CN101344931A - Rfid一体化机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了RFID一体化机，集成RFID读写器、控制器和中间件，能灵活安装，快速应用到现有业务中。其技术方案为：该一体化机包括：读写模块，包括RFID读写器及RF天线，读写器通过RF天线发送射频信号，识读标签数据或将用户数据写入标签；中间件平台模块包括：RFID服务器模块，完成数据的收集与处理：应用系统服务器模块，将RFID服务器模块处理后的标识数据转换成后台软件可处理的式样；驱动模块，配置中间件平台的硬件并使其正常工作；数据库模块，用于存储服务器处理过的用户数据；控制模块，接收中间件平台模块或外部设备的指令，完成整体系统的控制，包括供电管理、读写器数据通道管理、多个读写器之间的协调和组网。本发明应用于RFID读写设备的领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种RFID(射频识别)设备，尤其涉及一种集成RFID读写器、控制器和RFID中间件的一体化机。
背景技术
传统的RFID(射频识别)应用中，独立的RFID读写器通过RF天线与标签(Tag)进行通信，将获取的标签数据通过专用接口连接到计算机系统中。该数据所包含的产品信息无法直接反映出来，需要通过RFID中间件对其加工处理之后才能被上层运行于计算机系统的RFID中间件平台对数据进行整理、过滤、翻译等工作，并结合实际业务形成可供不同应用程序使用的有效数据。
RFID中间件扮演RFID标签和应用程序之间的中介角色，从应用程序端使用中间件所提供一组通用的应用程序接口(API)，即能连到RFID读写器，读取RFID标签数据。这样一来，即使存储RFID标签情报的数据库软件或后端应用程序增加或改由其他软件取代，或者读写RFID读写器种类增加等情况发生时，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。RFID中间件是一种面向消息的中间件(Message-Oriented Middleware，MOM)，信息(Information)是以消息(Message)的形式，从一个程序传送到另一个或多个程序。信息可以以异步(Asynchronous)的方式传送，所以传送者不必等待回应。面向消息的中间件包含的功能不仅是传递(Passing)信息，还必须包括解译数据、安全性、数据广播、错误恢复、定位网络资源、找出符合成本的路径、消息与要求的优先次序以及延伸的除错工具等服务。
在实际应用中，中间件平台通常安装于机房的服务器上，而读写器安装于识读RFID标签的现场，两者采用RS232或RS485连接。由于两者通常距离较远，且读写器安装位置变化较大，因此对于安装布线有一定困难，且有数据传输速率低、可靠性较差、不利于联网等缺点。单独的读写器也不利于系统控制，故障几率较大。此外，由于通用的中间件平台可能面对各种读写器，需要针对不同的读写器进行不同的配置，增加了工程维护的难度。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种RFID一体化机，集成了RFID读写器、控制器和中间件，能灵活安装，快速应用到现有业务流程中。
本发明的技术方案为：本发明提出了一种RFID一体化机，包括：
读写模块，包括至少一个RFID读写器以及至少一个RF天线，该些读写器通过该些RF天线发送射频信号，识读标签数据或将用户数据写入标签；
中间件平台模块，进一步包括：
RFID服务器模块，完成数据的收集与处理：
应用系统服务器模块，将该RFID服务器模块处理后的标识数据转换成后台软件可处理的式样；
驱动模块，主要用于配置中间件平台的相关硬件并使其正常工作；
数据库模块，主要用于存储服务器处理过的用户数据；
控制模块，接收中间件平台模块或外部设备的指令，完成整体系统的控制，包括供电管理、读写器数据通道管理、多个读写器之间的协调和组网。
上述的RFID一体化机，其中，该RFID服务器模块进一步包括：
驱动管理单元，提供该些RFID读写器的通讯协议和连接方式；
设备管理单元，管理该些RFID读写器的硬件特性和访问模式；
iSCSI单元，提供iSCSI标准的数据传输接口；
数据处理单元，进一步包括：
