（计算机应用技术专业论文）基于soa的rfid中间件研究与应用.pdf

摘要 论文题目：基于s o a 的r f i d 中间件研究与应用 学科专监：计算祝应用技术 研究生：邓海生签名；盘叁 攒导教耀：攀军怀割教授签名： 摘要 射频识另l j ( 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 ，砒) 悬一种快速、寅时、准确采榘与处理 偿患的技术，在零售、物滤、交逶、医疗、国防等多令镊域有着广耀的应用翦豢。其中， r f i d 辛阔律将众业级中闻彳牛技术延律戮r f i d 领域，建r f i d 产娥链的核心技术。 本文首先对若干典型r f i d 中间件解决方案的组成、工作机制和优缺点进行了分析和 研究，在此基础上，构建了一种基于s o a 思想的r f i d 中间件楼攫。该模型分为e d g e s e r v e r 、揍塞系统襄鼗蕹接爨兰令臻能瑟，每令凄能鼷毒着臻碜戆渤戆窝透信按蜀，震每 层之间既相互独照又协同工作。然后，绪龠w e bs e r v i c e s 技术和消息队列技术，详细阐述 了r f l d 中间件的实现。具体地说，e d g e s e r w r 包括射频卡的读写操作、读写器接口、数 攒校验秘r f i d 数攘鳇游息辫装与发送等功能模块；磁淡患系绞静嚣发孛，采髑? “类” 这种面觏馥蒙静数据类型作为消息载体，宪成消息的聚合、分类帮潞由等功能；数据接口 主瓣提供了远糨应用访问中心数据库的w e b 服务接口，为实现企业间的信息共宰提供了 一种稳定、有效的解决方案。最后，针对莱钢管厂钢管擞产流程中存番工序数据采集阕匮， 穰惩本课逶掰突壤静r f i d 孛弱捧，秀发了令圭产傣惠采集与管壤信患嚣壁系统 本研究得剡西安科技局信息技术专项资助( 项目编号；z x 0 6 0 3 0 ) 。 关键诱；射羧浚聚；r f i d 巾越转；w e bs e r v i c e s ；涪爨驮残 a b s t r a c t 1 1 t i e ：r f i dm i d d l e w a r e ss t u d ya n da p p l l c a t i o nb a s e do n s o a m a j o r ：c o m p u t e ra p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y n a m e ：h a i s h e n gd e n g s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f j u n h u a il i a b s t r a c t s i g n a t u r e s i g n a t u r e ：丘幽l ； 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 , e y i d ) i sh i g ht e c h n o l o g yw h i c h 锄a c q u i s i t ei n f o r m a t i o n 墙p i 棚ya n dl e a l - t i m e l ya n dc a nt z e a ti n f o r m a t i o na c c u r a t e l y , a n dr f i dh a sb r o a da p p l i c a t i o np r o s p e c t si n r e t a i l ，| o g i r i c s , t r a n s p o r t , m e d i c a l ，d e f e n s ea n do t h e rf i e l d s r f i dm i d d l e w a r ee x t e n d se n t e r p r i s el e v e l n d d d l a w a r et l m o l o g yt ot h er f i dd o m a i n sa n di ti st h e t h en c r v oc e n t e ro fv a r i o u sr f i di n d u s t r i e s a p p l i c a t i o , f i r s t 山i st h e s i sa n a l y s e sa n dr e s e a r c h e st h ec o m p o n 既乜，t h e 卸目d 玎i 鲫晒a n dt h ea d v a n t a g e so fm a n y t y p i c a lr f i dm i d d l c w m - es o l u t i o n s w ew c s e n t sar f mm i d d l e w a r em o d e lw h i c hi so nt h eb a s i so ft h e t h i n k i n go fs o a t h er f i dm i d d l e w a r em o d e li sd i v i d e di n t oe d g es a v e li n f o r