CN102184584A - 物联网环境下一种基于射频识别的智能门禁开发方法 - Google Patents

Abstract

物联网环境下一种基于射频识别的智能门禁开发方法是一种基于RFID的软件开发技术解决方法。主要用于解决智能门禁开发过程的效率和系统执行效率，实现一种动态模块加载机制方法，它应具有如下特征：整个系统的开发过程中，所有的模块都是有一定的生存期；各个模块通过动态的加载机制，整个生命周期中其形态不断发生改变，功能也不断的变化。所加载的内容是不断变化的，但是其中的加载机制却一直伴随着系统。整个系统因为加载机制的存在，使得高层，中间层，底层之间变的更为紧凑，且执行效率更高。

Description

物联网环境下一种基于射频识别的智能门禁开发方法

技术领域

本发明是一种基于RFID的软件开发技术解决方法。用于解决在RFID的软件开发中的问题，属于软件工程学技术领域。

背景技术

射频识别(RFID)技术是自动识别技术在无线电技术方面的具体应用与发展。RFID技术采用半导体芯片存储数据，通过射频信号，完成阅读器和存储芯片之间非接触数据交互。该技术对物体识别速度快，识别的目标多和非接触识别等特点，而且可靠性高、保密性强、方便快捷，被认为是21世纪最有发展前途的信息技术之一。RFID技术以工作频段可分为：低频(LF)，高频(HF)，超高频(UHF)和微波(MW)等类型；以工作方式可分为主动、半主动和被动3种方式。

RFID系统由阅读器、标签和RFID软件系统3部分组合而成。在应用时，只需将标签安置在物体表面，通过阅读器可在相隔一定距离上自动识别物品。阅读器通过射频信号与RFID标签进行信息交互，读取内标签中所存储的有关物品数据，提交数据给RFID软件系统。RFID软件系统根据内置规则对信息进行加工处理，识别物品。由于它的自动化程度高、处理速度快、准确性高，已被广泛应用于众多行业。

智能门禁系统是一种新型现代化安全管理系统，集自动识别技术和现代安全管理措施为一体，涉及电子、机械、光学、计算机技术、通讯技术、生物技术等诸多新技术。门禁系统通过在建筑物内的主要管理区、出入口、电梯厅、设备控制中心机房、贵重物品的库房等重要部门的通道口安装门磁、电控锁或控制器、读卡器等控制装置，由计算机或管理人员在中心控制室监控，能够对各通道口的位置、通行对象及通行时间、方向等进行实时控制或设定程序控制，从而实现对出入口的控制。门禁系统常规由门禁控制器、门禁读卡器、卡片、电控锁、门禁软件、电源和相关门禁应用设备几部分组成。

由于只能门禁的广泛应用，也越来越需要良好的开发框架，使得智能门禁能够更好的投入应用中。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种智能门禁的开发框架以及开发的流程，用于解决RFID的开发困难问题，结构混乱的问题。并且本发明可以有效的提高了软件执行的效率，并且降低了软件开发的成本。

技术方案：本发明是一种智能门禁开发的方案，可以应用于现有的RFID的软件开发平台，也可以根据这样的方法开发新的RFID应用软件。本发明通过将策略引入到RFID智能门禁的开发中，其目标是通过功能简单的策略的组合来构建功能复杂的智能门禁系统，降低了开发RFID的安全风险和成本。

方法流程：

RFID智能门禁系统开发方法所包含的步骤：

步骤1).进行需求分析，确定该智能门禁系统所需要的动作，RFID所需要的功能模块，包括控制人员流动，标签卡处理，用户数据处理等应用，确定系统的方案；

步骤2).将步骤1中得到的高层方案进行分解和归纳，生成较低层表示的动作接口，为各个应用模块定义动作内容以及所需要的参数；

步骤3).依赖于步骤2)所得到的结果，将较高层的应用功能分解成颗粒更小的函数接口模块，为应用层提供可靠的接口；

步骤4).根据中间件框架代码作为运行平台，将步骤3)产生的中间层接口颗粒翻译实际的硬件操作，将这个函数模块应用到实际的应用，控制读卡器的字符串输入输出，以及对数据库的读写等；

步骤5).为了验证模块的运行效率，对集成移动中间件框架代码和低层代码进行测试，测试的内容，不仅是包括功能的实现，还包括执行的效率；

步骤6).根据5)的执行效果，有些模块在某些应用并不需要，所以通过测试结果，确定某些模块的，增加智能门禁的执行效率；

步骤7).通过分析，启用动态加载模块，决定了在完成功能时，是否需要加入这个模块，从而减少内存消耗，同样可以增加执行效率；

步骤8).为了加快加载的速度，智能门禁系统保存模块加载表，使系统能够快速的响应；

RFID智能门禁的开发过程具体如下：

步骤一：制定描述性语言的高层模型。首先要根据需要完成任务需求，用习惯性语言来描述智能门禁系统的功能，选择类似于“if........then........”这样的语法形式。然后将高层的功能进行细分和归纳，将含义相同或类似的条件/行动归纳为一条条件颗粒/行动颗粒，这样所得到的是粒度较大的、高层形式表示的智能门禁系统应用，包括标签卡管理，人员管理等。

步骤二：将高层功能转化成中间层接口模块。高层的动作取决于智能门禁系统需求分析，低层的策略表示取决于编程语言的细节。而中间层是独立于高层应用和低层编码实现的表示，使用中间层策略开发RFID智能门禁系统，可以向下屏蔽低层不同硬件平台，并向上屏蔽不同的高层应用。中间层的特征是将高层描述的动作分解为功能更加具体、粒度更加细小的中间层颗粒。

