獨創(chuàng)聲明 本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。 雷我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫 i 的研究成果，也不包含未獲得! 注! 墊叢直基位置要掛型直塑 i ：奎攔亙窒2 或其他教育機構的學位或證書使用過的材料。與我一同工作的同志對本研 i 所做的任何貢獻均己在論文中作了明確的說明并表示謝意。 學位論文作者簽名：柳天只 簽字日期：舢i ) 年上月? r 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，有權保留并向國家有 皂部門或機構送交論文的復印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權學校可以將學 童論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手 2 保存、匯編學位論文。( 保密的學位論文在解密后適用本授權書) 孝位論文作者簽名；荔f 孓皈 導師簽字： 濘日期：川騭小日 孝位論文作者畢業(yè)后去向： 作單位： i 訊地址： - j 彩泐 簽字同期：p 書年y 月如同 電話： 郵編： 基于a l e 的r f i d 中間件的設計與實現(xiàn) 摘要 r e i d ( 無限射頻識別) 是一種新型的識別技術，被稱為2 0 0 5 年十大熱門技 術之一，其應用涉及物流、航空、畜牧業(yè)、移動商務、票證管理、生產(chǎn)線自動 化等各個行業(yè)，應用范圍非常廣泛。針對r e i d 的應用發(fā)展起來的r f i d 中問件 是r f i d 的關鍵技術之一，制約著r e i d 的普及和推廣，得到了業(yè)界的廣泛重視。 本文從r f i d 的應用切入，從實際應用中提取出r f i d 中間件需要具備的功能。 提出了一套基于a l e 的r e i d 中問件解決方案，并在實際項目中驗證其可行性。 論文首先描述了r e i d 的發(fā)展過程，探討r e i d 中間件的研究現(xiàn)狀，分析其 在國內外的發(fā)展趨勢；本文從r e i d 入手，插述r f i d 的工作原理，分析r e i d 的 應用特點和關鍵技術，并對r f i d 的重要應用e p c 進行了探討，從實際應用中提 取出r f i d 中問件的功能需求，得到本文的丌發(fā)目標。在明確了丌發(fā)目標后，本 文提出了基于a l e 的r f i d 中自j 件的解決方案，a l e 是e p cg l o b a l 頒布的應用 級別事件( a p p l i c a t i o nl e v e le v e n t ) 規(guī)范，針對r e i d 中問件和e p c i s 捕獲 應用之間，定義了r f i d 事件過濾和采集接口?；赼 l e 設計r e i d 中間件符合 國際規(guī)范，便于擴展和與其它軟件銜接。 本文提出的r e i d 中自j 件分四部分完成中間件的功能：硬件管理器、事件處 理器、控制中心和網(wǎng)關。四個部分各司其職又交互合作，硬件管理器主要負責 管理硬件設備，事件處理器則是連接r f i d 和企業(yè)信息系統(tǒng)的紐帶?？刂浦行呢?責與操作員的交互，操作員通過控制中心向r e i d 中間件傳達命令，網(wǎng)關則是聯(lián) 系其他三部分的通道，硬件管理器，事件處理器和控制中心通過網(wǎng)關進行交互。 本文以j 2 e e 作為開發(fā)平臺，充分利用j e e e 高可用性、高可靠性、利于擴 展的特性及其對e j b ，s e r v l e t ，j s p ，x m l 等技術的全面支持。采用b s 架構， 操作員只需用瀏覽器即可進行所有的管理工作，木需要安裝任何的客戶端軟件。 用s o a p 傳輸協(xié)議，把成熟的基于h t t p 的w e b 技術與x m l 的靈活性和可擴展 性組合在一起，使得系統(tǒng)能夠無縫地進行通信和共享數(shù)據(jù)。實現(xiàn)不同的系統(tǒng)之 間能夠用”軟件一軟件對話”的方式相互調用，打破了軟件應用、網(wǎng)站和各種設備 之問的格格不入的狀態(tài)，實現(xiàn)”基于w e b 無縫集成”的目標。 2 關鍵詞；r f i d ，無線射頻識別，中間件，e p c ，事件處理器 t h ed e s i g na n di m p l e m e n to fr f i dm i d d i e w a r e b a s i n go na l e a b s t r a c t r f i di san e wi d e n t i f i c a t i o nt e c h n o l o g y i t sc a l l e do n eo ft h eh o t t e s tt e n t e c h n o l o g i e so f2 0 0 5 i t sa p p l i e di nm a n yf i e l d s ，s u c ha st r a n s p o r t a t i o n ，a v i a t i o n ， s t o c kr a i s i n g 。m o b i l eb u s i n e s s t h ea u t o m a t i o no fp r o d u c tl i n ea n ds oo n t h ei 玎i d m i d d l e w a r e ，w h i c ha i m sa tp r o m o t i n gt h ed e v e l o p m e n to fr f i d 。