m a t i o ns y s t e m sa n dd a t a i l b t e t f _ a c e ，e a c hl a y e rh a s 叩e d 矗cf h n c 石8a n dc o m m u n i c a t i o ni n t e r f a c e sa n dl a y e r s i n d e p o n d e n ta n d c o l l a b o r a t i v e t h a n , t h et h e s i se l a b o r a t e st h er o n l a f i o no fr f i dm i d d l e w a r ew h i c hi sl - e h t e dw i t hw e b r i c e sa n dm e s s a g eq u e u e e d g es e l v e ti n c h i d ss u c hm o d u l e sa sr f i dc a r dr e a d i n ga n dw r i t i n g , t h e i n t e r f a c eo fr e a d e r , d a t a c h e c l d n g , s e a l i n ga n ds e n d i n gm e s s a g e ；i nt h em e s s a g es y s t e m ，w e u s e o b j e c t - o d o n t e dd a m - ”c l a s s ”a sm e s s a g e r r i 髓t ot a k eo u tm e s s a g em e r g i n g 、m e s s a g ec l a 咖a n dm e s s a g e r o u t e i n g ；d a t a 矗曲翻最i c ep r o v i d e sa c c a 络si n t e r f a c e sf o rr e m o f i n ga p p l i c a t i o n sw i t hw e b s e r v i c e s 。a n dp r o v i d e s as t a b l ea n de f f e c t i v es o l u t i o nf o ri n f o r m a t i o ns h a r i n gb e t w e e ne n t e q , r i g c s l a s t l y , t os o l v eaf e wi s s u e so f d a t aa c c m s i e n gd u r i n gt h ew o r k i n gp r o c e d u r e s ，as e to fo fi n f o r m a t i o ng a t h e r i n ga n dm a n a g i n gs y s t e mi s p r e s e n t e dw i t ht h er f i dm i d d l o w a r ew h i c hi sd e v e l o p e di nt h et h e s i s t h i s s r d hs p e c i a l l yo b t a i n st h e ) ( i 铀s c i e n c ea n dt e c h n o l o g yb u r e s ui n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yt of u n d ( t h ep r o j e c ts e r i a ln u m b e r ：z x 0 6 0 3 们 k e y w o r d s ：r f m ：r f mn d d d l e w a r e ；w e bs e v i c e $ ；m e s s a g eq u e u e 独创性声明 秉承祖国优鼹道德传统和学校的严谨学风释重申明：本人所呈交的学位论文是我个 人在导师指导下逃行的研究工作及敬得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他入的研究成果。与我一同工作的同志对本文所论述的工作和成 果的任俺贡献均已在论文中作明确的说明并已致谢。 本论文及其相关资料若有不赛之处，融本人承掇一切相关责任 论文作者髂名：泣迅坠脚t 6 月f f 日 学位论文使用授权声明 本人盘乏盘筻在导师的搔铮下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩，并 已经在舔安理i = 大学申请博士硕士学位。本人作为学位论文著作数拥有者，菊意授权 西安理工大学拥有学位沦文的部分使用权，剧：1 ) 已获学位的研究生按学校规定提交 印感版和电予舨学位论文，学校可以采用影印、缩印或其德复制手段保存研究生上交的 学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编人有关数搬库进行捡索；2 ) 为教学和 科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密话的学位论文作为资料在图书馆、资晕 塞 等场所或在校园网上供校内 器生阅读、测跪。 