CN101937514A

CN101937514A - 基于数据库的rfid轻量型中间件及数据交互方法

Info

Publication number: CN101937514A
Application number: CN 200910108416
Authority: CN
Inventors: 麦安迪; 陈伯成; 刘文煌; 王洪洋
Original assignee: Shenzhen Graduate School Tsinghua University
Current assignee: Shenzhen Graduate School Tsinghua University
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2029-06-30
Also published as: CN101937514B

Abstract

一种基于数据库的RFID轻量型中间件，它包括一个临时数据库系统和若干读写器适配器，所述若干读写器适配器均与临时数据库系统连接，它们通过调用与其连接的RFID读写器的API函数提取RFID读写器检测到的标签数据，并且通过调用临时数据库系统的API函数将读到的标签数据写入所述临时数据库系统；还包括至少一个触发器，用于控制所述临时数据库系统将更新数据按指定格式传送给企业管理信息系统的主数据库。本发明还公开了基于上述中间件实现不同物理特性的RFID读写器与企业管理信息系统数据交互的方法。它具有集成处理简单、方便追溯查询、与上级信息系统接口简单、方便加密管理等优点。

Description

基于数据库的RFID轻量型中间件及数据交互方法

技术领域

本发明涉及射频识别(RFID)技术，特别是一种基于数据库功能集成实现的RFID轻量型中间件。

背景技术

RFID是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

RFID系统主要由标签、读写器和介于读写器与企业管理信息系统之间的中间件三部分组成。由于RFID目前尚未有统一的标准，造成了许多RFID厂家生产的设备千差万别，因此，来自不同地方的商品所运用的标签很可能存在差异，它们的读取设备(RFID读写器)也存在差异。而中间件的主要任务是隔离不同读写器因物理特性不同对上级信息系统的影响，对读写器读取的标签数据进行汇集、转换、过滤和计算，减少从读写器传往上级信息系统(企业管理信息系统)的数据量。可见，RFID中间件是衔接硬件设备和企业应用软件的桥梁，在企业应用软件和读写器的数据采集之间扮演着非常重要的角色，可以说RFID中间件是RFID系统的“神经中枢”。

现有的RFID中间件主要是以基础架构为中心的RFID中间件。如，按应用层事件(Application Level Event)规范(简称ALE规范)实现的RFID中间件。这类以基础架构为中心RFID中间件功能齐全，能在多种读写器、多协议环境下工作，但是，由于其规范大而全、包罗万象，内容非常复杂，需要非常专业的技术人员才能实现，而且编程复杂，开发周期长，价格昂贵，不适合中小企业应用。一般中小企业采用的RFID标签和读写器通常都是当时市场常用的几种。

发明内容

鉴于现有RFID中间件存在以上缺陷，本发明的目的是针对中小企业的射频识别(RFID)系统中一般只有几种常用的读写器的特点，提供一种结构简单、易构建、易扩展、方便追溯查询的RFID轻量型中间件。

本发明的设计思想与EPCglobal的大而全、包罗万象的思路不同，它是针对国内实际中小型企业的射频识别(RFID)系统的特点和实际需求，仅对几种常用的读写器编制适配器，采用临时数据库集成的方式构成的一种轻量型RFID中间件，并可以根据实际需求，靠简单的编制给定读写器适配器，扩展该中间件的适用范围。

本发明的具体技术方案如下：一种RFID轻量型中间件，用于不同物理特性的RFID读写器与企业管理信息系统之间的数据交互，它包括一个临时数据库系统和用于从不同物理特性的RFID读写器提取标签数据的若干读写器适配器，所述若干读写器适配器均与临时数据库系统连接，它们通过调用与其连接的RFID读写器的API函数提取RFID读写器检测到的标签数据，并且通过调用临时数据库系统的API函数将读到的标签数据写入所述临时数据库系统；RFID轻量型中间件还包括至少一个触发器，用于控制所述临时数据库系统将更新数据按指定格式传送给企业管理信息系统的主数据库。