i so n eo ft h ek e y t e c h n o l o g i e so fr f i d i ti n f l u e n c e st h ep r e v a l e n c eo fr f i da n da t t r a c t sal o to f a t t e n t i o n t h i st h e s i sb e g i n sf r o mt h ea p p l i c a t i o no fr f i d ，f r o mp r a c t i c a la p p l i c a t i o n ， w ek n o ww h a tar f i dm i d d l e w a r en e e d st od oa n d f o r w a r dak i n do fr f l d m i d d l e w a r ea n dv a l i d a t ei ti nt h ep r a c t i c e a tf i r s t ，t h et h e s i sd e s c r i b e st h ep r o c e s so fr f i d sd e v e l o p m e n t ，d i s c u s s e st h e r e s e a r c hs t a t u so fr f i dm i d d l e w a r ea n da n a l y s e st h et r e n do fi t sd e v e l o p m e n t d o m e s t i c a l l ya n da b r o a d t h e nd e s c r i b e st h ep r i n c i p l eo fr f i d a n a l y s e st h e c h a r a c t e r so ft h ea p p l i c a t i o na n dt h ek e yt e c h n o l o g i e s ，a n dd i s c u s s e so n eo fr f i d s m a i na p p l i c a t i o ne p c f r o mt h ep r a c t i c a l a p p l i c a t i o n ，w ek n o ww h a tar f i d m i d d l e w a r eh a st od oa n dw h a tw es h o u l dd ot o d e v e l o pap r a c t i c a lr f i d m i d d l e w a r e a f t e rw ek n o wt h eg o a lo fr f i dm i d d l e w a r e w ep u tf o r w a r dar f i d m i d d l e w a r eb a s i n g0 1 3 a l e a l e ，a p p l i c a t i o nl e v e le v e n t ，i sas p e c i f i c a t i o n p u b l i s h e db ye p cg l o b a l i tf o c u s e so nt h er f i dm i d d l e w a r ea n dt h ea p p l i c a t i o no f e p c i se n d d e f i n e st h ei n t e r f a c e so f e v e n tf i l t r a t i o na n dc o l l e c t i o n ar f l dm i d d l e w a r ew h i c hb a s e so na l e i se a s yt ou p g r a d ee n dc o n n e c tt 0o t h e rs o f t w a r e t h er f i dm i d d l e w a r ew ep u tf o r w a r dc o n s i s t so ff o u rp a r t s ：r e a d e rs e r v e r , a l e c o n t r o lc e n t e ra n dg a t e w a y t h ef o u rp a r t si ss e p a r a t eb u tw o r kt o g e t h e r r e a d e rs e r v e rs e e st om a n a g et h eh a r d w a r ee q u i p m e n t ；a l ec o n n e c t sr f i da n dt h e i n f o r m a t i o ns y s t e mo fe n t e r p r i s e ；c o n t r o lc e n t e r sd u t yi st oc o m m u n i c a t ew i t ht h e o p e r a t o r t h eo p e r a t o rs e n d so r d e r st or f i dm i d d l e w a r eb yc o n t r 0 1 c e n t e r g a t e w a y i st h ej o i n to f t h et h r e eo t h e rp a r t s t h e yc o m m u n i c a t ew i 也e a c ho t h e rb yg a t e w a y n et h e s i su s e sj ：2 e ea st h ed e v e l o p m e n tp l a t f o r m m a k i n gf u l lu s eo ft h e c h a r a c t e r so fj 2 e e ，s u c ha sr e l i a b i l i t y , h i g hu s a b i l i t y , e a s yt ou p d a t ea n di t ss u p p o r t o fe j b 。