本人学位论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权西安理工大学研究生部办 理。 ( 保密的学位论文在解密后，适用本授权说明) 论文作者签名：避导师签名蕊埘年嘲伪 引言 1 引言 1 1 课题来源 本课题来源于西安市科技局信息技术专项。 1 2 课题研究的背景 无线射频识别技术( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i 0 1 1 ，r f i d ) 是利用射频信号自动识 别目标对象并获取目标对象相关信息的，是自动识别领域的一个重要分支。与目前应用广 泛的基于光学技术的自动识别方法( 如条形码和摄像) 相比，r f i d 具有一次处理多个标签、 可将处理状态写入标签、不受大小及形状限制、耐环境性强、穿透性强、数据的记忆容量 大、可重复利用等优点。因此，r f i d 在很多领域均具有广阔的应用前景，如在物流领域 中用于仓库管理、生产线自动化、日用品销售砼一1 ，在交通运输领域中用于集装箱与包裹 管理4 5 ，、高速公路收费与停车收费：在农牧渔业中用于羊群、鱼群、水果等的管理以及 宠物、野生动物跟踪；在医疗行业中用于药品生产、病人看护、医疗垃圾跟踪；还可应用 于图书与文档管理、门禁管理、定位与物体跟踪、环境感知哺。”和支票防伪等多种领域。 而r f i d 中间件将企业级中间件技术延伸到r f i d 领域，是r f i d 产业链的核心技术。由于 r f i d 中间件屏蔽了r f d 设备的多样性和复杂性，能够为后台业务系统提供强大的支称， 从而可以驱动更为广泛的、更为丰富的r f i d 应用。 另外，r f i d 目前的应用还主要局限于企业内部，如何实现r f d 相关数据在企业间 的共享是目前r f i d 领域关注的热门问题。r f i d 系统只是庞大的商业及其他领域数据交 互网络的边缘节点，如今的商业事务处理要求实时状态信息的快速获取，这就要求r f i d 主机不仅要与企业主网相连，而且还要接入互联网，通过w e bs e r v i c e s 技术跨越企业间的 界限。w e bs e r v i c e s 技术的兴起极大地方便了r f i d 系统的主机与企业服务器以及各企业 服务器之间的信息交互，它使应用程序的集成更快、更容易且更便宜。w e bs e r v i c e s 便于 企业内部及企业间业务的松散集成，该技术应用于r f i d 系统可以使远程的服务器更加快 速、安全地得到标签内的信息，及时分析所得数据，而且能以服务的方式将数据或处理过 程提供给其他服务器。 1 3 课题研究目的与意义 鉴于课题研究背景，本文结合w e bs e r v i c e s 、消息队列等技术，研究开发了基于 s o a ( 面向服务架构) 的r f i d 中间件，并针对某钢管厂生产流程中存在的诸多问题，例如 人工输入带来的失误率高、生产效率低等，分析、设计了一套生产信息系统，将课题研究 的r f i d 中间件，作为该信息系统的“神经中枢”。 课题在r f i d 中间件的通信协议中采用了对象数据类型“c l a s s ”的作为消息载体，企 西安理工大学硕士学位论文 业可以按照所需要的数据，将采集的r f i d 相关数据打包成相应的消息，提供给企业应用 程序，这样，当r f i d 中间件应用的领域或企业发生变化时，只需重新定义c l a s s 即可； r f i d 中间件与w e bs e r v i c e s 相结合，为实现企业间的信息共享提供了一种稳定、有效的 解决方案，因此，课题开发r f i d 中间件的思想和技术对于开发面向解决方案的r f d 中 间件具有一定的参考价值。另一方面，r f i d 技术的初衷是用于物流领域，将其和传统的 生产制造行业相结合，特别是制管行业，国内相关案例比较少，通过在制管行业中引入 r f i d 技术，使r f i d 的应用领域得到进一步的拓展。 1 4 论文工作与结构 本文在分析和研究典型r h d 中间件结构和实现方法基础上，构建了一种基于s o a 软件开发思想的r f i d 中间件架构模型，并详细介绍了该架构中r f d 中间件的研究与实 现，最后将r f i d 中间件应用于某钢管生产流水线。论文结构如下： 第一章是绪论，指出了该课题的来源、研究背景和研究目的与意义。 第二章在对多个典型r f i d 中间件研究的基础上，分析了r f d 中间件的研究现状。 第三章提出了一种基于s o a 思想的r f i d 中间件分层模型，并介绍了中间件各组成 部分及他们之间的关系。 第四章详细介绍了本文所提出的r f i d 中间件实现方法和技术。 第五章主要介绍了基于r f i d 中间件的生产信息采集与管理系统设计与实现方法。 第六章对本文进行了总结和展望。 2 r f i d 中间件及其研究现状 2r f i d 中间件及其研究现状 2 1r f i d 硬件系统组成及工作原理 r f i d 是利用感应、无线电波或微波能力进行非接触双向通信，达到识别及交互目的 的自动识别系统【8 】。