仓储管理中的RFID中间件设计

    0 引言  

    在一个典型的仓库里，卡车回到坞门卸下托盘上的货物，该托盘或者集装箱都有无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)标签(目前，低价商品还不能拥有自己的标签)。仓库内被划分为具有相应识别电子码的不同货位，RFID阅读器可安装在仓库的出入门和仓库内部。整个仓库内及各出入门附近都由网络(无线或有线)覆盖，以实现信息共享。 

    一个典型的RFID系统由射频电子标签(RFID Tag)、读写器(RFID Reader)及应用支撑软件组成。电子标签由芯片与天线组成，每个芯片都有唯一的标识码。标签可附着在被标识的物品上，当带有电子标签的被识别物品经过读写器的可识读范围内时，读写器自动识别该标签并将信息发送给后端软件，从而实现自动识别物品或自动收集物品标志信息的功能。 

    介于前端RFID读写器硬件模块和后端数据库与应用软件之间的中介，称为RFID 中间件(RFID Middhware)。应用程序端使用中间件所提供的一组通用的应用程序接口(API)，即能连接到RFID读写器，读取RFID标签数据。中间件实现对底层设备的精确控制，实时采集原始数据，对数据进行过滤，并在其中封装典型的应用逻辑，使系统接口简单透明，从而达到系统的协调工作。 

    1 模拟仓库环境 

    开发中间件，首先要模拟仓库环境。由于标签的价格原因，我们不可能在每个货物上都贴上标签，只能通过标示托盘来追踪货物。如图1所示，在每个托盘、叉车和出入库人员上安装和佩戴射频标签卡，并在车间和仓库出入口安装读写器，通过读写器获取RFID标签经过出入口的情况，从而将托盘上所属仓库的信息与射频卡捆绑输入数据库，同时记录叉车和人员的出入库情况。在出入I：1安装摄像头，判断通过出入口的货物数量。 

图1 仓库环境 

    系统通过RFID标签的类别来区别出人库对象，通过仓库管理人员及工作人员共同遵守的规则，在读取RFID标签时，判断出人库情况，并通过视频图像判断托盘的状态(空或满及装载货物数量)，从而计算产品出人库数量。定期进行统计分析，为管理人员提供决策支持，并在异常情况发生时进行报警。 

    2 RFID中间件设计 

    RFID中间件位于企业应用程序与底层设备之间，提供统一的应用逻辑接口与设备接口，在实际应用中起到读写器的管理和数据的处理、传递功能。它的最终目的是数据为上层系统所用。如图2所示，功能上可分为原始数据采集层和事件处理层。 

图2 中间件架构

     2．1 原始数据采集层 

    为屏蔽各类设备之间的差异，实现应用对设备的透明操作。中间件将每个设备(RFID阅读器，打印机，传感器等)用统一的代理来模拟，由代理和设备直接交互。不同的设备，代理处理的消息类型、处理的方法也不同。代理之间通过UDP／IP上的XML消息来交流信息。使用XML的优点是它的异构性、可扩展性、灵活性，适用于松耦合特性的分布式系统。 

    2．1．1 代理  

    中间件为设备和应用层提供了双向接口，我们用代理来模拟设备接口。阅读器代理负责控制阅读器驱动、状态查询、接收标签数据列表等工作，把设备传进来的数据转换成标准化格式。用户可以根据传感器类型的不同而扩展它，这样能更好地适应客户需要。打印机代理负责控制打印机，用户可根据需要添加其他类型 。 

    2．1．2 消息机制 

    RFID中间件是消息中间件的一种，它的消息传递模式支持点对点模式和发布／订阅模式。代理和设备之间多用点对点模式，例如启动或关闭一个阅读器时，使用UDP套接字来处理点对点操作；若阅读器被成功启动，它也会广播一个阅读器状态更新信息。 

    在事件处理层，应用系统通过发布／订阅机制获得感兴趣的信息，中间件为完成这一功能设置了订阅解析器，提取定义文件的参数和方法，传送到事件处理机制，对RFID数据进行处理。