基于SOA的軟件架構(gòu)將對(duì)RFID技術(shù)的普及起到一定的積極作用

射頻識(shí)別（radio frequency identification，RFID）技術(shù)，是一種利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高速移動(dòng)物體的自動(dòng)識(shí)別和多目標(biāo)識(shí)別。面向服務(wù)架構(gòu)（service－oriented architecture，SOA）是新一代的架構(gòu)思想，主要用于分布式軟件開(kāi)發(fā)。目前國(guó)外知名的大企業(yè)都加大了對(duì)RFID中間件的研發(fā)，較有影響的有IBM、Microsoft、BEA等大型軟件公司，如BEA通過(guò)Edge Server和Enterprise Server實(shí)現(xiàn)其RFID中間件，前者連接讀寫(xiě)器并對(duì)其控制，按既定規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾并上傳給應(yīng)用系統(tǒng)；后者介于Edge Server和上層應(yīng)用之間，能夠集中管理所有的Edge Server、集中管理各類(lèi)RFID事件并可以與各種現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行很好的集成。但這些軟件公司多是將RFID納入其現(xiàn)有中間件產(chǎn)品中，如IBM將RFID納入Web Sphere架構(gòu)中，使得RFID中間件產(chǎn)品變得復(fù)雜而昂貴，并對(duì)系統(tǒng)的依賴(lài)性比較大。

國(guó)內(nèi)隨著“十一五”規(guī)劃和863計(jì)劃對(duì)射頻識(shí)別技術(shù)的推廣應(yīng)用，相關(guān)企業(yè)也都推出了各具特色的中間件產(chǎn)品。但是目前專(zhuān)用的RFID中間件產(chǎn)品較少，從而限制了射頻識(shí)別技術(shù)在中小企業(yè)中的推廣。作者重點(diǎn)研究如何設(shè)計(jì)獨(dú)立的RFID專(zhuān)用中間件，并采用SOA的架構(gòu)思想進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)專(zhuān)門(mén)用于RFID應(yīng)用系統(tǒng)的中間件軟件。實(shí)際應(yīng)用中方便部署，開(kāi)發(fā)周期短，復(fù)用程度強(qiáng)且開(kāi)發(fā)成本相對(duì)較低。該系統(tǒng)的研究及完善將對(duì)RFID技術(shù)的普及起到一定的積極作用。

1 基于SOA的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)分布式RFID中間件

1．1 分布式RFID中間件功能定義及技術(shù)路線(xiàn)

基于定位于中小企業(yè)RFID應(yīng)用的需求，中間件必須要具備通用性、易用性以及明確的模塊化設(shè)計(jì)等要求。對(duì)于通用性要求，系統(tǒng)采用SOA的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，Web Services服務(wù)的形式接受上層應(yīng)用系統(tǒng)的定制要求并提供相應(yīng)服務(wù)，通過(guò)讀寫(xiě)器適配器提供通用的適配接口以“即插即用”的方式接收讀寫(xiě)器進(jìn)入系統(tǒng)，同時(shí)提供給上層應(yīng)用的數(shù)據(jù)采用XML格式；對(duì)于易用性要求，系統(tǒng)采用B／S結(jié)構(gòu)，以Web服務(wù)器作為系統(tǒng)的控制樞紐，以web瀏覽器作為系統(tǒng)的控制終端，可以遠(yuǎn)程控制中間件系統(tǒng)以及下屬的讀寫(xiě)器。

綜合上述要求，在技術(shù)驗(yàn)證基礎(chǔ)上，定義中間件系統(tǒng)具備功能：數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集功能；數(shù)據(jù)底層處理功能；讀寫(xiě)器適配功能；數(shù)據(jù)高級(jí)處理功能，即事件處理功能；網(wǎng)絡(luò)通信功能；信息存儲(chǔ)功能；瀏覽器控制功能；數(shù)據(jù)服務(wù)接口功能；配置管理功能。