j s p ，x m l t h er f i dm i d d l e w a r ea d o p t sb sa r c h i t e c t u r e t h a n k st ob s ，a l lt h e o p e r a t o rn e e d si st h eb r o w s e rt od oa l lt h em a n a g e m e n tw o r kw i t h o u ti n s t a l l i n ga n yo t h e r c l i e n ts o f t w a r e t h et h e s i su s e ss o a pa st h et r a n s p o r tp r o t o c o la n dc o m b i n e st h e 4 a g i l i t yo fx m la n dt h em a t u r ew e bt e c h n o l o g yw h i c hb a s e so nh t t ps ot h a t t h es y s t e mc 3 ns h a r ed a t aa n dc o m m u n i c a t ef r e e l y t h i sm o d eo ft r a n s p o r t r e a l i z e sd i f f e r e n ts y s t e m sc o m m u n i c a t i n gw i t he a c ho t h e rb y “s o f t w a r e t os o f t w a r e ”，g e t sr i do ft h es e p a r a t i o no fs o f t w a r e ，w e ba n da l lk i n d s o fe q u i p m e n t k e yw o r d s ：r f i d ，r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ，m i d d l e w a r e , e p c , a p p l i c a t i o nl e v e le v e n t 5 幕于a l e 的r f i d 中何俘的設計實現(xiàn) 第一章緒論 r f i d ( 無線射頻識別) 是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自 動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，作為條形碼的無線 版本，r f i d 技術具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀 取距離大、標簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲數(shù)據(jù)容量更大、存儲信息更改自如等優(yōu) 點，其應用將給零售、物流等產(chǎn)業(yè)帶來革命性變化。目前r f i d 應用已經(jīng)滲透 到了商業(yè)、工業(yè)、運輸業(yè)、物流管理、醫(yī)療保險、會融和教學等眾多領域。i d c 統(tǒng)計，至2 0 0 5 年底，r f i d 將達到6 8 3 億美元，2 0 0 8 年達到2 0 億美元。n o t e 則估計到2 0 1 0 年，r f i d 相關產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值是3 0 0 0 億美元。 1 1 選題背景 r f i d 的應用是一個高度復雜的產(chǎn)業(yè)化問題，標準和互操作化程度低就難以 形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，沒有規(guī)模就難以降低成本，對行業(yè)應用形成普及和規(guī)模覆蓋。 r f i d 的應用分成三個階段： 第一階段企業(yè)在內部采用了r f i d 技術，但應用的目的多半是為驗證 r f i d 能夠被用在企業(yè)的某種環(huán)境下，強調r f i d 硬件的可用，對r d i f 應用帶 來的海量信息沒有做有針對性的處理和分析： 第二個階段企業(yè)把r f i d 和現(xiàn)有的業(yè)務流程結合在一起。雖然在應用上 邁了一大步，但也是把r f i d 作為原有業(yè)務系統(tǒng)的一種完善和補充，僅僅是把 r f i d 讀取的數(shù)據(jù)整合到傳統(tǒng)的業(yè)務流程中，新瓶裝舊酒用新技術來適應傳 統(tǒng)的應用，沒有業(yè)務流程上的創(chuàng)新，因此談不上r f i d 應用的r o i ( 投資回報率) ； 第三個階段是以r f i d 為核心設計業(yè)務流程，因為r f i d 應用從本質上不僅 是要收集數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)傳送到i t 設備進行處理，更重要的是要把信息實時回傳 以便做出合理的決定，因此必須定義出新的業(yè)務流程。只有在第三階段，以r f i d 為核心設計業(yè)務流程，才能真正體現(xiàn)r f i d 的商用價值。 由此可見，把r f i d 技術作為條碼應用的一個補充或是對原有業(yè)務系統(tǒng)的完 8 螭十a(chǎn) l e 的r f i d 中問件的設計實現(xiàn) 善都是無法體現(xiàn)出r f i d 的核心價值的，只有當r f i d 通過企業(yè)系統(tǒng)中的核心業(yè) 務流程實現(xiàn)企業(yè)應用，利用外部工作流來驅動企業(yè)系統(tǒng)，才能實現(xiàn)r f i d 價值 的最大化，給企業(yè)以看得見、摸得著的r o i ，r f i d 中間件應運而生1 6 】。 