【CPP114】訊：引言

　　在一個(gè)典型的倉庫里，卡車回到塢門卸下托盤上的貨物，該托盤或者集裝箱都有無線射頻識(shí)別(RadioFrequencyIdentification，RFID)標(biāo)簽(目前，低價(jià)商品還不能擁有自己的標(biāo)簽)。倉庫內(nèi)被劃分為具有相應(yīng)識(shí)別電子碼的不同貨位，RFID閱讀器可安裝在倉庫的出入門和倉庫內(nèi)部。整個(gè)倉庫內(nèi)及各出入門附近都由網(wǎng)絡(luò)(無線或有線)覆蓋，以實(shí)現(xiàn)信息共享。

　　一個(gè)典型的RFID系統(tǒng)由射頻電子標(biāo)簽(RFIDTag)、讀寫器(RFIDReader)及應(yīng)用支撐軟件組成。電子標(biāo)簽由芯片與天線組成，每個(gè)芯片都有唯一的標(biāo)識(shí)碼。標(biāo)簽可附著在被標(biāo)識(shí)的物品上，當(dāng)帶有電子標(biāo)簽的被識(shí)別物品經(jīng)過讀寫器的可識(shí)讀范圍內(nèi)時(shí)，讀寫器自動(dòng)識(shí)別該標(biāo)簽并將信息發(fā)送給后端軟件，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別物品或自動(dòng)收集物品標(biāo)志信息的功能。

　　介于前端RFID讀寫器硬件模塊和后端數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用軟件之間的中介，稱為RFID中間件(RFIDMiddhware)。應(yīng)用程序端使用中間件所提供的一組通用的應(yīng)用程序接口(API)，即能連接到RFID讀寫器，讀取RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)。中間件實(shí)現(xiàn)對(duì)底層設(shè)備的精確控制，實(shí)時(shí)采集原始數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，并在其中封裝典型的應(yīng)用邏輯，使系統(tǒng)接口簡(jiǎn)單透明，從而達(dá)到系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作。

　　1模擬倉庫環(huán)境

　　開發(fā)中間件，首先要模擬倉庫環(huán)境。由于標(biāo)簽的價(jià)格原因，我們不可能在每個(gè)貨物上都貼上標(biāo)簽，只能通過標(biāo)示托盤來追蹤貨物。如圖1所示，在每個(gè)托盤、叉車和出入庫人員上安裝和佩戴射頻標(biāo)簽卡，并在車間和倉庫出入口安裝讀寫器，通過讀寫器獲取RFID標(biāo)簽經(jīng)過出入口的情況，從而將托盤上所屬倉庫的信息與射頻卡捆綁輸入數(shù)據(jù)庫，同時(shí)記錄叉車和人員的出入庫情況。在出入I：1安裝攝像頭，判斷通過出入口的貨物數(shù)量。

　　系統(tǒng)通過RFID標(biāo)簽的類別來區(qū)別出人庫對(duì)象，通過倉庫管理人員及工作人員共同遵守的規(guī)則，在讀取RFID標(biāo)簽時(shí)，判斷出人庫情況，并通過視頻圖像判斷托盤的狀態(tài)(空或滿及裝載貨物數(shù)量)，從而計(jì)算產(chǎn)品出人庫數(shù)量。定期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為管理人員提供決策支持，并在異常情況發(fā)生時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

　　2RFID中間件設(shè)計(jì)

　　RFID中間件位于企業(yè)應(yīng)用程序與底層設(shè)備之間，提供統(tǒng)一的應(yīng)用邏輯接口與設(shè)備接口，在實(shí)際應(yīng)用中起到讀寫器的管理和數(shù)據(jù)的處理、傳遞功能。它的最終目的是數(shù)據(jù)為上層系統(tǒng)所用。

　　2.1原始數(shù)據(jù)采集層

　　為屏蔽各類設(shè)備之間的差異，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用對(duì)設(shè)備的透明操作。中間件將每個(gè)設(shè)備(RFID閱讀器，打印機(jī)，傳感器等)用統(tǒng)一的代理來模擬，由代理和設(shè)備直接交互。不同的設(shè)備，代理處理的消息類型、處理的方法也不同。代理之間通過UDP/IP上的XML消息來交流信息。使用XML的優(yōu)點(diǎn)是它的異構(gòu)性、可擴(kuò)展性、靈活性，適用于松耦合特性的分布式系統(tǒng)。

　　2.1.1代理

　　中間件為設(shè)備和應(yīng)用層提供了雙向接口，我們用代理來模擬設(shè)備接口。閱讀器代理負(fù)責(zé)控制閱讀器驅(qū)動(dòng)、狀態(tài)查詢、接收標(biāo)簽數(shù)據(jù)列表等工作，把設(shè)備傳進(jìn)來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)化格式。用戶可以根據(jù)傳感器類型的不同而擴(kuò)展它，這樣能更好地適應(yīng)客戶需要。打印機(jī)代理負(fù)責(zé)控制打印機(jī)，用戶可根據(jù)需要添加其他類型。

　　2.1.2消息機(jī)制

　　RFID中間件是消息中間件的一種，它的消息傳遞模式支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式和發(fā)布/訂閱模式。代理和設(shè)備之間多用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式，例如啟動(dòng)或關(guān)閉一個(gè)閱讀器時(shí)，使用UDP套接字來處理點(diǎn)對(duì)點(diǎn)操作;若閱讀器被成功啟動(dòng)，它也會(huì)廣播一個(gè)閱讀器狀態(tài)更新信息。

　　在事件處理層，應(yīng)用系統(tǒng)通過發(fā)布/訂閱機(jī)制獲得感興趣的信息，中間件為完成這一功能設(shè)置了訂閱解析器，提取定義文件的參數(shù)和方法，傳送到事件處理機(jī)制，對(duì)RFID數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

　　2.1.3緩沖機(jī)制

　　RFID閱讀器每秒鐘會(huì)閱讀到成千上萬的標(biāo)簽，為防止溢出，采用線程來加速包的卸載，并將數(shù)據(jù)保存在即時(shí)隊(duì)列中。這里線程和數(shù)據(jù)隊(duì)列構(gòu)成了一個(gè)緩沖機(jī)制，以滿足計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)處理要求，它可以平滑從閱讀器接收到的大量簡(jiǎn)單重復(fù)無序數(shù)據(jù)，按要求進(jìn)行處理。每個(gè)閱讀周期(讀周期是和讀寫器交互的最小單位)線程接收一組EPCs(標(biāo)簽EPC，閱讀器ID，時(shí)間戳)組合，將其發(fā)送到消息隊(duì)列，對(duì)其進(jìn)行事件有效性驗(yàn)證，檢查是否出現(xiàn)讀寫錯(cuò)誤或漏讀，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的初步過濾。正確讀取的數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫的Observation表中。

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