识别系统通常由标签、读写器两部分组成，如图2 1 所示。电子标 签由i c 芯片和天线组成，标签中的数据，可以由阅读器以无线电波的形式非接触地读取， 并通过读写器的处理器，进行信息解读并进行响应管理。读写器是指将标签中的信息读出， 或将标签所需要存储的信息写入标签的装置，它主要由无线收发模块、天线、控制模块及 接口电路等组成。读写器可以将主机的读写命令传送到电子标签，再把从主机发往电子标 签的数据加密，将电子标签返回的数据解密后送到主机；此时，主机上的电子标签数据通 过r f i d 中间件的a p i 被送往r f i d 中间件，经过r f i d 中间件处理后，最终得到应用程 序需要的r f i d 相关数据，因此r f i d 系统图见2 2 节中的图2 - 2 。 图2 1r f i d 硬件系统 f i g 2 - 1h a r d w 2 1 es y s t mo f r f i d r f i d 的基本原理是利用射频信号和空间耦合( 电感或电磁耦合) 传输特性，实现对 被识别物品的自动识别。描述如下：阅读器发射电磁波，而此电磁波有其辐射范围，当电 子标签进入此电磁波辐射范围内，电子标签将阅读器所发射的微小电磁波能量存储，进而 转换成电路所需的电能，并且将存储的识别资料以电磁波的方式传送给阅读器，阅读器作 出确认及完成后续的控制动作。 西安理工大学硕士学位论文 2 2r f i d 中间件概念与分类 r f i d 中间件扮演着r f i d 标签和应用程序之间的中介角色，如图2 - 2 所示。 r f i d 中间件 ii r f i d 硬件系统r f i d 硬件系统 图2 - 2 r f i d 应用系统 f i g 2 - 2r f da p p l i c a t i o ns y s t e f n 应用程序端通过使用中间件所提供一组通用的应用程序接口( a p i ) ，连到r f i d 硬件 系统。在硬件系统中，读写器读取r f i d 标签数据，这些r f i d 标签数据经过盯d 中问 件的缓存、过滤等诸多操作后提供给应用程序。这样一来，即使存储r f i d 相关数据的数 据库软件发生变化，或者后端应用程序增加或改由其他软件取代，或者读写r f i d 读写器 种类增加时，应用端不需修改也能处理，省去多对多连接的维护复杂性问题。 r f i d 中间件是一种面向消息的中间件( m e s s a g e - o r i e n t e d m i d d l c w a r e ，m o m ) ，r f i d 相关数据( i n f o r m a t i o n ) 是以消息( m e s s a g e ) 的形式，从一个程序以异步( a s y n c h r o n o u s ) 的方式传送到另一个或多个程序。r f i d 中间件包含的功能不仅是传递( p a s s i n g ) 信息， 还包括安全性、错误恢复、解译数据、数据缓存、数据广播、定位网络资源等高级服务。 r f i d 中间件从构架上分为两种： ( 1 ) 以应用程序为中心( a p p l i c a t i o n c c n t r i c ) 的中间件 以应用程序为中心是指：通过调用r f i d 读写器生产厂商提供的应用程序接i a p i ，以 h o t c o d e 的方式编写特定读写器的适配器。以应用程序为中心的中间件架构只能实现点对 点的连接，仅适用于企业内部单一商业应用系统。 ( 2 ) 以基础架构为中心( i n f i a s t r u c t u r ec e n u i c ) 的中间件 随着企业应用系统复杂性的增加，为每个应用通过h o tc o d e 的形式编写a d a p t e r 是 不现实的，同时面对物件标准化等议题，如e p c ，企业可以考虑采用厂商提供的标准化 的r f i d 中间件。因此以基础架构为中心的r f i d 中间件应运而生。 一般来说，r f d 中间件具有如下特点： ( 1 ) 独立于架构( i n s u l a t i o ni n f i a s t r u c t t t r e ) r f i d 中间件独立并介于r f i d 读写器与后端应用程序之间，并且能够与多个r f i d 读写器以及多个后端应用程序连接，以减轻架构与维护的复杂性。 ( 2 ) 数据流( d a t af l o w ) r f i d 系统的主要目的在于将实体对象转换为信息环境下的虚拟对象，因此数据处理 4 r f i d 中问件及其研究现状 是r f i d 中间件最重要的功能。r f i d 中间件具有数据的搜集、过滤、整合与传递等特性， 以便将正确的对象信息传到企业后端的应用系统。 ( 3 ) 处理流( p r o c e s sf l o w ) r f i d 中间件采用存储转发( s t o r e - a n d f o r w a r d ) 的方式来提供消息流，并具有数据 流设计与管理的能力。 从发展趋势来看，r f i d 中间件分为三类： ( 1 ) 应用中间件( a p p f i c a t i o nm i d d l e w a r e ) 发展阶段 此阶段以串接r e a d e r 为主要目的，是r f i d 中间件发展的初级阶段。 ( 2 ) 构架化中间件( 五幢砸t r u 加鹏m i d d l e w a r e ) 发展阶段 此阶段r f i d 中间件的发展不但已经具备了基本资料的收集、过滤，而且也可以满足 企业多对多的需求，并具备平台管理与维护功能，是目前r f i d 中间件快速成长的阶段。 ( 3 ) 解决方案中间件( s o l u t i o n m i d d l e w a r e ) 发展阶段 此阶段是保证“r f i di nb o x ”，即各个厂商会针对不同领域提出相应的解决方案，使 得企业不再烦恼r f i d 硬件与应用程序的连接，是r f i d 中间件未来的发展阶段 2 3 典型盱l d 中间件的解决方案 2 3 1 基于s a v a n t 的r f i d 中间件 美国麻省理工学院自动识别中心( a u t o - i d c e n t e r ) 于2 0 0 3 年9 月发表“a u t oi ds a v a n t s p e c i f i c a t i n1 0 ”，作为中间件技术规范架构。该规范针对应用e p c ( e l e c t r o n i cp r o d u c t s c o d e ) 的议题，确定了e p cn e t w o r k 技术构架t 9 1 0 l 。该技术架构包括s a v a n t ( 数据库操 作软件) 、实体标记语言( p m l ) 、物名服务( o n s ) 。 ( 1 ) s a v a n t 系统 每件产品都加上r f i d 标签之后，在产品的生产、运输和销售过程中，识读器将不断 收到一连串的产品电子编码。整个过程中最为重要、同时也是最困难的环节就是传送和 管理这些数据，自动识别产品实验室开发的s a v a n t 软件技术旨在解决这个问题 s a v a n t 系统是连接标签识读器和企业应用程序的纽带，在将数据送往企业应用程序 之前，它要对标签数据进行过滤、汇总和计数，压缩数据容量，因此，s a v a n t 系统相当于 e p cn e t w o r k 神经系统，是该新式网络的核心。图2 3 描述了s a v a n t 组件与其他应用程序的 通讯。 西安理工大学硕士学位论文 模块定义日弧p i 函数相 互调用 图2 - 3s a v a n t 组件及与其他应用程序通讯 f i g 2 - 3s a v a n t c a p a l l a n d c o m m u n i c a t i o n w i t h o t h e r a p p l i c a t i o n p r o g r a m s ( 2 ) 对象名称解析服务o n s o n s 是联系前台s a v a n t 软件和后台p m l 服务器的网络枢纽，并且0 n s 设计与架 构都以因特网域名解析服务d n s 为基础，因此，可以使整个e p c 网络以因特网为依托， 迅速架构并顺利延伸到世界各地。 臣弘 图2 - 4 e p c 技术网络图 f i g 2 - 4e p ct e c h n c a ln e t w o r k 图2 - 4 描述了应用e p c 技术的网络分布。在一个局域网内的标签识读器在物理空间 上分布在多个地方，用于识读不同环境的e p c 标签，识读器再将读到的e p c 编码信息通 过局域网上传到本地服务器，由服务器所带s a v a n t 软件对这些数据进行集中处理，然后， 由本地服务器通过查找本地o n s 服务或通过路由器到达远程o n s 服务器查找所需e p c 编码对应的p m l 服务器地址，本地服务器就可以与找到的p m l 服务器建立通讯了。 ( 3 ) 实体标记语言 p m l 2 1 是基于人们广为接受的可扩展标识语言( 沮，) 而发展起来的。p m l 提供 了个描述自然物体，过程和环境的标准，并可供工业和商业中的软件开发、数据存储和 分析工具之用。它将提供一种动态的环境，使与物体相关的静态的、暂时的、动态的和统 计加工过的数据可以互相交换。因为它将会成为描述所有自然物体、过程和环境的统一标 6 r f i d 中间件及其研究现状 准，p m l 的应用将会非常广泛，并且进入到所有行业。p m l 随着时间还会发展演变，就 像互联网的基本语言h t m l - - 样，它现在已经发展为比刚引入时复杂得多的一种语言了。 e p c 系统的工作原理如下：在由e p c 标签、识读器、s a v a n t f l l 务器、i n t e r n e t 、o n s n 臣 务器、p m l 服务器以及众多数据库组成的实物互联网中，识读器读出的e p c 只是一个信息 参考( 指针) ，由这个信息参考从i n t e m e t 找到p 地址并获取该地址中存放的相关的物品信 息，并采用分布式s a v a n t 软件系统处理和管理由识读器读取的一连串e p c 信息。由于在标 签上只有一个e p c 代码，计算机需要知道与该e p c 匹配的其它信息，这就需要o n s 来提供 一种自动化的网络数据库服务，s a v a n t 将e p c 传给o n s ，o n s 指示s a v a n t $ u - - 个保存着产 品文件的p m l 服务器查找，该文件可由s a v a n t 复制，因而文件中的产品信息就能传到供应 链上，相对应地，e p c 系统的工作流程如图2 5 所示。 