RFID應(yīng)用系統(tǒng)通過Web服務(wù)傳輸數(shù)據(jù)

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1 基本概念

1.1 RFID系統(tǒng)組成、工作原理和應(yīng)用前景

射頻識(shí)別技術(shù)（radio frequency identification，RFID）是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，即通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信對(duì)目標(biāo)加以識(shí)別。它相對(duì)于傳統(tǒng)的識(shí)別技術(shù)有非接觸式、可擦寫信息、更大的讀寫距離、大容量（相對(duì)條形碼）、無需人工干預(yù)即可完成信息輸入和處理、可多個(gè)識(shí)別、可工作于各種惡劣環(huán)境等突出優(yōu)勢(shì)，能夠廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、物流、交通、運(yùn)輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤、設(shè)備和資產(chǎn)管理等需要收集和處理數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域，并被認(rèn)為是條形碼標(biāo)簽的未來替代品。

RFID系統(tǒng)基本都由電子標(biāo)簽Tag、閱讀器Reader和應(yīng)用系統(tǒng)Processor這3大部分組成的。電子標(biāo)簽具有智能讀寫和加密通信的功能，它是通過無線電波與讀寫設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，工作的能量是由閱讀器發(fā)出的射頻脈沖提供。標(biāo)簽閱讀器可將主機(jī)的讀寫命令傳送到電子標(biāo)簽，再把從主機(jī)發(fā)往電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)加密，將電子標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)解密后送到主機(jī)。數(shù)據(jù)交換與應(yīng)用軟件主要完成數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)及管理、對(duì)卡進(jìn)行讀寫控制等。

RFID的基本工作原理（如圖1所示）是利用射頻信號(hào)和空間耦合（電感或電磁耦合）傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物品的自動(dòng)識(shí)別。標(biāo)簽閱讀器發(fā)射電磁波，而此電磁波有其輻射范圍，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入此電磁波輻射范圍內(nèi)，電子標(biāo)簽將閱讀器所發(fā)射的微小電磁波能量存儲(chǔ)進(jìn)而轉(zhuǎn)換成電路所需的電能，并且將存儲(chǔ)的識(shí)別資料以電磁波的方式傳送給閱讀器作確認(rèn)及后續(xù)與應(yīng)用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

隨著RFID技術(shù)的發(fā)展演進(jìn)以及成本的降低，未來幾年內(nèi)RFID技術(shù)主要以供應(yīng)鏈的應(yīng)用為贏利的主體，全球開放的市場(chǎng)將為RFID帶來巨大的商機(jī)。從采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、生產(chǎn)、包裝、卸載、流通加工、配送、銷售到服務(wù)，這些供應(yīng)鏈上的業(yè)務(wù)流程和環(huán)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，企業(yè)必須隨時(shí)實(shí)地、精確的掌握供應(yīng)鏈上的商流、物流、信息和資金的流向，才能夠使企業(yè)發(fā)揮出最大的效率和效益。RFID技術(shù)正是有效解決供應(yīng)鏈上各項(xiàng)業(yè)務(wù)運(yùn)作資料的輸入與輸出、業(yè)務(wù)過程的控制與跟蹤，以及減少出錯(cuò)率等難題的一種技術(shù)。

1.2 WebService概述和體系結(jié)構(gòu)

Web Service是微軟提出的基于互聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)模型，一經(jīng)提出即收到業(yè)界的廣泛推從。體系結(jié)構(gòu)描述，其定義為：Web Services是自包含的、模塊化的應(yīng)用程序，它可以在網(wǎng)絡(luò)（通常為Web）中被描述、發(fā)布、查找以及調(diào)用。Web服務(wù)的一個(gè)主要思想，就是未來的應(yīng)用將由一組應(yīng)用了網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)組合而成。Web Services體系結(jié)構(gòu)是面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)（OOAD）的一種合理發(fā)展，同時(shí)也是電子商務(wù)解決方案中，面向體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與部署而采用的組件化的合理發(fā)展。下面就來看一下WebServices的體系結(jié)構(gòu)一面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）如圖2所示。

