RFID中间件技术在物流管理系统中的应用

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[摘 要 ] 在分析RFID物流管理应用背景的基础上,对RFID技术和中间件进行了简要说明,并提出了一种基于RFID中间件技术的物流管理系统的设计方案.

[关 键 词 ] RFID 中间件 物流

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）、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,到2008年RFID 标签仅在全球供应链领域的市场需求将达到40亿美元.

一、RFID系统的结构和工作原理

1.RFID系统的典型结构

射频系统主要由两部分组成：阅读器和射频卡.阅读器和射频卡之间通过无线方式通信,因此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.射频卡的几个模块集成到一块芯片中,芯片只需连接天线,对有源卡还必须有电源.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,送至信息系统进行有关数据处理.

二、RFID中间件技术

1.中间件技术

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,于操作系统、数据库孤立系统并称“三套车”,其重要性是不言而喻的.它的优越性体现在以下几个方面：

(1)缩短应用的开发周期、简化应用集成,

(2)保护现有的投资、减少系统初期的建设成本、节约应用的开发成本、减少维护费用,

(3)降低应用开发的失败率、提高应用的开发质量,

(4)保证技术进步的连续性、增强应用的生命力.

2.RFID中间件

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,通过标准的接口和服务对外进行数据发布.

从发展趋势来看,RFID中间件可分为3个阶段:

(1)应用中间件阶段.RFID初期的发展多以整合、连接RFID读写器为目的,本阶段多为RFID读写器场上主动提供简单API,以供企业将后端系统与RFID读写器串接.RFID中间件的作用主要集中在对应用程序屏蔽后台硬件系统.但是对于企业还需要花费大量人力物力解决前后端系统连接的问题.

(2)系统中间件阶段.本阶段是RFID中间件成长的关键阶段,开发的中间件不但已经具备基本数据搜集、过滤等功能,同时也满足企业多对多的连接需求,并具备平台的管理与维护功能.如：SUN公司推出的Sun Ja System RFID Software,由Sun Ja System RFID Event Manager（事件管理器）和Sun Ja System RFID Information Server（信息服务器）两个软件组件组成,此软件免费、独立、适应性好；IBM公司推出的IBM WebSphere软件,可与应用服务器集成.还有BEA、Oracle、Microsoft等公司也在进行相关技术和产品的研究.目前,我国RFID中间件的应用主要处于此阶段.

(3)解决方案阶段.各厂商针对不同领域提出各项RFID解决方案,此阶段的RFID中间件将成为应用系统中一个重要组成部分,使企业在运用中只需考虑上层的应用系统的设计与实现,其它只需调用相应的服务即可.

三、基于RFID中间件技术的物流管理系统的设计和实现

1.系统模型设计

基于RFID中间件技术的物流管理系统主要包括以下功能：

（1)客户管理:包括增加客户信息、客户信息的维护、操作权限管理、货物信息管理、填发物品调拨指令、指令查询、货物编码维护等功能；

（2)仓库管理:对库存物料的入库、出库、盘点等日常工作进行全面的控制和管理；

（3）配送管理:完成从客户申请配送受理、配送作业完成、到实际配送出库的一系列管理功能；

（4)运输管理：自由车辆调配管理、社会运输管理.

其整体体系结构设计如图1所示.

图1 整体体系结构设计图

2.物流RFID应用子系统的设计

针对物流行业的应用特点,参照EPC标准,建立一个通用的分层的RFID应用框架,可分为四个层次：

（1)阅读器层：位于架构的最底层,阅读器经常由触发器控制,每秒读取标签上百次.阅读器由一个且只能由一个边缘服务器控制,以避免出现于网络分区相关的问题.

（2)边缘服务器层：边缘服务器定期轮询阅读器,并执行过滤和设备管理.还产生ALE事件并将事件发送到集成层.

（3)集成层：接收多个ALE事件,并将它们合并到工作流中,工作流会作为更大业物流的一部分与多个不同系统和人员接触.

（4)应用层：RFID后端软件系统及应用系统界面,形成可的物流应用系统.

3.RFID中间件的选型

在本系统中,RFID中间件将选择系统中间件类型.目前提供RFID中间件的供应商和产品有很多,表中列出了RFID中间件供应商及其产品.通过分析、比较,本系统采用了Sun Ja System RFID Software中间件,它能够满系统的平台、标准、设备、数据管理和整合的要求,并且性价比较高.

表 RFID中间件供应商及其产品的比较表

4.系统总体技术方案的设计

根据RFID物流系统架构图和采用的Sun Ja System RFID Software中间件,最终设计的系统总体技术方案,如图2所示：

图2 系统的总体技术方案图

四、结论

RFID技术由于具有移动物品识别、多目标识别、非接触识别以及无人干预等优点,近年来发展非常迅速.中间件是衔接硬件设备和企业运用软件的桥梁,可以说中间件是RFID系统的“神经中枢”.在搭建RFID系统时,RFID中间件逐渐成为不可或缺的环节,在降低系统复杂性方面起到了明显的效果.