其中，在每种RFID读写器较少的情况下，所述临时数据库系统可以是一个临时数据库。在每种RFID读写器较多的情况下，所述临时数据库系统则可以由多个临时数据库按树形拓扑结构或星形拓扑结构连接构成，这样可以对RFID读写器进行分组和分多级处理，如：将同类多个RFID读写器分为一组，每组RFID读写器的数据放入一个临时数据库中，定时将临时数据库中的数据汇总到上一层的临时数据库中。

所述的物理特性包括采用的协议、编程环境、工作频率、生产厂商等。例如：不同物理特性的RFID读写器可以是不同编程环境(如JAVA、VC、C++等)的读写器，也可以是不同协议(如ISO18000-6C、EPCglobal G1 G2、带参数的标签等)的RFID读写器，也可以是不同工作频率(如860M-960M，2.4G等)的读写器，还可以是不同生产厂商(如：摩托罗拉、ALLEN、碧沙等)的读写器。

本发明还提供一种基于上述RFID轻量型中间件实现企业管理信息系统与RFID读写器数据交互的方法，该方法通过配置临时数据库系统，并为不同物理特性的RFID读写器配置不同的读写器适配器，各读写器适配器通过调用与其连接的RFID读写器的API函数，提取该RFID读写器检测到的标签数据，并且通过调用临时数据库系统的API函数将读到的标签数据写入临时数据库系统；再通过触发器控制临时数据库系统将更新数据按指定格式传送给企业管理信息系统的主数据库。

其中，从RFID读写器提取标签数据的过程包括以下步骤：

(1)初始化，获取RFID读写器的IP地址、TCP端口及天线状态；

(2)打开RFID读写器；

(3)创建读标签事件；

(4)设置天线；

(5)从RFID读写器的缓存中读取标签数据；

(6)将读取的标签数据存入临时数据库；

向企业管理信息系统更新数据的过程包括以下步骤：

按照给定的时间间隔对临时数据库中存储的数据作更新数据操作，如有新数据读入，则向企业管理信息系统的主数据库发出传递数据的触发信号；

使用数据库语句、按给定时间间隔过滤并选择更新的数据；

将选择的更新数据转换成指定格式；

将转换后的更新数据发送给企业管理信息系统的主数据库。

本发明采用数据库集成方式将不同RFID读写器的标签数据处理后按指定格式提供给上级信息系统，与现有技术相比，具有以下优点：

1)集成处理简单：各类读写器数据集成部分的处理更加简单，系统结构清楚、可靠，系统更加容易使用和维护，更容易利用现有数据库已有先进技术对复杂情况实现分组、分级处理，方便系统扩展，以提高系统整体的处理和管理的效率。

2)方便追溯查询：可以保留给定时间段内的(如1天)、与RFID系统涉及的所有标签数据和相应读取时间，以方便产品回溯查询。

3)与上级信息系统接口简单：无论读写器的种类增加还是单一种类读写器的数量增加，采用数据库间数据交换的方式即可。这也是本RFID中间件更大的优点：上级信息系统开发的程序根本不需要考虑接口部分的变化，它们只看到有更新时，临时数据库过滤及整理后传输过来的给定格式的数据，这同以往的系统当下面读写器种类或数量发生变化时，以接口部分为起点考虑系统数据管理变化有更方便之处。

4)方便加密管理：由于读取的是第一手数据，直接从读写器中读取出来、且处理过程简单清楚，因此为未来系统加密处理提供了有力的支持。

附图说明

图1为采用轻量型中间件构成的RFID系统结构示意图；

图2为采用树形拓扑结构的临时数据库系统的结构示意图；

图3为采用星形拓扑结构的临时数据库系统的结构示意图

图4为从RFID读写器提取标签数据、以及数据传输流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参照图1，本RFID系统包括：若干RFID读写器1，企业管理信息系统2，一个RFID轻量型中间件3。

若干RFID读写器1可以采用不同物理特性的RFID读写器，如：可以采用不同协议的RFID读写器、或者不同工作频率的RFID读写器、或者不同编程环境的RFID读写器、或者不同生产厂家的RFID读写器等。例如在图1中，读写器-Al是Alien的RFID读写器，读写器-Mo是摩托罗拉的RFID读写器，每个RFID读写器至少配置一个天线。显然，采用相同物理特性的RFID读写器也是可以的。