從圖2可以看出，SOA結(jié)構(gòu)中共有3種角色：①ServicePro.vider：發(fā)布自己的服務(wù)，并且對(duì)使用自身服務(wù)的請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)。②ServiceBroker：注冊(cè)已經(jīng)發(fā)布的ServiceProvider，對(duì)其進(jìn)行分類，并提供搜索服務(wù)。③Service Requester：利用Service Broker查找所需的服務(wù)，然后使用該服務(wù)。

SOA體系結(jié)構(gòu)中的組件必須具有上述一種或多種角色。在這些角色之間使用了3種操作：①Publish操作：使Service Provider可以向Service Broker注冊(cè)自己的功能及訪問接口。②Find操作：使Service Requester可以通過Service Broker查找特定種類的服務(wù)。③Bind操作：使Service Requester能夠真正使用Service Provider。

2 RFID和WebService的結(jié)合

由于RFID本身特點(diǎn)，在RFID的應(yīng)用系統(tǒng)中的信息來源主要是每個(gè)單元物品信息對(duì)象，而物品數(shù)量眾多以及物品信息的多樣化，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)所要處理的數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)形式大為增加，同時(shí)系統(tǒng)之間的信息交互和管理也更加復(fù)雜了。Web.Services技術(shù)是將一個(gè)現(xiàn)實(shí)世界映射到一組服務(wù)的集合上面，RFID數(shù)據(jù)大都是與現(xiàn)實(shí)物理世界的物體緊密相關(guān)，把對(duì)數(shù)據(jù)的處理功能以服務(wù)的形式進(jìn)行提供，系統(tǒng)將部分功能交給Web服務(wù)來處理，將大大減輕了RFID應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的管理與傳輸?shù)呢?fù)擔(dān)，減少系統(tǒng)本身的復(fù)雜性，讓系統(tǒng)只需處理部分功能，而其它的可以交給有實(shí)力和技術(shù)的Web服務(wù)提供商。同時(shí)由于Web服務(wù)的自身特點(diǎn)，和RFID應(yīng)用相結(jié)合，可以做到與語言無關(guān)、協(xié)議無關(guān)、平臺(tái)無關(guān)。如果你有個(gè)應(yīng)用程序通過Web服務(wù)發(fā)布，那么不僅僅是公司內(nèi)部可用（可以是其它的C/S或者B/S的應(yīng)用程序），其它連到lntemet上的公司也可以使用，屏蔽了不同語言之間的差異。因?yàn)榈讓邮荋ttp協(xié)議，所以可以輕松穿越企業(yè)防火墻，而且Web服務(wù)是運(yùn)行在Internet上的，在世界任何地方都可輕易實(shí)現(xiàn)，這樣其運(yùn)行成本就相對(duì)較低。

3 研究與實(shí)現(xiàn)

3.1 RFID應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)

本文涉及到RFID應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程大致如圖3所示。

圖3中的應(yīng)用環(huán)境為物流管理系統(tǒng)，將從RFID標(biāo)簽獲得的信息通過Web服務(wù)上傳給企業(yè)后臺(tái)系統(tǒng)，用來進(jìn)行全局?jǐn)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和管理。應(yīng)用系統(tǒng)獲得標(biāo)簽信息通過以下幾個(gè)步驟：①RFID標(biāo)簽上儲(chǔ)存有物品信息，流轉(zhuǎn)過程信息；②機(jī)具通過讀取設(shè)備獲得RFID標(biāo)簽上的信息，處理成系統(tǒng)規(guī)定數(shù)據(jù)發(fā)送給應(yīng)用系統(tǒng)；③應(yīng)用系統(tǒng)得到數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理。同時(shí)將部分要寫入標(biāo)簽的信息發(fā)送給機(jī)具；④機(jī)具將收到來自應(yīng)用系統(tǒng)的信息寫入RFID標(biāo)簽中。

