基于RFID企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)及中間件技術(shù)研究

1 概述

隨著全球一體化、丁業(yè)企業(yè)自動(dòng)化和信息化進(jìn)程的不斷深入發(fā)展，客戶對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量要求也越來越高，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品生產(chǎn)周期要求也是越來越短。現(xiàn)有的條形碼技術(shù)和其它方法，由于本身的特性和應(yīng)用的局限性已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的需要。無線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）的出現(xiàn)及應(yīng)用發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的組建則可以實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)內(nèi)部現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行信息整合，同時(shí)可以優(yōu)化內(nèi)部物流供應(yīng)和優(yōu)化流通過程流程。提高工業(yè)企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)鼉，進(jìn)而提高整個(gè)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。一個(gè)良好的基于RFID應(yīng)用架構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以較好的幫助工業(yè)企業(yè)達(dá)到這些目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)高效高質(zhì)量的產(chǎn)品生產(chǎn)、產(chǎn)品出貨。設(shè)計(jì)和開發(fā)基于RFID技術(shù)的現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)，以便企業(yè)可以及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取寶貴的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的分析處理，減少生產(chǎn)浪費(fèi)，縮短產(chǎn)品周期，在進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率的同時(shí)，提高企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力已經(jīng)勢(shì)在必行。

電子標(biāo)簽和物聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)使得工業(yè)企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。電子標(biāo)簽是用來識(shí)別物品的一種新技術(shù)，它是根據(jù)無線射頻識(shí)別原理（RFID）而牛產(chǎn)，它與讀寫器通過無線射頻信號(hào)交換信息，是未來識(shí)別技術(shù)的首選產(chǎn)品。物聯(lián)網(wǎng)就是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，利用電子標(biāo)簽為每一物品確定唯一識(shí)別EPC碼，從而構(gòu)成一個(gè)實(shí)現(xiàn)全球物品信息實(shí)時(shí)共享實(shí)物瓦聯(lián)網(wǎng)，簡(jiǎn)稱“物聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)的提出給J：業(yè)企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)獲取產(chǎn)品原始信息并自動(dòng)生成清單提供了一種有效手段，而電子標(biāo)簽可以方便地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的產(chǎn)品識(shí)別和產(chǎn)品信息采集，這兩者的有機(jī)結(jié)合使企業(yè)從產(chǎn)品生產(chǎn)、運(yùn)輸過程、銷售過程等各個(gè)環(huán)節(jié)可以構(gòu)造一個(gè)實(shí)現(xiàn)傘球物品信息實(shí)時(shí)共享實(shí)物瓦聯(lián)網(wǎng)成為可能，從而將大大降低人工干預(yù)的程度，提高工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化和智能化水平。

本文以電子標(biāo)簽和物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，提出了基于RFID技術(shù)的工業(yè)企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，對(duì)其結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行了分析，并根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)利用電子標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)了一個(gè)典型的工業(yè)企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，大大提高工業(yè)企業(yè)運(yùn)作的快速性和準(zhǔn)確性，不但提高了丁作效率，而且還減少人為的差錯(cuò)。

2 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組成

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以把世界上不同角落、不同國(guó)家的人們通過計(jì)算機(jī)緊密地聯(lián)系在一起，而采用無線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）的Internet網(wǎng)絡(luò)也可以把世界上所有不同國(guó)家、地區(qū)的物品聯(lián)系在一起。而且彼此之間可以互相“交流”數(shù)據(jù)信息，從而組成一個(gè)全球性實(shí)物相互聯(lián)系的物聯(lián)網(wǎng)。

2.1物聯(lián)網(wǎng)的組成

物聯(lián)網(wǎng)是以電子標(biāo)簽和EPC碼為基礎(chǔ)，建立在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其宗旨是實(shí)現(xiàn)全球物品信息的實(shí)時(shí)共享和互通?；赗FID技術(shù)現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，它由信息采集系統(tǒng)、工業(yè)企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)管理中心、國(guó)家物聯(lián)網(wǎng)管理中心、國(guó)際物聯(lián)網(wǎng)管理中心等部分組成。

圖1物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）信息采集系統(tǒng)。這部分包括物品、物品電子標(biāo)簽、讀寫器等部分組成，主要完成物品的識(shí)別和物品EPC碼的采集和處理。存儲(chǔ)有EPC碼的電子標(biāo)簽在經(jīng)過讀寫器的感應(yīng)區(qū)域時(shí)，1物品EPC碼會(huì)自動(dòng)被讀寫器捕獲，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化EPC信息采集，采集的數(shù)據(jù)將交由上位機(jī)信息采集軟件進(jìn)行進(jìn)一步的處理，如數(shù)據(jù)校對(duì)、數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)完整性檢查等，這些經(jīng)過整理的數(shù)據(jù)可以為上層應(yīng)用管理系統(tǒng)使用。

（2）RFID企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)。負(fù)責(zé)前端的標(biāo)簽識(shí)別、讀寫和信息管理工作，將讀取的信息通過計(jì)算機(jī)或直接通過網(wǎng)絡(luò)傳送給本地物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)。

（3）現(xiàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)管理中心，負(fù)責(zé)管理本地物聯(lián)網(wǎng)。這一級(jí)是最基本的物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)管理中心，為本地用戶單位提供管理、規(guī)劃及解析服務(wù)。

