RFID應用系統(tǒng)通過Web服務傳輸數據

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1 基本概念

1.1 RFID系統(tǒng)組成、工作原理和應用前景

射頻識別技術（radio frequency identification，RFID）是自動識別技術的一種，即通過無線射頻方式進行非接觸雙向數據通信對目標加以識別。它相對于傳統(tǒng)的識別技術有非接觸式、可擦寫信息、更大的讀寫距離、大容量（相對條形碼）、無需人工干預即可完成信息輸入和處理、可多個識別、可工作于各種惡劣環(huán)境等突出優(yōu)勢，能夠廣泛應用于生產、物流、交通、運輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤、設備和資產管理等需要收集和處理數據的應用領域，并被認為是條形碼標簽的未來替代品。

RFID系統(tǒng)基本都由電子標簽Tag、閱讀器Reader和應用系統(tǒng)Processor這3大部分組成的。電子標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備進行數據交換，工作的能量是由閱讀器發(fā)出的射頻脈沖提供。標簽閱讀器可將主機的讀寫命令傳送到電子標簽，再把從主機發(fā)往電子標簽的數據加密，將電子標簽返回的數據解密后送到主機。數據交換與應用軟件主要完成數據信息的存儲及管理、對卡進行讀寫控制等。

RFID的基本工作原理（如圖1所示）是利用射頻信號和空間耦合（電感或電磁耦合）傳輸特性，實現(xiàn)對被識別物品的自動識別。標簽閱讀器發(fā)射電磁波，而此電磁波有其輻射范圍，當電子標簽進入此電磁波輻射范圍內，電子標簽將閱讀器所發(fā)射的微小電磁波能量存儲進而轉換成電路所需的電能，并且將存儲的識別資料以電磁波的方式傳送給閱讀器作確認及后續(xù)與應用軟件進行數據交換。

隨著RFID技術的發(fā)展演進以及成本的降低，未來幾年內RFID技術主要以供應鏈的應用為贏利的主體，全球開放的市場將為RFID帶來巨大的商機。從采購、倉儲、生產、包裝、卸載、流通加工、配送、銷售到服務，這些供應鏈上的業(yè)務流程和環(huán)節(jié)運轉時，企業(yè)必須隨時實地、精確的掌握供應鏈上的商流、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技術正是有效解決供應鏈上各項業(yè)務運作資料的輸入與輸出、業(yè)務過程的控制與跟蹤，以及減少出錯率等難題的一種技術。

1.2 WebService概述和體系結構

Web Service是微軟提出的基于互聯(lián)網的開發(fā)模型，一經提出即收到業(yè)界的廣泛推從。體系結構描述，其定義為：Web Services是自包含的、模塊化的應用程序，它可以在網絡（通常為Web）中被描述、發(fā)布、查找以及調用。Web服務的一個主要思想，就是未來的應用將由一組應用了網絡的服務組合而成。Web Services體系結構是面向對象分析與設計（OOAD）的一種合理發(fā)展，同時也是電子商務解決方案中，面向體系結構、設計、實現(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的體系結構一面向服務的體系結構（SOA）如圖2所示。

從圖2可以看出，SOA結構中共有3種角色：①ServicePro.vider：發(fā)布自己的服務，并且對使用自身服務的請求進行響應。②ServiceBroker：注冊已經發(fā)布的ServiceProvider，對其進行分類，并提供搜索服務。③Service Requester：利用Service Broker查找所需的服務，然后使用該服務。

SOA體系結構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。③Bind操作：使Service Requester能夠真正使用Service Provider。