RFID應(yīng)用系統(tǒng)接收到標(biāo)簽數(shù)據(jù)后，就可以根據(jù)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。同時(shí)為了能和本企業(yè)的中央后臺(tái)系統(tǒng)或其它企業(yè)系統(tǒng)交流信息，本地系統(tǒng)需要通過Web服務(wù)來進(jìn)行互聯(lián)互通，大致步驟如下：①提供Web 服務(wù)的系統(tǒng)首先根據(jù)需求制定服務(wù)程序以及服務(wù)的對(duì)外訪問地址和接口；② 應(yīng)用系統(tǒng)將需要上傳的信息組織好，通過wleb服務(wù)公布的地址以及交互API接口函數(shù)的規(guī)定，把數(shù)據(jù)發(fā)送給接受方；③ 接受方收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行相關(guān)處理，同時(shí)會(huì)返回給應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)是否傳輸成功和處理后需返回的數(shù)據(jù)。

RFID應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過Web服務(wù)傳輸過程是本論文的重點(diǎn)，其實(shí)現(xiàn)過程在下節(jié)有具體描述。

3.2 系統(tǒng)中Web服務(wù)的實(shí)現(xiàn)過程

3.2.1 舉出實(shí)例及定義數(shù)據(jù)

這里舉一個(gè)Web服務(wù)的應(yīng)用實(shí)例來進(jìn)行說明其實(shí)現(xiàn)過程。將RFID標(biāo)簽應(yīng)用于工廠準(zhǔn)備出庫(kù)的每一箱貨物上，通過讀寫機(jī)具把表1的信息寫入標(biāo)簽中。

給標(biāo)簽寫入信息并且貼在每一箱貨物上，之后將貨物送往購(gòu)買廠家的庫(kù)房。貨物到了目的地后進(jìn)行入庫(kù)，用讀寫機(jī)具將每個(gè)標(biāo)簽的信息讀取，并且傳給購(gòu)買廠家的應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和處理，之后將其中部分信息傳給Web服務(wù)，由Web服務(wù)來進(jìn)一步處理。傳給Web服務(wù)的數(shù)據(jù)如表2所示。

Web服務(wù)收到以上信息后，來分別對(duì)每一類信息進(jìn)行處理判斷，并且返回處理結(jié)果。表3是處理內(nèi)容及返回結(jié)果。

購(gòu)買方的系統(tǒng)接受Web服務(wù)的返回?cái)?shù)據(jù)，根據(jù)結(jié)構(gòu)決定是否接受貨物?？偟膩碚f，這個(gè)Web服務(wù)的內(nèi)容就是把RFID應(yīng)用系統(tǒng)上傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，之后返回處理結(jié)果。

3.2.2 Web服務(wù)的實(shí)現(xiàn)

（1）根據(jù)需求生成Web服務(wù)

根據(jù)以上的需求，提供Web服務(wù)的服務(wù)商在服務(wù)器端編寫數(shù)據(jù)處理程序，并按照應(yīng)用系統(tǒng)將上傳來的數(shù)據(jù)類型來定義Web服務(wù)的接口，并生成WSDL文件，來描述Web服務(wù)。WSDL（web servicedescriptionlanguage）既web服務(wù)器描述語言是用XML文檔來描述wleb服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)，是Web服務(wù)的接口定義語言。在WSDL文件中對(duì)數(shù)據(jù)和接口描述如下：

WebService經(jīng)由服務(wù)器發(fā)布后，應(yīng)用系統(tǒng)就可以訪問這個(gè)服務(wù)了。

（2）服務(wù)發(fā)布后，應(yīng)用程序根據(jù)API接口來組織數(shù)據(jù)企業(yè)RFID應(yīng)用系統(tǒng)大多數(shù)是運(yùn)行在Windows系統(tǒng)下，因此這里的應(yīng)用系統(tǒng)也是Windows桌面程序，系統(tǒng)中需要有一個(gè)與Web服務(wù)連接功能的模塊。通過得到Web服務(wù)的WSDL文件，就可以來定義上傳數(shù)據(jù)的類型和接口。這里用MicrosoR Visual Studio C++來編寫Web服務(wù)的客戶端。

將WSDL通過工具轉(zhuǎn)換成Visual Studio C++可以引用的類型為cpp和hpp的代理類文件。會(huì)生成以下文件：“Upload.Bean.hpp”、“UploadBean.cpp”、 ResultBean.hpp“、 Result-Bean.cpp”、“Wslnterface.hpp”、“Wslnterface.cpp”。在程序的頭文件中引入代理類，編寫上傳的數(shù)據(jù)的程序。如何組織和準(zhǔn)備數(shù)據(jù)部分就不敘述了，這里講一下比較關(guān)鍵的部分，就是調(diào)用代理類中定義的上傳函數(shù)來進(jìn)行上傳數(shù)據(jù)的操作。在Wslnterface.hpp有這樣一個(gè)定義：