图2 - 5e p c 系统工作流程图 f i g 2 - 5e p cs y s t e mw o r k i n gf l o w 2 3 2b e aw e b l o g l 0r f i d 解决方案 在r f i d 架构中定义了表示层、业务流程层、服务层和集成层。每一层都有一组明确 的功能，而且定义了明确的接口与其他层次进行交互。r f i d 架构3 1 见下图2 6 。 7 西安理工大学硕士学位论文 图2 - 6 r f i d 架构 f i g 2 - 6r f i da r c h i t e e h m r e ( 1 ) 表示层 表示层中所有组件起的都是系统接口的作用。这些接口使用户得以向系统发出请求。 它综合使用咖( 特别是表格) 、图形内容和j a v a s e r i p t 。表示层以适于用户阅读的方式整 合第三方e i s 和服务。灵活的导航系统方便使用内容管理功能，可定制的外观和感受可以 为不同的用户群体提供不同的信息。 表示层充分利用t w e b l o g i e 平台提供的至关重要的基础架构服务。这些服务包括用 于容错( 在h 1 v r p 会话中) 、负载均衡、配置、登录和错误处理中的用户会话数据副本。表 示层还隐藏了集成和处理的复杂性，与业务流程、服务和集成层的通信通过定义明确的接 口实现。因此，多个门户应用可以重复使用同一组业务服务。例如，用于提供客户服务门 户的许多服务都可以用于提供客户自助服务门户。 ( 2 ) 业务流程层 业务流程层囊括了应用对工作流的所有需要，它提供了使业务流程自动化和减少为完 成业务流程所需要的人工干预的能力。业务流程层协调服务、数据源以及人之间的交互， 从而实现业务流程自动化。 连接r f d 解决方案最重要的一个接口就是通过业务流程层实现的。因为，r f i d 解决 方案主要是解决集成问题，事件模型和r f i d 消息总线是该架构的两个关键组件，是作为 接入系统的主要接口。本层中的业务流程是消息总线上事件的使用者。一个或多个流程可 处理同一个事件。业务流程层的核心是b e a w e bl o g i ci n t e g r a t i o n ，它提供了在其上创建、 执行、管理和监视业务流程的关键基础架构。w e b _ l o g i ci n t e g r a t i o n 还包括通信和数据转 换功能。其他系统因此可以被纳入到业务流程之中。业务流程层通过意义明确的接口与服 r f i d 中间件及其研究现状 务层和集成层进行通信。 ( 3 ) 服务层 服务层是执行业务逻辑和进行数据处理的地方。它还提供了用于支持企业应用的重要 基础架构。服务层最常见的组件是e n t e r p r i s ej a v ab e a n s ( e r a ) 和面向w 曲服务接口的定制 控件。控件是较新的j a v a 结构，使用它开发者不必了解复杂的j 2 e e 就可以构建业务逻辑。 由开发人员构建业务逻辑，由b e a w e b l o g i cw o r k s h o p 框架创建适当的j 2 e e 结构( 如，无 状态会话b e a n 、有状态会话b e a n 、实体b e a a 、消息驱动b e a n 等) ，从而提供所希望得到的 操作。 b e a w e b l o g i cw o r k s h o p 框架还为控件生成w e b 服务。这为应用生成可重复使用的服 务提供了一种便捷方法，进一步促进了s o a 的推广。各种表示设备、业务流程或其他应 用也可以使用这些服务。服务层存放在b e aw e b l o g i cs e r v e ri - 。b e aw e b l o g i cs e r v e r 提 供必要的基础架构服务，如容错数据副本、负载均衡、安全、线程管理、配置、登录、错 误处理、事务管理、系统监视、环境管理等。服务层依赖集成层从不同的外部源获得所需 要的数据、存储数据、向其他相关系统发送信息和从其他相关系统接受信息。 ( 4 ) 集成层 集成层提供访问r f i d 应用以外其他企业信息系统( e i s ) 的功能。这一层隐藏了从架构 中级别较高的层次访问外部系统的复杂性。对r f i d 来说，外部系统包括但不局限于以下 系统：v d o s d 公司的产品信息管理系统( p 讧) 、v e r i s i g n 公司的对象名称服务系统( o n s ) 、 c o n n e c t e r r a 公司的e c p i s 、各种数据库管理系统。访问这些外来系统的机制可以多种多 样。对数据库的访问通过j a v ad a t a b a s ec o n n t i v i t yo d b c ) 来实现。访问目录服务( 如 u ) a p ) 可以通过标准的l d a p 应用编程接口( a p i ) 实现。访问内容管理系统可以通过 w e b l o g i cp o r t a l 内容管理服务提供商接口( s p d 。访问p i m 、o n s 和e p c i s 可以通过w e b 服务接口实现。 