数据采集单元，对该读写模块采集的数据进行汇总，通过用户定义的标签数据格式进行采集和整理；
数据预处理单元，通过对该用户定义的标签数据格式在底层过滤掉无效、重复的数据，同时对该些采集到的数据依据该应用系统服务器模块定义的逻辑进行编辑，将原始、无序或者加密的数据进行重新组合以形成该应用系统服务器模块可用的数据格式；
信息指派单元，对数据的信息流转进行指派，将采集到的数据传递至该应用系统服务器模块，并通过该应用系统服务器模块中转以递交至后台系统；
应用系统服务器通信接口单元，通过通讯协议标准与应用系统服务器模块进行数据交互并获得指令。
上述的RFID一体化机，其中，该应用系统服务器模块进一步包括：
RFID服务器接口单元，包括：
RFID服务器管理单元，管理至少一个RFID服务器模块，支持分布式应用以为多台RFID服务器提供统一的服务接口；
RFID服务器通讯单元，通过通讯协议标准与RFID服务器模块进行数据交互并发出指令；
数据服务单元，包括：
数据解析单元，根据EPC标准的编码结构定义进行数据过滤，通过XML文件描述自定义的标签结构来实现对用户自定义的标签数据的按字段解析；
流程定义单元，进行流程的自助编辑以实现流程的用户自定义功能；
数据批处理单元，从RFID服务器模块获取数据，进行过滤和解析，并调用外部接口和数据库对数据进行处理后提供给上层应用系统；
数据分发单元，定义数据流转路径，对相关数据进行分发，指定数据的存储位置、流转过程以及目的地；
XML数据交换单元，当应用系统服务器模块与RFID服务器模块中的数据进行交互时提供数据转换功能，支撑业务逻辑定义和业务扩展；
EPC服务单元，提供EPC服务以支持编码标准和结构，进行EPC编码与EAN.UCC编码之间的转换；
ONS服务单元，提供本地ONS接口、ONS解算以及公共ONS接口；
报表统计单元，提供日志和统计报表；
远程管理单元，采用BS架构提供远程管理和维护；
数据库接口单元，提供与数据库的连接接口；
应用程序接口单元，实现与外接的应用系统的整合。
上述的RFID一体化机，其中，该读写模块中的RFID读写器的工作频段包括125KHz、13.56MHz、915MHz和2.4GHz，支持的协议包括ISO14443、ISO15693、ISO18000和EPC C0/1。
上述的RFID一体化机，其中，该读写器包括射频收发单元、数字/模拟转换单元、数字信号处理单元和通信单元。
上述的RFID一体化机，其中，该控制模块是一个嵌入式的计算机/微控制器系统，包括主控制器、主存储器、系统总线、总线接口、显示接口、数据传输接口、控制输出接口和电源管理接口，其中数据传输接口完成读写器与中间件平台模块的数据交互和传递，控制输出接口完成对控制命令的转换和翻译。
上述的RFID一体化机，其中，该中间件平台模块是一种面向消息的中间件，信息以消息方式在不同的程序之间传送，且该些信息是以异步方式传送。
上述的RFID一体化机，其中，该RFID服务器模块和该应用系统服务器模块之间以以太网或者无线网连接。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明通过集成RFID读写器、控制器和中间件平台，使终端执行RFID阅读器功能，即时向用户传递准确的产品信息，可以提高对产品的信任，创造价值。同时亦能满足未来RFID应用中的数据全球同步协调以及数据安全性方面的要求。能为企业提供快速建设的RFID技术，且不需要专业IT工程人员来维护的一体化系统。本发明还能与企业的业务流程充分整合，立即显现RFID技术带来的效益。
附图说明
图1是本发明的RFID一体化机的较佳实施例的结构图。
图2是本发明的中间件平台模块中RFID服务器模块的较佳实施例的框图。
图3是本发明的中间件平台模块中应用系统服务器模块的较佳实施例的框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1示出了本发明的RFID一体化机的较佳实施例的结构，请参见图1，一体化机包括读写模块10、控制模块20和中间件平台模块30三部分。其中读写模块10由多个RFID读写器101和多个RF天线102构成，这些RFID读写器101通过这些天线102发送射频信号，识读标签数据或将用户数据写入标签。每个RFID读写器101可以连接一个以上的RF天线102。RFID读写器101包括射频收发单元、数字/模拟转换单元、数字信号处理单元和通信单元(未图示)，支持125KHz、13.56MHz、915MHz、2.4GHz等多频段，支持ISO14443A/B、ISO15693、ISO18000-6B、EPC C0/1等多协议。