企业管理信息系统2具有：主数据库21，商品管理模块22，实时监控模块23。其中，主数据库21用于存储RFID轻量型中间件3定时传来的更新数据。商品管理模块22调用主数据库21实现对商品的查询、统计、管理等。实时监控模块23与所述RFID轻量型中间件3的临时数据库系统31连接，对RFID阅读过程实时监控。需要说明的是，上述的企业管理信息系统2只是一个实施例，并不是限制本发明RFID轻量型中间件只能应用于它，企业管理信息系统2的组成和功能可以根据需要灵活配置，但其中的主数据库21是与本发明轻量型中间件进行数据交互的必要条件。

RFID轻量型中间件3包括一个临时数据库系统31和用于从不同物理特性的RFID读写器1提取标签数据的若干读写器适配器32，所述若干读写器适配器32均与临时数据库系统31连接，它们通过调用与其连接的RFID读写器1的API函数提取RFID读写器1检测到的标签数据，并且通过调用临时数据库系统31的API函数将读到的标签数据写入所述临时数据库系统31；RFID轻量型中间件3还包括至少一个触发器，用于控制所述临时数据库系统31将更新数据按指定格式传送给企业管理信息系统2的主数据库21。

图1所示实施例中，临时数据库系统31由一个临时数据库构成，临时数据库采用MySQL数据库，MySQL数据库提供多种编程语言的接口，包括PHP，VB，VC到Java等语言都支持。

除此之外，本发明还提供了由多个临时数据库构成临时数据库系统31的技术方案，以适应RFID读写器较多的系统。具体方案如下：参见图2，所述临时数据库系统31包括若干临时数据库311、312、313，它们按树形拓扑结构连接，其中，底层的所有临时数据库311按照RFID读写器的物理特性分类后、分别与对应类别的读写器适配器连接；顶层的临时数据库313用于向企业管理信息系统的主数据库定时传送更新数据；临时数据库311在触发器的控制下，定时将其更新数据传给与其连接的上一层的临时数据库312，临时数据库312在触发器的控制下，定时将其更新数据传给与其连接的上一层的临时数据库313。本发明并不限定为三层的树形拓扑，根据需要也可以做灵活选择两层或多层的树形拓扑。

参见图3，另外一种实施方案是：所述临时数据库系统31包括若干临时数据库311、313，它们按星形拓扑结构连接，其中，底层的所有临时数据库311按照RFID读写器的物理特性分类后、分别与对应类别的读写器适配器连接；顶层的临时数据库313用于向企业管理信息系统的主数据库定时传送更新数据；临时数据库311在触发器的控制下，定时将其更新数据传给与其连接的上一层的临时数据库313。

RFID轻量型中间件3进一步还可以包括加密模块，所述若干读写器适配器1提取的标签数据经过该加密模块加密后，再写入所述临时数据库系统31。对于由多个临时数据库构成的临时数据库系统31，数据加密过程可在数据写入底层的数据库311前完成，也可以在写入顶层的数据库313前完成，也可以在写入中间层的数据库312前完成。加入加密模块后，在将更新数据上传给企业管理信息系统2的主数据库21时，可以将数据解密后再上传。

RFID轻量型中间件3的临时数据库系统31会依设定将存入的数据保存一段时间(如一天)，在这段时间内可以对先前的标签检测记录进行追溯查询。另外，RFID轻量型中间件3进一步还可以包括数据备份接口，用于将给定时间段内存入所述临时数据库系统31的所有标签数据以及它们相应的读取时间备份至外部存储器，以便实现更长时间的追溯查询。