（4）國(guó)家物聯(lián)網(wǎng)管理中心，負(fù)責(zé)制定和發(fā)布國(guó)家總體標(biāo)準(zhǔn)，負(fù)責(zé)與國(guó)際物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)，并且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)管理中心進(jìn)行管理。

（5）國(guó)際物聯(lián)網(wǎng)管理中心，負(fù)責(zé)制定和發(fā)布國(guó)際總體標(biāo)準(zhǔn)，負(fù)責(zé)與各個(gè)國(guó)家的物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)，并且對(duì)各個(gè)國(guó)家物聯(lián)網(wǎng)管理中心進(jìn)行協(xié)調(diào)、指導(dǎo)、管理等工作。

物聯(lián)網(wǎng)通過Internet信息世界的互聯(lián)實(shí)現(xiàn)物理世界任何產(chǎn)品的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)在任何地方、任何時(shí)間可識(shí)別任何產(chǎn)品。使產(chǎn)品成為附有動(dòng)態(tài)信息的“智能產(chǎn)品”，并使產(chǎn)品信息流和物流完全同步，從而為產(chǎn)品信息共享提供了一個(gè)高效、快捷的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

2.2物聯(lián)網(wǎng)的中間件系統(tǒng)及其用途

中間件是處在閱讀器和計(jì)算機(jī)Internet之問的一種中間件系統(tǒng)。該中間件可為企業(yè)應(yīng)用提供一系列計(jì)算和數(shù)據(jù)處理功能。其主要任務(wù)是對(duì)閱讀器讀取的標(biāo)簽數(shù)據(jù)經(jīng)行捕獲、過濾、匯集、計(jì)算，數(shù)據(jù)校對(duì)、解調(diào)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和任務(wù)管理，減少?gòu)拈喿x器傳往工廠應(yīng)用的數(shù)據(jù)量。同時(shí)，中間件還可提供與其他RFID支撐軟件系統(tǒng)進(jìn)行互操作等功能。此外，中間件還定義了閱讀器和應(yīng)用兩個(gè)接口。中間件如圖2所示。

圖2中間件示意圖

中間件簡(jiǎn)單可以說是由平臺(tái)與通信組成。這也就限定了只有它用于發(fā)布式系統(tǒng)中時(shí)才能叫中間件，同時(shí)也把它與支撐軟件和實(shí)用軟件區(qū)分開來。中間件應(yīng)該具備二個(gè)關(guān)鍵特征：首先要為上層的應(yīng)用層服務(wù)，這是一個(gè)基本條件；此外，又必須連接到操作系統(tǒng)的層面，并且保持運(yùn)行工作狀態(tài)。中間件研究的領(lǐng)域和范圍很廣，涉及多個(gè)行業(yè)，也涉及多個(gè)不同的研究方向，比如：應(yīng)用服務(wù)器、應(yīng)用集成架構(gòu)與技術(shù)、門戶技術(shù)、工作流技術(shù)、企業(yè)級(jí)應(yīng)用基礎(chǔ)軟件平臺(tái)體系架構(gòu)、移動(dòng)中間件技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)等領(lǐng)域。

一般物聯(lián)網(wǎng)中問件具有的模塊有：讀寫器接口、事件管理器、應(yīng)用程序接口、目標(biāo)信息服務(wù)和對(duì)象名解析服務(wù)等，如圖3所示。各個(gè)模塊描述如下：

圖3物聯(lián)網(wǎng)中間件功能模塊結(jié)構(gòu)

（1）讀寫器接口

物聯(lián)網(wǎng)中間件必須優(yōu)先為各種形式的讀寫器提供集成功能。協(xié)議處理器確保使中間件能夠通過各種網(wǎng)絡(luò)通信方案連接到RFID讀寫器，作為RFID標(biāo)準(zhǔn)化制定主體的EPC-global組織負(fù)責(zé)制定并推廣描述RFID讀寫器與其應(yīng)用程序間通過普通接口來相互作用的規(guī)范。

（2）事件管理器

事件管理器用來對(duì)自于讀寫器接口的RFID事件數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、聚合和排序操作，并且再通告數(shù)據(jù)與外部系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容。

（3）應(yīng)用程序接口

應(yīng)用程序接口使得應(yīng)用程序系統(tǒng)能夠控制讀寫器。服務(wù)器接收器接收應(yīng)用程序系統(tǒng)指令，它提供一些通信功能。

（4）目標(biāo)信息服務(wù)

目標(biāo)信息服務(wù)由2部分組成：一個(gè)是日標(biāo)存儲(chǔ)庫(kù)，用于存儲(chǔ)與標(biāo)簽物體有關(guān)的信息并使之能用于以后查詢；另一個(gè)是擁有為提供由目標(biāo)存儲(chǔ)庫(kù)管理的信息接口的服務(wù)引擎。

（5）對(duì)象名解析服務(wù)

對(duì)象名解析服務(wù)是一種目錄服務(wù)，它能使每個(gè)帶標(biāo)簽產(chǎn)品分配的唯一編碼與一個(gè)或者多個(gè)擁有關(guān)于產(chǎn)品更多信息的目標(biāo)信息服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)定位地址相匹配。