根據(jù)上述功能定義，并綜合跨平臺(tái)通用性方面的系統(tǒng)需求，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)采用J2EE作為本RFID中間件的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。系統(tǒng)測(cè)試的RFID讀寫(xiě)器采用UHF（ultra high frequency，超高頻）的RFID讀寫(xiě)器，測(cè)試型號(hào)為江蘇瑞福科技的RFS－2312型讀寫(xiě)器和美國(guó)Alien科技公司的ALR－9800型讀寫(xiě)器，標(biāo)簽數(shù)據(jù)均按照實(shí)驗(yàn)要求有效地傳遞到上層應(yīng)用系統(tǒng)。

1．2 中間件架構(gòu)設(shè)計(jì)

按照SOA的類(lèi)型劃分層次以適合于使用和構(gòu)建服務(wù)，也是采用SOA架構(gòu)的重要前提。設(shè)計(jì)RFID中間件按照SOA類(lèi)型來(lái)劃分層次，每一層都有一組獨(dú)立的功能以及定義明確的接口，而且都利用定義明確的規(guī)范接口與相鄰層進(jìn)行交互。如此設(shè)計(jì)便于把功能組件合理劃分為相對(duì)獨(dú)立的模塊，使系統(tǒng)具備更好的可維護(hù)性及可擴(kuò)展性。如圖1所示，將中間件系統(tǒng)按照數(shù)據(jù)流程劃分為3層：數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理、應(yīng)用層事件處理以及數(shù)據(jù)服務(wù)接口。

根據(jù)具體功能模塊的劃分需求和數(shù)據(jù)分層處理及傳輸?shù)囊螅瑫r(shí)考慮到實(shí)際應(yīng)用的需求，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)研究，將系統(tǒng)劃分為5個(gè)相對(duì)獨(dú)立的功能模塊，并采用由總控子系統(tǒng)和設(shè)備管理子系統(tǒng)組成的兩級(jí)樹(shù)形結(jié)構(gòu)，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

1）總控子系統(tǒng)

總控子系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的控制樞紐，具體功能劃分為4部分：數(shù)據(jù)高級(jí)處理、配置資源數(shù)據(jù)庫(kù)、web控制服務(wù)器以及數(shù)據(jù)服務(wù)接口。實(shí)現(xiàn)的功能分為數(shù)據(jù)和系統(tǒng)控制兩方面。數(shù)據(jù)方面，進(jìn)一步優(yōu)化采集到的RFID數(shù)據(jù)，包括對(duì)來(lái)自不同設(shè)備管理子系統(tǒng)的標(biāo)簽進(jìn)行冗余過(guò)濾，同時(shí)添加對(duì)應(yīng)的邏輯閱讀器，并且依照事件周期定義ECSpec，生成標(biāo)準(zhǔn)的事件周期報(bào)告ECReport，該報(bào)告通過(guò)數(shù)據(jù)服務(wù)接口發(fā)送到企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)；系統(tǒng)控制方面，指基于web的設(shè)備管理器及讀寫(xiě)器的控制，以及系統(tǒng)所有配置信息的存儲(chǔ)。

2）設(shè)備管理子系統(tǒng)

設(shè)備管理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能：一是為網(wǎng)絡(luò)上的讀寫(xiě)器進(jìn)行適配，并按照上層的配置建立實(shí)時(shí)的UDP連接并做好接收標(biāo)簽數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備；二是對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。讀寫(xiě)器傳遞上來(lái)的大量數(shù)據(jù)存在著大量的冗余信息以及一些誤讀的標(biāo)簽信息，所以要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾，消除冗余數(shù)據(jù)。預(yù)處理內(nèi)容包括集中處理所屬讀寫(xiě)器采集到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)，并統(tǒng)一進(jìn)行冗余過(guò)濾、平滑處理、標(biāo)簽解讀等工作。經(jīng)過(guò)處理后，每條標(biāo)簽內(nèi)容包含的信息有標(biāo)準(zhǔn)EPC格式數(shù)據(jù)、采集的讀寫(xiě)器編號(hào)、首次讀取時(shí)間、末次讀取時(shí)間等，并以一個(gè)讀周期為時(shí)間間隔，分時(shí)向上層總控子系統(tǒng)發(fā)送，為進(jìn)一步的數(shù)據(jù)高級(jí)處理做好必要準(zhǔn)備。