2 RFID和WebService的結合

由于RFID本身特點，在RFID的應用系統(tǒng)中的信息來源主要是每個單元物品信息對象，而物品數量眾多以及物品信息的多樣化，導致整個系統(tǒng)所要處理的數據量和數據形式大為增加，同時系統(tǒng)之間的信息交互和管理也更加復雜了。Web.Services技術是將一個現(xiàn)實世界映射到一組服務的集合上面，RFID數據大都是與現(xiàn)實物理世界的物體緊密相關，把對數據的處理功能以服務的形式進行提供，系統(tǒng)將部分功能交給Web服務來處理，將大大減輕了RFID應用系統(tǒng)對數據的管理與傳輸的負擔，減少系統(tǒng)本身的復雜性，讓系統(tǒng)只需處理部分功能，而其它的可以交給有實力和技術的Web服務提供商。同時由于Web服務的自身特點，和RFID應用相結合，可以做到與語言無關、協(xié)議無關、平臺無關。如果你有個應用程序通過Web服務發(fā)布，那么不僅僅是公司內部可用（可以是其它的C/S或者B/S的應用程序），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。因為底層是Http協(xié)議，所以可以輕松穿越企業(yè)防火墻，而且Web服務是運行在Internet上的，在世界任何地方都可輕易實現(xiàn)，這樣其運行成本就相對較低。

3 研究與實現(xiàn)

3.1 RFID應用系統(tǒng)結構與功能設計

本文涉及到RFID應用系統(tǒng)的數據流程大致如圖3所示。

圖3中的應用環(huán)境為物流管理系統(tǒng)，將從RFID標簽獲得的信息通過Web服務上傳給企業(yè)后臺系統(tǒng)，用來進行全局數據的統(tǒng)計和管理。應用系統(tǒng)獲得標簽信息通過以下幾個步驟：①RFID標簽上儲存有物品信息，流轉過程信息；②機具通過讀取設備獲得RFID標簽上的信息，處理成系統(tǒng)規(guī)定數據發(fā)送給應用系統(tǒng)；③應用系統(tǒng)得到數據，進行處理。同時將部分要寫入標簽的信息發(fā)送給機具；④機具將收到來自應用系統(tǒng)的信息寫入RFID標簽中。

RFID應用系統(tǒng)接收到標簽數據后，就可以根據需要對數據進行處理。同時為了能和本企業(yè)的中央后臺系統(tǒng)或其它企業(yè)系統(tǒng)交流信息，本地系統(tǒng)需要通過Web服務來進行互聯(lián)互通，大致步驟如下：①提供Web 服務的系統(tǒng)首先根據需求制定服務程序以及服務的對外訪問地址和接口；② 應用系統(tǒng)將需要上傳的信息組織好，通過wleb服務公布的地址以及交互API接口函數的規(guī)定，把數據發(fā)送給接受方；③ 接受方收到數據后進行相關處理，同時會返回給應用系統(tǒng)數據是否傳輸成功和處理后需返回的數據。

RFID應用系統(tǒng)的數據通過Web服務傳輸過程是本論文的重點，其實現(xiàn)過程在下節(jié)有具體描述。

3.2 系統(tǒng)中Web服務的實現(xiàn)過程

3.2.1 舉出實例及定義數據

這里舉一個Web服務的應用實例來進行說明其實現(xiàn)過程。將RFID標簽應用于工廠準備出庫的每一箱貨物上，通過讀寫機具把表1的信息寫入標簽中。

給標簽寫入信息并且貼在每一箱貨物上，之后將貨物送往購買廠家的庫房。貨物到了目的地后進行入庫，用讀寫機具將每個標簽的信息讀取，并且傳給購買廠家的應用系統(tǒng)，系統(tǒng)對數據進行保存和處理，之后將其中部分信息傳給Web服務，由Web服務來進一步處理。傳給Web服務的數據如表2所示。

Web服務收到以上信息后，來分別對每一類信息進行處理判斷，并且返回處理結果。表3是處理內容及返回結果。

購買方的系統(tǒng)接受Web服務的返回數據，根據結構決定是否接受貨物。總的來說，這個Web服務的內容就是把RFID應用系統(tǒng)上傳來的數據進行進一步的處理，之后返回處理結果。