数据集成是s o a 中又一个可提供服务的领域。用于管理数据的控件可以被展现为提 供数据访问功能的服务。为企业提供业务功能和流程的其他服务可充分利用这些服务。 2 3 3l 明盱i d 中间件解决方案 i b m r f i d 中间件n 钉全称是i b m w e b s p h e r e r f i d s o t t w a r e 。中间件结构如图2 7 所示， r f i d 中间件主要包括e d g ec o n t r o l i e r ：边缘控制器、p 砌【n i s s e r v e r n 前 提服务器两部分。e d g e c o n t r o l l e r 主要负责与r f i d 硬件设备之间的通信，对r f i d 读写器所提供的数据进行过滤、 整合，将其提供给p r e m i s e ss e r v e r 。p r f f l n i s o ss e r v e r 充当了所有r f i d 设备信息采集的汇合 中心，存储数据并与企业后台管理系统整合。e d g ec o n t r o l l e r 主要由控制器、过滤器、读 写器代理等部分组成。p r o m i s o ss e r v e r = l = 要w a s ( w e b s p h e r e a p p l i c a t i o ns e r v 哪、m q 中 间件、d b 2 数据库等部分组成。e d g ec o n t r o l l e r 与p r e m i s e ss e r v e r 之间采用发布主题订阅 主题( p u b l i s h e dt o p i c s u b s c r i b e dt o p i c ) 的方式通信。 9 西安理工大学硕士学位论文 d e v i c e s r e a d e r sa d a p t e n 图2 - 7 r f i d 中间件架构 f i 9 2 - 7r f i dm i d d l e w a r e a r c h i t e c t u r e r e a d e r ( 标签识别器) 获得标签数据之后将其发布到m i c r o b r o k e r b u s 上；c o n n o l l e r 和 f i l t e r 订阅了标签数据这一主题，就从m i c r o b r o k e rb u s 上得到数据，f i l t e r 对数据进行过 滤，忽略重复的标签信息，将正确的标签信息的头信息去掉，然后将处理后的标签数据 ( p a l l e tt a g ) 发布到m i c r o b r o k e rb u s 上。p r e m i s e ss e r v e r 订阅了p a l l e tt a g 这一主题，就从 m i c r o b r o k e rb u s 上获得数据，然后将其提供给w a s 。w a s 中的消息驱动b e a n 对数据进 行进一步过滤、整理，将数据通过m q 以x m l 的格式提供给企业应用系统。 2 3 4 其他类型r f i d 中间件 m i c r o s o f t 所提出的r f i d 系统的层次结构 1 5 1 包括了设备层、数据收集和管理层、事 件和工作流管理层、基于开放标准的服务接口层和应用与解决方案层等。 文献【1 6 】为c a m b r i d g e 大学d u n c a nm c f a r l a n e 领导的a u t o - i ) 中心对r e a l t l m er f i d 的时间的性能所作的研究，特别是在生产自动化控制领域和时间数据库的事件操作上。 文献【1 7 为s t a n f o r d 大学的d a v i dl u c k h a m 教授所领导和开创的c e p ( 复杂事件处理) 。 c e p 需要的平台包含：事件编程语言，事件可视化工具，对流事件的适配器，事件数据库。 c e p 不仅是一种新的思路，它也需要很多根本上的基础变革：比如编程语言、事件处理、 数据库技术等，这甚至使得有人相信事件处理将带来下一个1 0 年中软件工业的重要转移。 u c l a w i n m e cr f i d 实验室所设计的r f i d 中间件是在分布式架构上构建的w e b 服 务，基于) 函儿和s o a p ，包含了简单的捕获、平滑、过滤、路由、聚合等功能，主要应用 在一些试验性的演示系统上。 b o bv i o l i n o 8 1 也构想性地给出了在企业内部将w e bs e r v i c e s 技术应用于r f i d 系统的 1 0 r f i d 中间件及其研究现状 例子。这个例子中指出零售部门可以在所到物品的信息与供应部门使用r f i d 技术所核算 的内容不一致的情况下，通过w e bs e r v i c e s 接口询问供应部门并进行核对。 c l e m e n sk e r e r 鲫等人对一个同一时间和空间的协作场景( 一个程序委员会议) 进行了 分析。他们将注意力放在对这个会议的面向服务解决方案的设计和实现上。其解决方案包 括了用于支撑该任务的各种w e bs e r v i c e s 、与这些服务相关联的w e b 应用程序以及 p r e s e n c e a w a r e 技术( 在他们的研究中用r f i d 标签来代替) 。