1 2r f i d 中間件的發(fā)展歷程及發(fā)展現(xiàn)狀 1 2 1r f i d 中間件的發(fā)展歷程 最先提出r f i d 中側件概念的是美國。美國企業(yè)在實施r f i d 項目改造期間， 發(fā)現(xiàn)最耗時、耗力、復雜度和難度最高的問題是如何保證r f i d 數(shù)據(jù)j 下確導入 企業(yè)的管理系統(tǒng)，為此企業(yè)做了大量的工作用于保證r f l l ) 數(shù)據(jù)的正確性。經(jīng) 企業(yè)和研究機構的多方研究、論證、實驗，最終找到了一個比較好的解決方法， 這就是r f i d 中聞件。因此，r f i d 中間件是隨著r f i d 的應用應需而生的，從 發(fā)展趨勢來看，可分為圖1 所示的三大類【4 】： 企業(yè)需袁 ( 客制化范畸i 髟 落螽弘j x 誓：兩件 應用毒高件 l 架構化中姆件l 囤一a ps 。r v 盱( p 服務器)墨椰啊t 喀r 如f ( 射頸標螯解讀囂) 圈啪d 岫嗽( 中間件) 圖1 1r f i d 中問件發(fā)展趨勢 1 、應用中間件發(fā)展階段 r f l d 初期的發(fā)展多以整合、串接r f i d 解讀器為目的，此階段多為解讀器 廠商主動提供簡單a p i ，供企業(yè)將后端系統(tǒng)與r f i d 解讀器串接，例如德州儀 9 精于a l e 的r f i d 中問件的設計i 實現(xiàn) 器、e m s 、a l i e nt e c h n o l o g y 等【孫。從整體發(fā)展架構來看，此時企業(yè)的導入尚須自 行花費許多成本去處理前后端系統(tǒng)連接的問題，通常企業(yè)在本階段會透過p i l o t p r o j e c t ( 試行項目) 方式來評估成本效益與導入的關鍵議題【1 2 1 。 2 、架構化中間件發(fā)展階段 本階段是r f i d 中徊j 件成長的關鍵階段。w a l m a r t 宣布，到2 0 0 5 年底所有 供應w a l m a r t 百貨公司的商品裝箱上，均要求安裝有r f i d ，w a l m a r t 等國際 巨頭的推動加上美國國防部的硬性要求，促使各國際大廠持續(xù)關注r f i d 相關 市場的發(fā)展。處在系統(tǒng)架構中間件層的廠商，例如b e a 、o r a c l e 、s u n 、i b m 、 t i b c o 等，都開始在自己原有商品的基礎上- 丌發(fā)r f i d 中自j 件：也有些廠商( 例 如o r a c l e 、m a n h a t t a na s s o c i a t e s 等) 與r f i d 解讀器廠商合作丌發(fā)特定的解決方 案，以加快進入市場的速度與競爭力。本階段r f i d 中問件的發(fā)展不但已經(jīng)具 備基本的資料搜集、過濾等功能，同時也能滿足企業(yè)多對多的連接需求，并具 備平臺的管理與維護功能。 3 、解決方案中間件階段 未來的趨勢是，隨著r f i d 標簽、閱讀器與中間件的逐漸成熟，各廠商會針 對不同領域提出創(chuàng)新應用的解決方案，m a n h a t t a na s s o c i a t e s 公司已經(jīng)提出 “r f i d i n a b o x ”的概念，把r f i d 看成一個很盒子，只從盒子抽出一個接口， 企業(yè)只需通過這個接口利用r f i d 數(shù)據(jù)，而無需關心盒子內部如何運作，解決 了前端r f d 硬件與后端應用系統(tǒng)的連結問題。該公司與a l i e n t e c h n o l o g y 公司 開展r f i d 硬件端的合作，發(fā)展以m i c r o s o f t n e t 平臺為基礎的中間件，針對 該公司9 0 0 家已有的供應鏈客戶群發(fā)展一種稱為s u p p l yc h a i ne x e c u t i o n ( s c e ) s o l u t i o n 的解決方案，使原本用s c es o l u t i o n 的企業(yè)只需透過“r f i di nab o x ”， 即可在原有應用系統(tǒng)上快速透過r f i d 來加強供應鏈管理的透明度。 隨著r f i d 的迅速推廣，以r f i d 為核心設計業(yè)務流程是必然的趨勢，因此 以r f i d 為中心的解決方案中間件是未來r f i d 中間件的發(fā)展趨勢。 1 2 2 國外現(xiàn)狀 目前國外眾多知名廠商都積極投入r f i d 中間件的丌發(fā)，其中有影響的如 i b m 、b e a 、s a p 、m i c r o s o f t ，o r a c l c ，s u n 等公司的中自j 件產(chǎn)品【i o 】： l o 桀于a l e 的r f i d 中間件的設計o 實現(xiàn) l 、b e a 的r f i d 中間件解決方案 b e a 從兩個層面實現(xiàn)r f i d 中間件：b e aw e bl o g i cr f i de d g es e r v e r 和 b e aw e b l o g i cr f i de n t e r p r i s es e r v e r 。前者直接與硬件設備相連，用于控制讀 寫器按照預定的方式工作，保證不同的設備之間的協(xié)調配合。同時它還能按照 一定的規(guī)則過濾數(shù)據(jù)，篩除大部分冗余數(shù)據(jù)，將真正有效的數(shù)據(jù)傳送給后臺的 信息系統(tǒng)。可提供遠程管理、邊緣流程管理、w a n 連接層管理等功能。該e d g e s e r v e r 雖然叫做服務器，但實際占用空間并不大，甚至可以運行在一些嵌入式 設備中，用于遠程設備的邊緣計算，在工廠、配送中心、零售商店網(wǎng)點等遠程 數(shù)據(jù)采集點都可方便得安裝和使用。