STORAGE_CLASS_INFO ResultBean_Array puttaginfo（XSd_string Value0，xsd string Value1，XSd_long Value2，xsd_int Value3，xsd_ int Value4）;

這個(gè)名為“puttaginfo”的函數(shù)就是我們用來連接Web服務(wù)上傳數(shù)據(jù)的函數(shù)，其中的參數(shù)（Value0，Value1）對(duì)應(yīng)的是上傳的用戶名和密碼，（Value2，Value3，Value4）對(duì)應(yīng)的分別是我們要上傳的“標(biāo)簽序列號(hào)（TagID）”、“貨物類別代碼（ProductionID）”和“生產(chǎn)廠家代碼（Factory ID）”。同時(shí)這個(gè)函數(shù)還有返回值，返回一個(gè)“ResultBean_Array ”的值，就是一個(gè)結(jié)果集數(shù)組，里面包含上面提到的一些處理結(jié)果。知道這個(gè)函數(shù)的定義后，在程序中就用這個(gè)函數(shù)來上傳數(shù)據(jù)。

（3）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程包括應(yīng)用系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)和服務(wù)器接收數(shù)據(jù)并返回處理結(jié)果兩個(gè)部分。應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)WebService的調(diào)用，是通過SOAP協(xié)議進(jìn)行的。簡(jiǎn)單對(duì)象訪問協(xié)議（SOAP）提供了標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程過程調(diào)用（RPC）方法來調(diào)用WebService。而SOAP也是基于XML和XSD的，XML是SOAP的數(shù)據(jù)編碼方式，對(duì)WebService的調(diào)用也可以是跨平臺(tái)的。因此，這里應(yīng)用系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)時(shí)所調(diào)用Web服務(wù)可以來自J2EE的后臺(tái)系統(tǒng)。

系統(tǒng)通過調(diào)用以上WebService接口函數(shù)來與J2EE后臺(tái)系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，只要網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通并且所上傳的地址與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)正確，程序就可以得到后臺(tái)系統(tǒng)的返回值。應(yīng)用系統(tǒng)再依據(jù)“ResultBean Array”這個(gè)返回?cái)?shù)組里記載的每個(gè)物品“標(biāo)簽序列號(hào)”（TagID）所對(duì)應(yīng)的“序列號(hào)標(biāo)志位”（TagSign）和“生產(chǎn)廠家及貨物標(biāo)志位”（ProductionSign）的數(shù)值，來判斷這次通信是否成功以及其它信息。

最后，應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)返回信息以及業(yè)務(wù)需求來進(jìn)一步對(duì)物品標(biāo)簽信息行進(jìn)分析和處理。這樣一個(gè)RFID本地應(yīng)用系統(tǒng)通過Web服務(wù)上傳標(biāo)簽數(shù)據(jù)到后臺(tái)系統(tǒng)的整個(gè)過程就完成了。

4 結(jié)束語

RFID將物理世界與計(jì)算機(jī)世界集成在一起，還將網(wǎng)絡(luò)邊緣的硬件、嵌入式軟件及中間件與企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)聯(lián)系起來，完成了分布數(shù)據(jù)向企業(yè)應(yīng)用的集成，是IT技術(shù)的又一次延伸。將WebServices技術(shù)應(yīng)用于RFID系統(tǒng)的已經(jīng)被人們普遍認(rèn)同，在很多組織及研究部門的共同努力下這方面也取得了很大的進(jìn)展。本文對(duì)RFID應(yīng)用系統(tǒng)中使用Web服務(wù)來傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)本地與后臺(tái)系統(tǒng)的聯(lián)通做了探討和簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)，這種方法可以用在各種不同的RFID應(yīng)用系統(tǒng)中，對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳輸是一種非常有效的解決方案。（來自互聯(lián)網(wǎng)）