3）樹(shù)形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

采取這種集中與分布相結(jié)合的模式建立兩級(jí)樹(shù)形結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備與控制的互連互通：能夠通過(guò)統(tǒng)一協(xié)調(diào)的調(diào)度策略實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息的綜合管理，構(gòu)成產(chǎn)品信息查詢(xún)、實(shí)時(shí)跟蹤、數(shù)據(jù)更新及統(tǒng)一管理的平臺(tái)；同時(shí)能夠集中管理所有型號(hào)各異的信息采集設(shè)備并實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

2 系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)處理

系統(tǒng)的工作流程主要集中在3個(gè)方面：

一是上行標(biāo)簽數(shù)據(jù)的流向

二是下行控制命令的流向

三是應(yīng)用層事件（application level events，ALE）相關(guān)的處理流程。

采集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理后最終發(fā)送到上層應(yīng)用系統(tǒng)，達(dá)到信息采集的目的。數(shù)據(jù)處理由設(shè)備管理子系統(tǒng)處理和總控系統(tǒng)處理兩部分構(gòu)成。最終標(biāo)簽數(shù)據(jù)的生成過(guò)程依次經(jīng)過(guò)過(guò)濾、標(biāo)準(zhǔn)化處理、中間傳輸、二次過(guò)濾、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理、EC處理及信息發(fā)送，直至標(biāo)簽數(shù)據(jù)達(dá)到企業(yè)信息系統(tǒng)。數(shù)據(jù)在中間件系統(tǒng)中的流程是自下而上依次處理的，各處理模塊間信息的傳遞通過(guò)JAVA中的消息bean實(shí)現(xiàn)。

對(duì)讀寫(xiě)器進(jìn)行控制的內(nèi)容包括：新建、刪除及修改讀寫(xiě)器，相關(guān)的設(shè)備管理子系統(tǒng)的新建、刪除及參數(shù)的修改。以新建一個(gè)讀寫(xiě)器為例，系統(tǒng)管理員將配置信息發(fā)動(dòng)到總控子系統(tǒng)，在存儲(chǔ)到配置數(shù)據(jù)庫(kù)中的同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)送端口發(fā)送到對(duì)應(yīng)設(shè)備管理子系統(tǒng)的讀寫(xiě)器適配模塊中進(jìn)行處理，并依照對(duì)應(yīng)的地址將配置參數(shù)傳送到讀寫(xiě)器中進(jìn)行配置。配置完成后的反饋信息依照相反的路徑向管理員進(jìn)行反饋并記錄到日志中。

應(yīng)用層事件的目的是整合標(biāo)簽數(shù)據(jù)，提取出用戶(hù)需求的信息并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，正確發(fā)送到企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中，重點(diǎn)在于屏蔽企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的差異性，提供有價(jià)值的標(biāo)簽分析數(shù)據(jù)，其控制流程主要對(duì)應(yīng)于事件周期定義與事件周期報(bào)告。授權(quán)用戶(hù)通過(guò)定義、查詢(xún)、修改及刪除事件周期報(bào)告來(lái)制定所需數(shù)據(jù)的規(guī)格，并能通過(guò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)接口訂閱或取消訂閱事件周期報(bào)告ECReport，同時(shí)接受RFID中間件發(fā)送的ECReport。

3 總結(jié)

分布式RFID中間件系統(tǒng)成功地將RFID數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)應(yīng)用進(jìn)行了分離，使應(yīng)用系統(tǒng)專(zhuān)注于業(yè)務(wù)的流程和處理而不再陷于修改適應(yīng)各種不同的數(shù)據(jù)采集方式。由于系統(tǒng)散布于分布式網(wǎng)絡(luò)上，使得系統(tǒng)的配置不再局限于物理地點(diǎn)的限制，系統(tǒng)能夠借助于局域網(wǎng)甚至互聯(lián)網(wǎng)直接訂閱標(biāo)簽數(shù)據(jù)。RFID中間件在整個(gè)系統(tǒng)中起到承上啟下的關(guān)鍵作用?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著專(zhuān)用的RFID中間件技術(shù)的不斷成熟，RFID應(yīng)用系統(tǒng)定會(huì)在中小型企業(yè)中得到迅速普及。