所实现的功能较为简单，而 且所涉及到的数据量较小，难以将其方法应用于如物流供应链之类的大型系统中。 国内而言，台湾资策会研究所提出了基于s o a 思想的r f i d 中间件分层架构t 2 0 l 并将 其基础架构层分为e d g es e r v e r f f 玎数据操作软件两层。 2 4r f i d 中间件研究现状分析 上述r f i d 经典解决方案有着鲜明的特点，例如基于s a v a n t 的r f i d 中间件确定了 e p c n e t w o r k 基础架构，有力地推动了基于架构的r i f d 中间件的发展；b e a w e b 【，o g i c 的r f i d 中间件以业界领先的b e a w e b l o g i cp l a t f o r m 为基础，按照面向服务架构( s o a ) 的类型划分层次，能够经济有效地满足r f i d 支柱技术的一系列核心要求，同时具有适应 不断变化的业务需要的技术灵活性；i b mr f i d 中间件通过一条信息总线a 陋db u s ) 来代 替复杂的层次结构，从而提出了一种轻型r f i d 中间件架构：台湾资策会研究所研究的 r f i d 中间件架构是基于s o a 软件开发思想的，为面向解决方案r f i d 中间件提供了一种 开发思路。 但是，这些解决方案也存在着这样或那样的缺点。实施e p c 系统存在着如下几个方面 的问题t 2 1 | 频段分配问题、基础设施的建设和完善、与现有应用系统的兼容性等问题、 以及安全和隐私方面的问题；b e ar f i d 中间件功能单薄：过滤规则简单，缺少复杂事件 的定义和处理能力；m m r f i d 中间件的设计大多是基于自己目前所研发的核心产品或技 术的应用，有太大的依赖性和较小的扩展性；国内资策会研究所r f i d 中间件分层比较粗 糙，并且还处于研究阶段等。 可以看出虽然目前国外已经有不少的大学和研究团体在做i 江d 中间件方面的设计和 研究，但是，r f i d 中间件的研究很不成熟；在国内有关r f i d 中间件的研究也只能说是刚 刚起步。 2 5 本章小结 本章首先介绍了r f i d 硬件系统组成及工作原理，然后详细介绍了砌q d 中间件的概念 与分类，最后针对r f i d 中间件研究现状问题，参考了一些相关文献，分析了各种典型r f i d 中间件解决方案的特点与不足。 基于s o a 的r f l d 中间件模型 3 基于s o a 的r f i d 中间件模型 3 1 r f i d 中间件模型设计 论文参考了文献1 2 0 1 中有关s o a 分层架构思想，设计的r f i d 中间件架构模型如 图3 - 1 所示：读写器和射频t a g 构成r f i d 硬件系统；射频中间件即r f i d 中自j 件，类似 于m 解决方案中的消息总线，是r f 硬件系统和企业应用层之间的纽带，同时通过 连接o n s 服务器和p m l 服务器，可以在全球范围内形成一种“新式网络州射；企业应用 层接受来r f i d 中间件的相关r f i 信息数据，是r f i d 数据的后端应用部分。本课题的 中心集中在r f i d 中间件的研究与实现上。 图3 - 1 基于s o a 的r f i d 中间件架构 f i f r 3 - 1r f i dm i d d l e w a r e a x c h i t e c t u r eb a s e do i ls o a 3 2r f i d 中间件模型各组成部分及关系 3 2 1 各组成部分功能 r f i d 中间件分为e d g es e r v e r 、消息系统和数据接口三个层次，这三个层次有着明确 的功能划分，描述如下： a e d g es e r v e r f g es e r v e r 即边缘服务器，位于t l f i d 中间件的最底层，直接和读写器交互，主要 功能包括： ( 1 ) 对t a g 上的数据进行采集； 西安理工大学硕士学住论文 ( 2 ) 对于来自不同类型的读写器的数据进行适配处理，得到统一的、格式化的数据； ( 3 ) 对适配处理后的r f i d 相关数据进行校验； ( 4 ) 将校验无误的r f i d 相关数据按照用户定义的协议进行消息包的封装，并将消 息包发送到消息系统。 e d g es e r v e r 的结构图描述如下图3 2 。其中，读写器接口完成数据采集和数据适 配处理工作；数据校验工作单元完成对来自读写器接口的数据的校验；数据封包工作 单元对来自校验工作单元的r f i d 数据，依据数据内容将这些r f i d 数据打包成不同 的消息，并传递到r f i d 中间件的下一个功能单元一消息系统中。 t a g 图3 - 2 边缘服务器 f i g 3 - 2e d g es e r v e r b 消息系统 在r f i d 系统中，一方面是各种应用程序以不同的方式频繁地从p s i ) 系统中取得数 据，另一方面却是有限的网络带宽，这对矛盾使得设计一套消息传递系统成为自然而然的 事情。 课题设计的消息系统咙捌位于r f i d 中间件的中心层，如图3 3 所示。e d g