b e aw e bl o g i cr f i de n t e r p r i s es e r v e r 的物 理位置則是介于e d g es e r v e r 和企業(yè)后端的應用服務器之間，主要起三個作用： 首先，集中管理所有的e d g es e r v e r ，通過e d g es e r v e r 兼容各種符合e p c 標準 的r f i d 硬件設備：其次。集中管理各種r f i d 事件，并負責與合作伙伴的信息 交換，用戶可以圍繞這些數(shù)據(jù)進行業(yè)務流程的創(chuàng)新，丌發(fā)新的應用；最后，它 能與各種現(xiàn)有應用系統(tǒng)進行很好的集成，從而產(chǎn)生真正的商業(yè)價值。 b e a 參與了國內的主要的r f i d 試驗項目，包括上海婦女用品商店基于 r f i d 的c r m 系統(tǒng)，香港的g s l 的e p c n e t w o r k 計劃，青島海爾的r f i d 項目， 上海百聯(lián)在物流領域的r f i d 項目等代表性項目。b e a 在流程以及架構上的做 法，被業(yè)界普遍認為是在為r f i d 中自j 件產(chǎn)品“定調”。 2 、s a p 的r f i d 中間件解決方案 s a p 在韓國成立射頻識別標簽( r f i d ) 研發(fā)中心，拓展r f i d 技術發(fā)商務 軟件開發(fā)之后，又攜手s y b a s e 成立全球聯(lián)合聯(lián)盟，整合兩家公司的r f i d 中間 件。雙方的合作層面主要圍繞s y b a s e 的射頻中間件。s y b a s er f l da n y w h e r e2 0 安全中問件通過了s a p 認證，可與s a p 自動識別基層設施中間件協(xié)同工作，s a p 的自動識別基層設施的功能是將r f i d 標簽數(shù)據(jù)整合進入企業(yè)應用程序。在此 之i ；i ，s a p 還曾與英特爾合作共同丌發(fā)r f i d 數(shù)據(jù)直接導入系統(tǒng)，為英特爾的 r f i d 設備提供無縫集成方案，也為讀卡機提供更多的智能特性。 自s y b a s e 收購生產(chǎn)遠程管理軟件公司e x c e l l e n t ，并使用其技術開發(fā) r f i d 中i 可件產(chǎn)品后，s y b a s e 開始大量生產(chǎn)r f i d 電子數(shù)據(jù)采集設備及軟件， 包括以為r f i d 讀取器和條形碼掃描器以及打印機提供一個接口和系統(tǒng)管理工 幕于a l e 的r f i d 中問件的設計i 實現(xiàn) 具。該軟件還可以自動將r f i d 數(shù)掘載入s q l 數(shù)據(jù)庫，并提供專門的r f i d 數(shù) 據(jù)庫模型以存儲其他與業(yè)務相關數(shù)據(jù)。s y b a s e 公司r f i d 主管c h r i sf o l e y 表示， 整套r f i d 軟件包可以將標簽閱讀器收集的數(shù)據(jù)集成到公司的i t 系統(tǒng)中以供分 析。這一產(chǎn)品的目標是那些處于混合結構環(huán)境的公司，其中包括對將r f i d 數(shù) 據(jù)整合入s a p 、o r a c l e 和其他e r p 系統(tǒng)提供支持。 3 、s u n 的r f i d 應用整體解決方案1 3 i s u n 公司提出了r f i d 應用整體解決方案，不論是同設備打交道的r f i d 邊 緣中問件產(chǎn)品，還是作為搭建企業(yè)應用主干的業(yè)務集成系統(tǒng)，s u n 公司都能夠 提供全面、領先的配套產(chǎn)品，并且從架構角度提供了基于業(yè)界標準的成熟解決 方案。s u n 公司的r f i d 中間件s u nj a v as y s t e mr f i ds o f t w a r e 由兩部分組成： j a v as y s t e mr f i de v e n tm a n a g e r 和j a v as y s t e mr f i di n f o r m a t i o ns e r v e r 。前者 用來處理來自一個或多個r f i dr e a d e r 、s e n s o r 的數(shù)據(jù)流，包括過濾和繼承。它 的主要功能模塊包括： 1 ) d e v i c ea d a p t e r ：適配器允許來自不同廠商的設備能夠同r f i de v e n t m a n a g e r 通訊和交互。 2 ) f i l t e r ：過濾器能夠過濾r f i d 設備所提供的冗余數(shù)據(jù)，還可以用來實施 小規(guī)模的數(shù)據(jù)處理和業(yè)務邏輯。 3 ) c o n n e c t o r s ：r f d e v e n t m a n a g e r 中的c o n n e c t o r 模塊可以將相關信息發(fā) 送到文件系統(tǒng)、j m s 隊列，) ( 1 l 語言，h t t p ，s o a p 消息，從而可以將r f i d 或者是非r f i d 的相關事件數(shù)據(jù)通知給外部系統(tǒng)。 4 ) e n t e r p r i s eg a t e w a y ：該模塊可以作為連接企業(yè)應用程序的公共接口 j a v as y s t e mr f i di n f o r m a t i o ns e r v e r 提供底層的r f i d 數(shù)據(jù)同高層業(yè)務應用 的連接通道，可以獲取的數(shù)據(jù)包括： 1 ) 通過r f i de v e n tm a n a g e r 所獲取的來自r e a d e r 或s e n s o r 的數(shù)據(jù)。 2 ) 標簽說標識的物品的特征數(shù)據(jù)，例如：制造同期、重量、失效閂期等。 