3.2.2 Web服務的實現(xiàn)

（1）根據需求生成Web服務

根據以上的需求，提供Web服務的服務商在服務器端編寫數據處理程序，并按照應用系統(tǒng)將上傳來的數據類型來定義Web服務的接口，并生成WSDL文件，來描述Web服務。WSDL（web servicedescriptionlanguage）既web服務器描述語言是用XML文檔來描述wleb服務的標準，是Web服務的接口定義語言。在WSDL文件中對數據和接口描述如下：

WebService經由服務器發(fā)布后，應用系統(tǒng)就可以訪問這個服務了。

（2）服務發(fā)布后，應用程序根據API接口來組織數據企業(yè)RFID應用系統(tǒng)大多數是運行在Windows系統(tǒng)下，因此這里的應用系統(tǒng)也是Windows桌面程序，系統(tǒng)中需要有一個與Web服務連接功能的模塊。通過得到Web服務的WSDL文件，就可以來定義上傳數據的類型和接口。這里用MicrosoR Visual Studio C++來編寫Web服務的客戶端。

將WSDL通過工具轉換成Visual Studio C++可以引用的類型為cpp和hpp的代理類文件。會生成以下文件：“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，編寫上傳的數據的程序。如何組織和準備數據部分就不敘述了，這里講一下比較關鍵的部分，就是調用代理類中定義的上傳函數來進行上傳數據的操作。在Wslnterface.hpp有這樣一個定義：

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

這個名為“puttaginfo”的函數就是我們用來連接Web服務上傳數據的函數，其中的參數（Value0，Value1）對應的是上傳的用戶名和密碼，（Value2，Value3，Value4）對應的分別是我們要上傳的“標簽序列號（TagID）”、“貨物類別代碼（ProductionID）”和“生產廠家代碼（Factory ID）”。同時這個函數還有返回值，返回一個“ResultBean_Array ”的值，就是一個結果集數組，里面包含上面提到的一些處理結果。知道這個函數的定義后，在程序中就用這個函數來上傳數據。

（3）進行數據傳輸

數據傳輸的過程包括應用系統(tǒng)上傳數據和服務器接收數據并返回處理結果兩個部分。應用系統(tǒng)對WebService的調用，是通過SOAP協(xié)議進行的。簡單對象訪問協(xié)議（SOAP）提供了標準的遠程過程調用（RPC）方法來調用WebService。而SOAP也是基于XML和XSD的，XML是SOAP的數據編碼方式，對WebService的調用也可以是跨平臺的。因此，這里應用系統(tǒng)上傳數據時所調用Web服務可以來自J2EE的后臺系統(tǒng)。

系統(tǒng)通過調用以上WebService接口函數來與J2EE后臺系統(tǒng)傳輸數據，只要網絡聯(lián)通并且所上傳的地址與數據結構正確，程序就可以得到后臺系統(tǒng)的返回值。應用系統(tǒng)再依據“ResultBean Array”這個返回數組里記載的每個物品“標簽序列號”（TagID）所對應的“序列號標志位”（TagSign）和“生產廠家及貨物標志位”（ProductionSign）的數值，來判斷這次通信是否成功以及其它信息。

最后，應用系統(tǒng)根據返回信息以及業(yè)務需求來進一步對物品標簽信息行進分析和處理。這樣一個RFID本地應用系統(tǒng)通過Web服務上傳標簽數據到后臺系統(tǒng)的整個過程就完成了。

4 結束語

RFID將物理世界與計算機世界集成在一起，還將網絡邊緣的硬件、嵌入式軟件及中間件與企業(yè)應用系統(tǒng)聯(lián)系起來，完成了分布數據向企業(yè)應用的集成，是IT技術的又一次延伸。將WebServices技術應用于RFID系統(tǒng)的已經被人們普遍認同，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展。本文對RFID應用系統(tǒng)中使用Web服務來傳輸數據，實現(xiàn)企業(yè)本地與后臺系統(tǒng)的聯(lián)通做了探討和簡單地實現(xiàn)，這種方法可以用在各種不同的RFID應用系統(tǒng)中，對于互聯(lián)網上的數據傳輸是一種非常有效的解決方案。（來自互聯(lián)網）