作为一种优选实施方式，临时数据库系统31可以包括数据管理模块、数据更新模块、编码转换模块和冗余过滤模块。其中，数据管理模块用于控制接收所有读到的标签数据，按输入时间顺序排序，并按设定时间对数据进行外部备份。数据更新模块用于按照给定的时间间隔对临时数据库中存储的数据作更新数据操作，如有新数据读入，则向企业管理信息系统的主数据库发出传递数据的触发信号，实现所述触发器的功能。编码转换模块用于识别不同标签数据的协议或与参数混合的代码格式并转换成指定格式。冗余过滤模块用于通过数据库语句、按给定时间间隔过滤并选择更新的数据。该优选实施方式借用了数据库管理的优点，将编码转换、冗余过滤、数据管理都通过临时数据库系统31实现。需要说明的是，上述只是本发明优选的一种实施方式，临时数据库系统31也可以不包括上述模块中的一种、几种或全部，例如：冗余过滤模块、编码转换模块也可以用独立于临时数据库系统31的单独模块实现；触发器也可以采用定时触发的方式，控制临时数据库系统31定时(如每隔n秒)上传更新数据；对数据的外部备份，也可以采用触发器控制定时(如下班后或系统空闲时间)实现，或者由人工实现。

上述优选实施方式中，临时数据库系统31通过数据库语句从大量重复的更新数据中选择需要的更新数据，传送给企业管理信息系统2的主数据库21，实现冗余过滤。冗余过滤包括滤除同一标签被多次阅读产生的重复数据，以及滤除不应被阅读的标签数据，以减少传向企业管理信息系统2的数据量。采用数据库语句实现冗余过滤是本发明的特点之一，但本发明并不限定一定采用该过滤方法，也可以采用单独的过滤模块通过过滤算法实现冗余过滤。

编码转换是通过识别不同协议的数据(如对96位Tag ID和2byte的温度信息的识别，对EPC标准标签的6C协议信息的识别等)，并根据给定要求对几种协议类型的编码进行转换。上述优选实施方式中，编码转换在临时数据库系统31中实现，实际应用中，还可以在读写器适配器1中完成，也可以由单独的一个模块完成，具体的编码转换方法属公知常识，此处不再叙述。

下表是实验中连续2秒内RFID轻量型中间件提取的三类读写器读到的代码和参数内容，其中，ALN表示alien，Moto表示摩托罗拉，BISA表示碧沙；碧沙带传感器有源RFID测量的温度为25.90C°。

本发明实现企业管理信息系统与RFID读写器进行数据交互的方法，它通过配置临时数据库系统31，并为不同物理特性的RFID读写器1配置不同的读写器适配器32，各读写器适配器32通过调用与其连接的RFID读写器1的API函数，提取该RFID读写器1检测到的标签数据，并且通过调用临时数据库系统31的API函数将读到的标签数据写入临时数据库系统31；再通过触发器控制临时数据库系统31将更新数据按指定格式传送给企业管理信息系统2的主数据库21。其中，

参照图4，从RFID读写器提取标签数据的过程包括以下步骤(图4中虚横线上方部分)：

(1)初始化，获取RFID读写器的IP地址、TCP端口及天线状态；

(2)打开RFID读写器，打开成功时执行步骤(3)，如果不成功则打印错误信息；

(3)创建读标签事件；

(4)设置天线；

(5)从RFID读写器的缓存中读取标签数据；

(6)将读取的标签数据存入临时数据库；

向企业管理信息系统更新数据的过程包括以下步骤(图4中虚横线下方部分)：

使用数据库语句、按给定时间间隔过滤并选择更新的数据；

将选择的更新数据转换成指定格式；

将转换后的更新数据发送给企业管理信息系统的主数据库。

上述的数据交互方法进一步还可以包括数据加密步骤，所述数据加密步骤可在所述临时数据库系统31的任何一层实现，如：可以在数据写入图2所示底层的数据库311前完成，也可以在写入图2所示顶层的数据库313前完成，或者是在写入中间层的数据库312前完成。

上述RFID轻量型中间件的设计思想与EPCglobal的大而全、包罗万象的思路不同，它是针对国内实际中小型企业的实际需求，仅对几种常用的读写器编制适配器，与临时数据库系统构成的一种轻量型RFID中间件，它采用了数据库集成的方式，针对常用读写器设置适配器，具有安全、稳定、方便开发和管理等优点。同时其扩展方便，根据实际需求，靠简单的编制给定读写器适配器，即可扩展该中间件的适用范围。例如：发明人已经产品化的一个RFID轻量型中间件能够直接支持将多个摩托罗拉读写器XR440、ALLEN读写器9800及9780、碧沙有源RFID读写器内的ISO18000-6C及EPCglobal G1 G2标签和包含2字节参数的96位数据读取到Windows环境下MySQL临时数据库中。如果需要将读写器读取范围扩展到以上读写器的其它类型、或对给定的更多种类读写器进行读写，用户只需要根据相应读写器厂商提供的应用程序接口(Application Programming Interface，API)编写或请开发公司编写相应的读写器适配器即可。