3 ) 產(chǎn)品目錄信息。 另外，s u n 公司基于j a v am e ，提供了面向r f i d 設備的、支持e p cg l o b a l 事件處理器( a p p l i c a t i o nl e v e le v e n t s ) 規(guī)范的嵌入式軟件包：s u nj a v as y s t e m r f ms o f t w a r ef o rj a v am e d e v i c e s ，此軟件包使得支持j a v am e 技術的r f i d 設 蛺十a(chǎn) l e 的r f i d 中問件的設計j 實現(xiàn) 備能直接的、智能的處理、過濾設備所產(chǎn)生的相關數(shù)據(jù)，大幅度減少了r f i d 設備向網(wǎng)絡環(huán)境發(fā)送的數(shù)據(jù)流量，并以集中的方式來管理大量的分布式r f i d 設備的能力，大大提升了r f i d 設備的智能化程度和管理功能。s u n 公司還提供 了便捷的開發(fā)方案r f i ds o f t w a r e t o o l k i t ，用戶可以通過這個開發(fā)包迅速開發(fā)面 向不同r f i d 終端設備的a d a p t o r 。 s u n 公司的j a v a s y s t e m r f i d 軟件架構充分考慮了大規(guī)模的、企業(yè)級的r f i d 部署環(huán)境。這套軟件架構不僅適用于只有幾個r e a d e r 的單個場所的小規(guī)模應用 場景，也同樣適用于具備大量r e a d e r 并且分稚于不同場所的跨地域的大規(guī)模部 署場景。j a v as y s t e mr f i de v e n tm a n a g e r 所特有的可靠性，可擴展性、可管理 性，將為企業(yè)大規(guī)模的部署基于e p cg l o b a ln e t w o r k 架構的應用模式提供良好 的集成模塊。同時，在將r f i d 標簽數(shù)據(jù)、事件同現(xiàn)有的業(yè)務流程、e i s 系統(tǒng)的 集成方面，j a v as y s t e mr f i d 軟件也提供了良好的支持手段。 綜觀國外軟件產(chǎn)品，其傲法多是將r f i d 技術納入其現(xiàn)有中聞件產(chǎn)品的軟件 體系中，r f i d 作為可選子項，如i b m 將r f i d 納入w e bs p h e r e 架構，s a p 在 n e tw e a v e r 中增加r f i d 功能。這種在現(xiàn)有產(chǎn)品基礎上開發(fā)r f i d 模塊的方式， 優(yōu)點是丌發(fā)工作量小、技術成熟度高、而且產(chǎn)品集成性好；缺點是使得r f i d 中間件產(chǎn)品變得龐大、推出“套餐”價格高，并且對系統(tǒng)的依賴性比較大，不便 于中小企業(yè)低成本輕量級應用。 1 2 3 國內現(xiàn)狀 r f i d 技術進入中國的時間比較短，各方面的工作還處于起始階段。雖然我 國政府在國家十一五規(guī)劃和8 6 3 計劃中，對r f i d 應用提供了政策、項目和資 金的支持，并且r f i d 在國內的發(fā)展也較為迅速，但與國際技術的發(fā)展相比， 在很多方面還存在明顯的差距。目前我國做中間件的企業(yè)很多，但專門開發(fā) r f i d 中間件的企業(yè)卻很少。 國內在r f i d 中間件和公共服務方面已經(jīng)開展了一些工作。依托國家8 6 3 計劃“無線射頻關鍵技術研究與丌發(fā)”課題，中科院自動化所開發(fā)了r e i d 公 共服務體系基礎架構軟件和血液、食品、藥品可追溯管理中間件。華中科技大 學丌發(fā)了支持多通信平臺的r e i d 中間件產(chǎn)品s m a r t ，上海交通大學開發(fā)了面向 幕于a l e 的r f i d 中問件的設計i 實現(xiàn) 商業(yè)物流的數(shù)據(jù)管理與集成中間件平臺。 雖然中國國內目前已經(jīng)有了一些初具規(guī)模的r f i d 中間件產(chǎn)品，但大多沒 有在企業(yè)進行實際應用測試，與國外的r f i d 中間件產(chǎn)品相比，還處于實驗室 階段。與國外經(jīng)歷了很長時間企業(yè)實際測試的r f i d 中間件產(chǎn)品相比，還有較 大的距離。國內的相關廠家應盡快完成r f i d 中自j 件產(chǎn)品的企業(yè)測試，完善r f i d 中間件的相關功能，為國內中小企業(yè)的r f i d 項目實施提供方便、實用、低成 本的r f i d 中聞件解決方案。 如果國內的企業(yè)能夠趕在企業(yè)- 丌始大規(guī)模實施r f i d 項目之前，丌發(fā)出完 善、成熟、可靠的r f i d 中自j 件產(chǎn)品，加上國內的天時、地利、人和、成本優(yōu) 勢，占據(jù)中國國內的r f i d 中間件市場是完全有可能的。 通過對比國內外r f i d 中間件的實際情況，不難發(fā)現(xiàn)，國外的r f i d 中間件 產(chǎn)品發(fā)展的時自】并不比中國r f i d 中白j 件早很多；只要中國軟件企業(yè)奮起直追， 依托國內較低的成本優(yōu)勢、眾多優(yōu)秀的技術人員，在短時自j 內完全有可能開發(fā) 出與國外的同類產(chǎn)品相匹敵的r f i d 中間件產(chǎn)品。 1 3 課題來源與主要內容 中國海洋大學信息工程中心從2 0 0 3 年就一直密切關注r f i d 的發(fā)展，做了 很多r f i d 的應用研究，這其中包括： l 、開展了前置式r f i d 讀寫器一體機的研究與開發(fā)，把數(shù)據(jù)的篩選過濾等 功能提前到讀寫器端，直接把有用數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺系統(tǒng)。 