控制模块20是一个嵌入式的计算机/微控制器系统，包括主控制器201、主存储器202、系统总线203、总线接口204、显示接口205、数据传输接口206、控制输出接口207和电源管理接口208，其中数据传输接口206完成RFID读写器101与中间件平台模块30的数据交互和传递，控制输出接口207完成对控制命令的转换和翻译。控制模块20接收中间件平台模块30或外部设备的指令，完成系统的整体控制，包括供电管理、读写器数据通道管理以及多个读写器之间的协调和组网。
中间件平台模块30完成数据管理与集成，负责对多个RFID读写器数据的实时准确采集、存储与备份，实现上下游共享信息，保证数据来源、可信度以及安全性，提供实时事务调度与并发控制、不同应用系统的接入等。中间件平台模块30是一种面向消息的中间件，信息以消息方式在不同程序之间传送，且这些信息是以异步方式来传送的。中间件平台模块30主要包括：RFID服务器模块301、应用系统服务器模块302、驱动模块303和数据库模块304。驱动模块303主要用于配置中间件平台的相关硬件并使其正常工作，数据库模块304存储用于存储服务器处理过的各种用户数据以及其他有关数据。
从架构上来看，中间件平台模块30分为三个层次：底部的硬件设备管理层次用来管理与设定各种不同的阅读器设备；中间的是数据处理层次，包括标识数据的处理流程，能让企业的商业流程更容易在软件中实现；最上层的是应用系统服务器接口，其中包括XML的数据交换模块。当RFID服务器模块301有许多数据需要保存于应用系统服务器模块302或者应用系统服务器模块302必须将某些数据提供给RFID服务器模块301时，XML数据交换模块就会提供数据交换的转换功能。另外，应用系统服务器模块302能控制与管理多个RFID服务器模块301。对于企业的未来RFID系统的开展性而言，提供了多层架构的灵活性，不论未来企业增加多少RFID服务器，其运作不受影响。若是底层有新的设备需要增加或新的标识要加入，都只在底层处理然后再送入中间层的接口。同样的道理，企业如要增加新的商业流程，只需要增加中间层次的功能而不会影响其他层次的运作。
RFID服务器模块301包含多层级的软件模块，将各种不同模块的功能置入三个层级，对未来的技术改变或扩展均能发挥模块与接口的标准化。对系统开发而言，模块的增加或减少，以及对模块的可读性与扩展性是有帮助的。对于RFID服务器模块301和应用系统服务器模块302而言，是采用分布式的网络功能。在RFID服务器与应用系统服务器之间结合目前广泛运用的以太网(Ethernet LAN)或无线网(Wireless LAN)。这种网络配置并不会增加太多的企业网络设备成本，同时增加了传输的效率和地理的分布面。此外，不论是低频、高频或者超高频的读卡器设备，均需要结合在RFID服务器中，并且提供数据处理模块统一的接口标准，进而完成RFID数据的处理。
图2示出了RFID服务器模块的原理，请参见图2，RFID服务器模块主要包括：驱动管理单元40、设备管理单元41、iSCSI(Internet Small Computer System Interface互联网小型计算机系统接口)单元42、数据处理单元43和应用系统服务器通信接口单元44。其中驱动管理单元40提供所有的RFID读写器的通讯协议和连接方式，兼容各种RFID读写设备。设备管理单元41能够管理多种读写设备，管理这些读写设备不同的硬件特性和访问模式。由于RFID服务器模块需要存储大量数据，包括需要进行上传与下载的本地数据、系统日志、设备日志等，需要为数据的存储准备大容量的存储设备，因此iSCSI单元42为RFID服务器模块提供iSCSI接口标准，使得大型存储设备的使用成为可能。
数据处理单元43包括数据采集单元431、数据预处理单元432和信息指派单元433。数据采集单元431对读写模块10采集的数据进行汇总，通过用户定义的标签数据格式进行采集和整理。数据预处理单元432对采集到的数据进行预处理，过滤掉无效且重复的数据，主要通过对用户定义的标签数据格式在底层过滤掉无效的数据，保证读写模块10获取的数据是有效且是不重复的。同时，数据预处理单元432对采集到的数据根据应用系统服务器模块302定义的逻辑进行编辑，将原始、无序或者加密的数据进行重新组合以形成应用系统服务器模块可用的数据格式。信息指派单元403对数据的信息流转进行指派，将采集到的数据传递至应用系统服务器模块302，并通过应用系统服务器模块302中转以递交至后台系统。