Claims

1.一种基于数据库的RFID轻量型中间件，用于不同物理特性的RFID读写器与企业管理信息系统之间的数据交互，其特征在于：

包括一个临时数据库系统和用于从不同物理特性的RFID读写器提取标签数据的若干读写器适配器，所述若干读写器适配器均与临时数据库系统连接，它们通过调用与其连接的RFID读写器的API函数提取RFID读写器检测到的标签数据，并且通过调用临时数据库系统的API函数将读到的标签数据写入所述临时数据库系统；

还包括至少一个触发器，用于控制所述临时数据库系统将更新数据按指定格式传送给企业管理信息系统的主数据库。

2.如权利要求1所述的RFID轻量型中间件，其特征在于：进一步还包括加密模块，所述若干读写器适配器提取的标签数据经过该加密模块加密后，再写入所述临时数据库系统。

3.如权利要求1所述的RFID轻量型中间件，其特征在于：所述临时数据库系统包括数据管理模块、数据更新模块、编码转换模块和冗余过滤模块，

数据管理模块用于控制接收所有读到的标签数据，按输入时间顺序排序，并按设定时间对数据进行外部备份；

数据更新模块用于按照给定的时间间隔对临时数据库中存储的数据作更新数据操作，如有新数据读入，则向企业管理信息系统的主数据库发出传递数据的触发信号，实现所述触发器的功能；

编码转换模块用于识别不同标签数据的协议或与参数混合的代码格式并转换成指定格式；

冗余过滤模块用于通过数据库语句、按给定时间间隔过滤并选择更新的数据。

4.如权利要求1所述的RFID轻量型中间件，其特征在于：进一步还包括数据备份接口，用于将给定时间段内存入所述临时数据库系统的所有标签数据以及它们相应的读取时间备份至外部存储器，以便追溯查询。

5.如权利要求1所述的RFID轻量型中间件，其特征在于：所述临时数据库系统包括一个临时数据库。

6.如权利要求1所述的RFID轻量型中间件，其特征在于：所述临时数据库系统包括若干临时数据库，它们按树形拓扑结构或星形拓扑结构连接构成，其中，底层的所有临时数据库按照RFID读写器的物理特性分类后、分别与对应类别的读写器适配器连接；顶层的临时数据库用于向企业管理信息系统的主数据库定时传送更新数据；每个临时数据库均在触发器的控制下，定时将其更新数据传给与其连接的上一层的临时数据库。

7.如权利要求6所述的RFID轻量型中间件，其特征在于，所述的RFID读写器的物理特性包括下列至少一种：采用的协议、编程环境、工作频率、生产厂商。

8.一种实现企业管理信息系统与RFID读写器数据交互的方法，其特征在于：设置临时数据库系统，并为不同物理特性的RFID读写器配置不同的读写器适配器，各读写器适配器通过调用与其连接的RFID读写器的API函数，提取该RFID读写器检测到的标签数据，并且通过调用临时数据库系统的API函数将读到的标签数据写入临时数据库系统；再通过触发器控制临时数据库系统将更新数据按指定格式传送给企业管理信息系统的主数据库。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：

从RFID读写器提取标签数据的过程包括以下步骤：

(1)初始化，获取RFID读写器的IP地址、TCP端口及天线状态；

(2)打开RFID读写器；

(3)创建读标签事件；

(4)设置天线；

(5)从RFID读写器的缓存中读取标签数据；

(6)将读取的标签数据存入临时数据库；

向企业管理信息系统更新数据的过程包括以下步骤：

使用数据库语句、按给定时间间隔过滤并选择更新的数据；

将选择的更新数据转换成指定格式；

将转换后的更新数据发送给企业管理信息系统的主数据库。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：还包括数据加密步骤，所述数据加密步骤可在所述临时数据库系统的任何一层实现。