2 、與青島中科英泰科技有限公司合作開展了“基于嵌入式系統(tǒng)的r f i d 讀寫 器軟件”的開發(fā)和h r l 0 0 型手持式和s r 2 0 0 型臺式r f i d 讀寫器的研制 3 、開展了基于r f i d 技術的停車場智能化管理系統(tǒng)和電子門票管理系統(tǒng) 4 、在海爾特種冰箱生產(chǎn)線上進行了r f i d 的現(xiàn)場試點應用。應用中采用先 試驗、后推廣，從前工序向后工序逐步推進、穩(wěn)扎穩(wěn)打，從條碼技術和r f i d 雙軌運行、平穩(wěn)過渡到r f i d 的策略；避免因技術和管理、流程上的波動影響 現(xiàn)場生產(chǎn)。 在以上這些項目中，r f i d 的讀寫設備能得到大量數(shù)據(jù)，企業(yè)本身一般也會 有信息系統(tǒng)，像s c m 、e r p 、c r m 等，但是如何把兩者有效的結合起來，發(fā) 1 4 桀十a(chǎn) l e 的r f i d 中間件的設計i 實現(xiàn) 揮r f i d 數(shù)掘的最大作用，一直是制約r f i d 應用的瓶頸。 本項目的目標就是根據(jù)實際需要開發(fā)一套r f i d 中間件，連接r f i d 的海量 數(shù)據(jù)和企業(yè)的本身的信息系統(tǒng)。并將我們的解決方案應用到以上項目中驗證其 可行性。 本論文共分為五部分：第二部分重點分析r f i d 中問件的相關知識和應用背 景，第三部分提出中間件的丌發(fā)目標，在明確開發(fā)目標的基礎上提出解決方案 的框架結構，并討論其主要實現(xiàn)技術，第四部分論述中問件的具體實現(xiàn)。第五 部分對r f i d 中間件的前景進行了展望。 第二章r f i d 中間件的應用背景 本論文的目標是丌發(fā)r f i d 中間件，目的是更有效的利用r f i d ，因此在開 發(fā)之前必須詳細分析r f i d ，了解其工作原理及應用特點，分析其應用背景，才 能設計出合理的解決方案。 本章在分析r f i d 及相關應用的基礎上，提出r f i d 中間件的開發(fā)目標，確 定r f i d 中間件的整體丌發(fā)方案。 2 1r f i d 的工作原理及應用特點 2 1 1r f i d 的工作原理 r f i d 是r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n 的縮寫，即射頻識別【8 1 。最基本的r f i d 系統(tǒng)由三部分組成： 1 、標簽( t a g ) 標簽由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體 上標識目標對象；r f i d 標簽分為被動標簽( p a s s i v et a g s ) 和主動標簽( a c t i v et a g s ) 兩種。主動標簽自身帶有電池供電，讀些距離較短同時體積較大，與被動標簽 相比成本更高，也稱為有源標簽。被動標簽有閱讀器產(chǎn)生的磁場中獲得工作所 需的能量，成本較低并具有很長的使用壽命，比主動標簽更小也更輕，讀寫距 離則較近，也稱為無源標簽。 桀于a l e 的r f i d 中同件的 5 1 計o 實現(xiàn) 2 、閱讀器( r e a d e r ) 讀取( 寫入) 標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式。由發(fā)送器，接收儀、 控制模塊和收發(fā)器組成。收發(fā)器和控制計算機或可編程邏輯控制器( p l c ) 連接從 而實現(xiàn)它的溝通功能。解讀器也有天線接收和傳輸信息。 3 、天線( a n t e n n a ) 在標簽和讀取器自j 傳遞射頻信號。 標簽進入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能 量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息( p a s s i v e t a g ，無源標簽或被動標簽) ，或者 主動發(fā)送某一頻率的信號( a c t i v et a g ，有源標簽或主動標簽) ；解讀器讀取信 息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關數(shù)據(jù)處理。其原理如圖2 1 圖2 1r f i d 原理圖 r f i d 是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象 并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境?？勺R別高 速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便，短距離產(chǎn)品不怕油漬、灰 塵污染等惡劣的環(huán)境，可在這樣的環(huán)境中替代條碼，例如用在工廠的流水線上 跟蹤物體。長距產(chǎn)品介紹多用于交通上，識別距離可達幾十米，如自動收費或 識別車輛身份等。作為傳統(tǒng)條形碼的無線版本，r f i d 具有條形碼不可比擬的諸 多優(yōu)點： 快速掃描，同時處理多個標簽：條形碼一次只能有一個條形碼受到掃描； r f i d 辨識器可同時辨識讀取數(shù)個r f i d 標簽； 無需光源，可透過外部材料讀取數(shù)掘：在被覆蓋的情況下，r f i d 能夠穿透紙 6 耩十a(chǎn) l e 的r f i d 中問件的改計j 實現(xiàn) 張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質，并能夠進行穿透性通信。