应用系统服务器通信接口单元44通过通讯协议标准使RFID服务器模块301与应用系统服务器模块302进行数据交互并获得指令。由于系统是采用分布式架构，也即一台应用系统服务器可以通过相应的通讯协议标准管理多台RFID服务器，每一台RFID服务器都遵循该标准与应用系统服务器进行数据交互并获得指令。RFID服务器将自动下载用户通过应用系统服务器上的可视化流程编辑所定义的工作流程，并更新相应功能。
应用系统服务器模块302提供后台软件的数据交换：RFID服务器模块301完成数据收集与处理后，将数据传送至后台软件中，此时应用系统服务器302发挥数据交换的功能，将标识数据转换成后台软件可处理的式样。应用系统服务器模块302还保存RFID服务器模块301上的设备设定参数，当某个RFID服务器模块301产生问题且无法继续操作后，应用系统服务器302提供这个RFID服务器模块的所有设定参数。
图3示出了应用系统服务器模块的原理，请参见图3。应用系统服务器模块302包括：RFID服务器接口单元50、数据服务单元51、远程管理单元52、数据库接口单元53和应用程序接口单元54。其中RFID服务器接口单元50包括RFID服务器通讯单元501和RFID服务器管理单元502，RFID服务器通讯单元501通过通讯协议标准与RFID服务器模块301进行数据交互并发出指令，RFID服务器管理单元502管理至少一个RFID服务器模块，支持分布式应用，为多台RFID服务器提供统一的服务接口。
数据服务单元51包括：数据解析单元510、流程定义单元511、数据批处理单元512、数据分发单元513、XML数据交换单元514、EPC(电子产品代码，ElectronicProduct Code)服务单元515、ONS(对象名称解析服务，Object Name Service)服务单元516和报表统计单元517。数据解析单元510根据EPC标准的编码结构定义进行数据过滤，通过XML文件描述自定义的标签结构来实现对用户自定义的标签数据的按字段解析，对标签数据的校验精确到bit。流程定义单元511基于系统提供的图形化流程编辑器，用户进行流程的自助编辑以实现流程的用户自定义功能，具有极强的可用性和便利性。数据批处理单元512从RFID服务器获取数据，进行过滤和解析，并调用外部接口和数据库对数据进行处理，通过交互接口提供给上层应用系统。数据分发单元513定义数据流转路径，对相关数据进行分发，指定数据的存储位置、流转过程以及目的地，为上层应用的数据来源及其及时性和准确性提供保证。XML数据交换单元514负责在应用系统服务器模块302与RFID服务器模块301中的数据进行交互的情况下提供数据转换功能，支撑业务逻辑定义和业务扩展。EPC服务单元515提供不同标准的数据转换，提供EPC服务以支持编码标准和结构，进行EPC编码与EAN.UCC编码之间的转换。ONS服务单元516提供本地ONS接口、ONS解算以及公共ONS接口。报表统计单元517提供日志和统计报表。
远程管理单元52采用BS架构提供远程管理和维护，数据库接口单元53提供与数据库模块304的连接接口，应用程序接口单元54实现与外接的应用系统的整合。
本发明存在如下的技术亮点：(1)采用集中和分布相结合的架构理念：采用一台应用服务器管理多台RFID服务器的方式，RFID服务器具有分布式应用的优点，满足RFID项目硬件设备多，环境复杂的特点。应用服务器集中所有的业务控制，并支持远程控制、更新和维护，大大节省项目后期的维护和更新成本；(2)良好的开放性，无论是面向底层硬件的RFID服务器和面向最终用户的应用系统服务器都具有良好的开放性，提供简易的二次开发接口，并提供图形化流程设计和开发模板，使得更多的集成厂商能够在该平台上扩展应用；(3)支持多平台，采用XML架构，便于定义业务逻辑和业务扩展；(4)支持WWW方式设置；(5)提供详细的日志和各类报表。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
