。

1.3 RFID 技術

當前廣泛應用的自動識別技術主要是條碼和RFID 技術。其中條碼技術成本低，實現較為簡單。主要適用于數量需求大且不需更改數據的產業，但缺點也較為明顯，例如容易磨損造成信息缺失，數據一次性打印無法更改，數據存儲量較小，采集效率低等。RFID 標簽由于其技術特性其擁有無需接觸即可讀取數據，抗干擾能力很強，識別速度和效率高，受外界環境影響有限，操作方便等特點。隨著RFID 技術的成熟和成本的降低在制造、物流、零售以及電子信息等產業中實現了廣泛應用，成為世界各大國重點發展的科技產業。近幾年來RFID 產品的體積、價格逐漸從大而高向小而低方向過渡，未來RFID 標簽會取代條形碼被嵌入任何物件中。

2 RFID 中間件關鍵技術

如果為每件商品都增加RFID 標簽，在產品的生產運輸和銷售過程中，就可以通過讀寫器獲得記錄產品信息的一連串的EPC（產品電子編碼）。其中最重要的環節就如何傳送和管理這些數據信息。為了管理讀寫器的大量數據流，自動識別產品技術中心（AUTO ID CENTER）推出了一種分層模塊化的RFID 中間件。RFID 中間件是一種介于RFID 硬件設備與企業后臺應用系統之間的一種中間程序，主要用于數據的傳輸、過濾、聚集、數據格式轉換等處理操作。首先通過RFID讀寫器讀取的數據信息，經過中間件處理后導入企業的數據信息管理系統，并通過應用系統為用戶提供操作程序。使用中間件技術降低了應用開發的難度，開發者不需要直接操作底層架構，只需對中間件進行調用即可完成應用開發。當前RFID 中間件的發展主要分為三個階段，第一階段為應用程序階段，該階段主要實現后端系統與讀寫器相連。第二階段為基礎架構階段，實現數據搜集、過濾、聚合等功能。第三階段為解決方案階段，能根據不同用戶的需求提供不同的功能。

2.1 中間件的特點

RFID 中間件是一種消息軟件中間件，使用非同步消息方式的形式將信息從一個程序模塊傳遞至另一個或多個程序模塊，發送端無需等待接收端回應。RFID 中間件可以建立在企業原有的應用系統基礎之上，進一步擴展企業應用系統的功能，作為企業RFID 系統的重要組成部分其主要特點是[3]：

（1）獨立性，RFID 中間件獨立并介于讀寫器與后端應用程序之間，不依賴于某個RFID 系統和應用系統，即使存儲數據的后臺數據庫或者讀寫器種類、數量發生了變化，也無需修改后端應用，減輕了架構及其維護的復雜性。

（2）數據流，主要功能是將實體對象格式轉換為信息環境下的虛擬對象，對數據進行采集、過濾、聚合與傳遞等特性，將正確的對象信息傳遞到企業后端的應用系統。

（3）處理流，提供順序的消息流，具備數據流設計與管理的能力。數據傳輸時維護數據的傳輸路徑、數據路由和數據分發規則，同時為數據傳輸中的安全性提供保障。

2.2 中間件關鍵技術

RFID 中間件中主要解決的問題主要有：

（1）數據過濾

來自讀寫器的海量數據存在大量的冗余信息，同時也存在一些錯誤信息，對此需要對數據進行過濾。祛除冗余數據，過濾無用信息后的有用數據傳送給應用系統。其中冗余數據包括，同一貨物數據的重復傳送；具有相同產品名稱、型號的貨物；同一時間內不同讀寫器讀取相同貨物的重復信息。解決冗余信息的辦法是設置各種過濾器來處理。可用的過濾器有很多種，應用的較多的主要有：產品過濾器、時間過濾器、EPC 編碼過濾器、平滑過濾器。

（2）數據聚合

因不同讀寫器所讀取的信息較為分散，而后臺應用系統需要完整的有意義的信息，所以通常在數據讀取后需要對數據進行聚合處理。使用復雜事件處理技術在原始數據中選出有價值的信息，并將多個不同數據來源的信息進行整合。

（3）信息傳遞

RFID 中間件是一種面向消息的中間件，使用非同步消息的方式的形式將信息從一個程序模塊傳遞至另一個或多個程序模塊，發送端無需等待接收端回應。經過RFID 中間件過濾、聚合的數據通過消息服務機制將RFID 信息傳遞給企業應用系統、EPCIS 或者其他的RFID中間件。

圖1 智能超市RFID 中間件系統結構框架

3 RFID 中間件在智能超市中的應用

智能超市的發展的根本是為了提高超市的管理效率和顧客的購物體驗，采用RFID 技術，不需人工對所購商品進行條碼掃描。顧客推著購物車通過收銀區域，RFID 閱讀器一次性完成所有RFID 標簽識別并結賬，該模式區別于普通超市收銀員逐個掃描商標條碼的識別方式，能夠節省大量時間，實現快速結賬。RFID 中間件在完成數據收集、過濾、整合的同時與后臺的業務系統相連接，將數據傳送各業務模塊。從而實現業務系統中不同業務模塊之間的數據同步、收集和統計工作。

利用上述RFID 中間件來構建智能超市應用系統簡單而快速。RFID 中間件在智能超市管理應用的結構如圖1 所示。RFID 中間件與外部的通信通道主要由企業應用程序接口、讀寫器接口、EPC 信息服務系統接口、ONS 服務接口、其他中間件連接接口、其他服務接口組成。讀寫器讀取的商品數據信息通過讀寫器與RFID 中間件的API 接口進行傳遞，傳遞的數據由RFID 中間件中的用戶自定義處理模塊進行處理，將處理后的數據通過應用軟件接口傳遞至各類業務模塊。

銷售管理模塊。商品在銷售時通過讀寫器讀取商品的RFID 標簽獲得EPC 信息，通過將EPC 信息傳遞給RFID 中間件處理從而獲取商品的相關數據，同時RFID 中間件將讀取的多個商品的數據進行過濾、整合操作，最后將處理后的數據交給商品銷售模塊，商品銷售模塊根據獲得的數據完成商品的結賬同時更新數據庫信息。

倉儲管理模塊。貨物進出倉庫時，通過掃描貨物RFID 標簽，得到標簽的Tag ID，RFID 中間件通過ONS 系統訪問RFID 標簽所對應的EPCIS，根據Tag ID 與EPC 碼的關聯，獲取該批次貨物的屬性，貨物屬性所包括每種商品的數量等信息，并將該信息傳遞給倉儲管理模塊，處理后完成數據的更新。同時倉儲管理模塊將此信息與出、入單據進行比對，如果數據不一致將及時發出提醒。

貨物完成銷售時銷售管理模塊將所銷售商品的信息傳遞給倉儲管理模塊，倉儲管理模塊將此信息處理，完成倉儲信息的更新。

4 總結

作為智能超市的中樞系統，RFID 中間件為底層硬件讀寫器與上層超市管理業務系統提供了溝通的橋梁。使用RFID 中間件技術在提高了超市的銷售、倉儲效率的同時也降低了整個業務系統的開發、運維的成本。在未來面對企業多元化業務需求時，通過RFID 中間件也可以輕松地將硬件與業務系統進行整合。

［1］張萍，徐紅，張宗國.物聯網在零售業中的應用[J].福建電腦，2011（1）：18-19.

［2］李春華.基于RFID 技術的智能超市構架方案[J].軟件工程師，2010（2）：14-116.

［3］董麗峰.RFID 中間件技術在物聯網中的應用及研究[J].黑龍江科技信息，2010（10）：73-74.