而條形碼 掃描機必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下才可以辨讀條形碼； 可重復使用，目前的條形碼印刷上去之后就無法更改，r f i d 標簽則可以重 復地新增、修改、刪除r f i d 卷標內儲存的數(shù)據(jù)，方便信息的更新； 數(shù)據(jù)存儲容量大，一維條形碼的容量是5 0 b y t e s ，二維條形碼最大的容量可 儲存2 至3 0 0 0 字符，r f i d 最大的容量則有數(shù)m e g a b y t e s 。隨著記憶載體的發(fā) 展，數(shù)據(jù)容量也有不斷擴大的趨勢。未來物品所需攜帶的資料量會越來越大， 對卷標所能擴充容量的需求也相應增加【3 l 】； 可讀寫，可以寫入及存取數(shù)據(jù)，寫入時間相比打印條形碼更少，標簽的內 容可以動態(tài)改變； 安全性，由于r f i d 承載的是電子式信息，其數(shù)據(jù)內容可經(jīng)由密碼保護，使 其內容不易被偽造及變造。 據(jù)全球著名的市場調研公司a l l i e db u s i n e s sw o r l d 報告顯示，2 0 0 2 年全球 r f i d 市場規(guī)模是l l 億美元，2 0 0 5 年達到3 0 億美金，預計2 0 1 0 年可達7 0 億 美會，復合年平均增長率為2 6 。 2 1 2r f i d 涉及的關鍵問題 雖然r f i d 技術早在1 9 4 8 年就發(fā)明出來了【1 4 1 ，但其真正受到重視卻是在 2 0 0 3 年。針對r f i d 的應用還不是很成熟，沒有形成大規(guī)模應用，其應用被一 些相關技術和標準所影響或制約。 1 、頻段 r f i d 主要利用無線電波傳遞信息，在實際應用中主要有三個頻段：低頻 ( 1 2 5 k h z ) 、高頻( 1 3 5 6 m h z ) 以及超高頻( 9 0 0 m h z 、2 4 5 g i - i z ) 。不同的頻 率段有不同的特點，應用的領域也不一樣。低頻標簽比超高頻標簽便宜，節(jié)省 能量，穿透非會屬物體力強，他們最適合用于含水成分較高的物體j 例如水果 等。超高頻作用范圍廣，傳送數(shù)據(jù)速度快，但是比較耗能，穿透力較弱，作業(yè) 區(qū)域不能有太多干擾。 低頻r f i d ( 1 2 5 k i - i z ) 主要用于動物管理，如追蹤牛群等動物成長過程中防疫 等記錄。此外，低頻r f i d 由于具備頻率低、不易受干擾等特色，因此也適用 1 7 基乎a l e 的r f i d 中問件的設計i 實現(xiàn) 于煤氣鋼瓶的管理，因為鋼瓶為金屬材質，采用低頻r f i d 能避免干擾的問題。 高頻r f l d ( 1 3 5 6 m h z ) 目前應用頗為普及，門禁控制、交通運輸、資產(chǎn)管理( 圖 書、服裝等1 是典型的應用。超高頻r f i d ( 9 0 0 m h z 、2 4 5 g h z ) 通常讀寫距離較 遠，適用于倉儲物流與供應鏈管理。s t 將r f i d 的應用按照傳輸距離分成：短 距離( 0 c m - z 0 c m ) 、長距離( 1 m 以下) 、超長距離( 超過l m ) 三種應用范圍。在短 距離與長距離的應用中，s t 采用1 3 5 6 m h z 頻段，短距離主要應用為身份識別、 公交系統(tǒng)范圍、防偽，長距離r f i d 產(chǎn)品符合i s 0 1 5 6 9 3 標準，可應用于交通、 門禁。 從市場大小來看，現(xiàn)階段低頻r f i d 使用量展大、應用最為成熟，約占整體 市場的5 6 ，其次為高頻r f i d ，超高頻r f i d 居末。然而由于超高頻r f i d 在 消費市場的應用備受看好，因此預計所占比重終將超越低頻與高頻r f i d 。 2 、標準 任何技術要達至規(guī)模應用都必須要有統(tǒng)一靜標準，r f i d 還未形成統(tǒng)一的全 球化標準，市場為多種標準并存的局面。r f i d 的標準涉及數(shù)據(jù)格式、電子標簽、 讀寫器、r f i d 中間件、空間接口、一致性測試等方面。r f i d 系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù) 采集和后臺數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡應用系統(tǒng)兩大部分組成。目前已經(jīng)發(fā)布或者是正在制定 中的標準主要是與數(shù)據(jù)采集相關的，其中包括電子標簽與讀寫器之間的空氣接 口、讀寫器與計算機之自j 的數(shù)據(jù)交換協(xié)議、r f i d 標簽與讀寫器的性能和一致性 測試規(guī)范、以及r e i d 標簽的數(shù)據(jù)內容編碼標準等。后臺數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡應用系統(tǒng) 目前并沒有形成正式的國際標準，只有少數(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟制定了一些規(guī)范，現(xiàn)階段 還在不斷演變中。 1 目前r f i d 存在兩個技術標準陣營，一個是總部設在美國麻省理工學院的 a u t o i dc e n t e r , 另一個是日本的u b i q u i t o u si dc e n t e r ( u i d ) 。前者的領導組織 是美國的e p c ( 電子產(chǎn)品代碼) 環(huán)球協(xié)會，旗下有w a lm a r t 集團、英國t e s e o 等1 0 0 多家歐美的零售流通企業(yè)，同時有i b m 、微軟、飛利浦、a u t o i dl a b 等公司提供技術研究支持。后者主要由同系廠商組成，有同本電子廠商、信息 企業(yè)和印刷公司等，總計達3 5 2 家。目前e p cg l o b a l 已經(jīng)制定或j 下在制