Claims (8)
1一种RFID一体化机，包括：
读写模块，包括至少一个RFID读写器以及至少一个RF天线，该些读写器通过该些RF天线发送射频信号，识读标签数据或将用户数据写入标签；
中间件平台模块，进一步包括：
RFID服务器模块，完成数据的收集与处理：
应用系统服务器模块，将该RFID服务器模块处理后的标识数据转换成后台软件可处理的式样；
驱动模块，主要用于配置中间件平台的相关硬件并使其正常工作；
数据库模块，主要用于存储服务器处理过的用户数据；
控制模块，接收中间件平台模块或外部设备的指令，完成整体系统的控制，包括供电管理、读写器数据通道管理、多个读写器之间的协调和组网。
2根据权利要求1所述的RFID一体化机，其特征在于，该RFID服务器模块进一步包括：
驱动管理单元，提供该些RFID读写器的通讯协议和连接方式；
设备管理单元，管理该些RFID读写器的硬件特性和访问模式；
iSCSI单元，提供iSCSI标准的数据传输接口；
数据处理单元，进一步包括：
数据采集单元，对该读写模块采集的数据进行汇总，通过用户定义的标签数据格式进行采集和整理；
数据预处理单元，通过对该用户定义的标签数据格式在底层过滤掉无效、重复的数据，同时对该些采集到的数据依据该应用系统服务器模块定义的逻辑进行编辑，将原始、无序或者加密的数据进行重新组合以形成该应用系统服务器模块可用的数据格式；
信息指派单元，对数据的信息流转进行指派，将采集到的数据传递至该应用系统服务器模块，并通过该应用系统服务器模块中转以递交至后台系统；
应用系统服务器通信接口单元，通过通讯协议标准与应用系统服务器模块进行数据交互并获得指令。
3根据权利要求1所述的RFID一体化机，其特征在于，该应用系统服务器模块进一步包括：
RFID服务器接口单元，包括：
RFID服务器管理单元，管理至少一个RFID服务器模块，支持分布式应用以为多台RFID服务器提供统一的服务接口；
RFID服务器通讯单元，通过通讯协议标准与RFID服务器模块进行数据交互并发出指令；
数据服务单元，包括：
数据解析单元，根据EPC标准的编码结构定义进行数据过滤，通过XML文件描述自定义的标签结构来实现对用户自定义的标签数据的按字段解析；
流程定义单元，进行流程的自助编辑以实现流程的用户自定义功能；
数据批处理单元，从RFID服务器模块获取数据，进行过滤和解析，并调用外部接口和数据库对数据进行处理后提供给上层应用系统；
数据分发单元，定义数据流转路径，对相关数据进行分发，指定数据的存储位置、流转过程以及目的地；
XML数据交换单元，当应用系统服务器模块与RFID服务器模块中的数据进行交互时提供数据转换功能，支撑业务逻辑定义和业务扩展；
EPC服务单元，提供EPC服务以支持编码标准和结构，进行EPC编码与EAN.UCC编码之间的转换；
ONS服务单元，提供本地ONS接口、ONS解算以及公共ONS接口；
报表统计单元，提供日志和统计报表；
远程管理单元，采用BS架构提供远程管理和维护；
数据库接口单元，提供与数据库的连接接口；
应用程序接口单元，实现与外接的应用系统的整合。
4根据权利要求1所述的RFID一体化机，其特征在于，该读写模块中的RFID读写器的工作频段包括125KHz、13.56MHz、915MHz和2.4GHz，支持的协议包括ISO14443、ISO15693、ISO18000和EPC C0/1。
5根据权利要求1所述的RFID一体化机，其特征在于，该读写器包括射频收发单元、数字/模拟转换单元、数字信号处理单元和通信单元。
6根据权利要求1所述的RFID一体化机，其特征在于，该控制模块是一个嵌入式的计算机/微控制器系统，包括主控制器、主存储器、系统总线、总线接口、显示接口、数据传输接口、控制输出接口和电源管理接口，其中数据传输接口完成读写器与中间件平台模块的数据交互和传递，控制输出接口完成对控制命令的转换和翻译。
7根据权利要求1所述的RFID一体化机，其特征在于，该中间件平台模块是一种面向消息的中间件，信息以消息方式在不同的程序之间传送，且该些信息是以异步方式传送。
8根据权利要求1所述的RFID一体化机，其特征在于，该RFID服务器模块和该应用系统服务器模块之间以以太网或者无线网连接。
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