步骤三：将中间层模块转换成底层的硬件操作。低层动作是面向特定设备，基于特定语言，执行底层的硬件操作。中间层需要将其模块再次分解，分解成不同的底层操作，再将这些底层操作组合成一条相互独立的操作。高层应用代码通常依赖于中间层模块的实现细节，由中间层可以映射出多种依赖于不同硬件平台的低层操作。

步骤四：在确定了方案后，需要进行不停的测试，确定在智能门禁系统中各个功能在实现的时候，所需要的中间层模块，并确定中间层所需要底层模块。将模块加载策略加入到中间件框架代码中，形成功能特定的中间层模块加载机制，这种方法适用于RFID平台上进行开发。所有低层模块的加载策略也直接加入到中间层中，保证中间层的执行效率，中间层在执行环境中将根据当前状态和动态的选择和载入所需的策略。

有益效果：本发明方法提出了基于RFID的智能门禁开发方法，以及开发过程中动态模块加载机制。本发明在中间层中加入模块加载机制，具有如下一些显著优点，都是目前其它移动中间件及其开发方法所不具备的：

(1)提供了上下层之间的快速交互：目前中间层与上下层的交互较少，往往将所有的模块都加入，是的结构变得庞大，影响了执行的效率。而在这个发明中，引入了加载机制表，可以有效的选择所需要的接口，并保存了所需加载机制表提高了加载的速度。

(2)提高应用开发的抽象性：该方法具有高度的抽象能力，并且可以从高层应用到底层硬件保持功能上的一致性。一方面，在生成实际应用时，可以直接在高层通过管理、高层模块加载机制来定制应用，屏蔽了复杂的低层代码实现；另一方面，可以通过将标准的中间层映射成不同平台相应的低层平台代码，降低不同平台所带来的开发困难。

(3)功能的细分和开发难度降低：通过系统的分析，需要将应用层的功能进行细分成中间层模块，并且将中间层再次细划分成底层硬件操作。在细分的过程中，结构更为清晰，并是的模块间的独立性提高。同时，开发出来的接口可以很方便的被复用于各种功能的中间层，极大的提升了代码的可复用性。

(4)动态加载和改变加载模块：在实现不同的功能时，使用不同模块组合动态的生成不同功能，去完成各种各样的任务。高层加载机制和底层加载机制可以通过更新方案来动态的增加或删减自身的所需的模块，极大的提高了软件系统的灵活性。

附图说明

图1是RFID智能门禁系统开发过程流程图。

图2是RFID智能门禁系统的结构体系。

具体实施方式

本发明中的方案定义为：构成RFID中间件，并指导智能门禁整个生命周期的方法和规则。图1给出了使用智能门禁系统的整个过程。在这个过程中，外在的表现形态是发生变化的，但其内在的实质是不变的。方案的形态主要有高层、中间层、低层3个层次的变化，与RFID中间件的形成过程紧密关联。

用RFID的中间件来实现RFID的控制，为了能够安全，便捷的被高层使用，所以在RFID中间层中，需要严格定义其接口，保持接口间的相互独立性，以及能够保证中间层的高效性。我们首先将中间层的动作分为以下几类：

读写器控制：主要是对读写器一些属性的控制，包括读写器的频率，距离等

数据输入输出及其控制：数据的安全的输入输出，并且对标签有一定的控制机制。

在中间层提供了接口后，门禁系统就可以应用调用中间层接口完成，控制RFID的读写。

体系结构：

图2给出了典型的RFID智能门禁开发的体系结构，具有模块加载的特征。该体系结构具有：高层应用模块，高层模块加载机制，中间层，底层模块加载机制，底层硬件操作模块。

下面给出这几个模块的具体说明：

高层应用模块：主要是应对面向系统的应用，展现RFID系统的主要功能模块，这些功能可以应用到实际的系统，而这些模块需要中间层接口的支持。

高层模块加载机制：由于在执行高层功能模块的时候，虽然需要运用中间层模块，但是并不需要全部加载所有模块，所以高层模块加载机制是用于动态的加载中间层接口，提高系统的运行效率。并且为了提高加载的速度，在该机制中存在着加载表，记录运行某些高层模块时所需要的中间层接口。

中间层：中间层的主要目的将高层映射成底层的硬件操作，所以在中间层中需要考虑到高层以及底层的特点，良好的设计中间层接口，提高软件的独立性。

底层模块加载机制：与高层模块加载机制一样，底层模块加载机制也是为了提高系统的运行效率，动态的加载模块，而其效率主要是侧重于减少内存空间。

底层硬件操作模块：底层的模块则是对RFID读写器的操作模块，包括对智能标签的读写。

在开发基于RFID智能门禁系统时具体实施方案为：

(1)开发人员根据需求分析初步的智能门禁高层功能(总体设计)；

(2)开发人员将整个门禁系统归纳和分解生成功能具体、细小的功能颗粒，以高层应用的形式表示(详细设计)；

(3)开发人员将高层颗粒分解生成粒度更加细小、功能更加具体的中间层形式的功能应用颗粒，实现系统的简单应用，同时存储各高层应用执行时所需要中间模块信息；

(4)确定了高层功能所需要的中间层函数接口，将这些加载信息存入高层加载机制模型中，用于提高加载速度；

(5)根据智能门禁系统应用，确定中间层接口的生存时间，便于系统加载层能够动态的删除和加入中间层接口库；

(6)通过测试，完善和优化高层加载机制层，更快速的调用中间层，进一步提高系统的运行速度；

(7)在中间层中确定接口，不仅要能够很好的与高层应用进行契合，同时要考虑到中间各个接口间的相互关系，减少代码和功能的冗余，提高智能门禁系统的运行效率。

(8)将中间层的接口进行分解和细化，形成不同的具体的RFID硬件操作，并这些硬件操作在进行归纳，确定相互底层硬件接口模块。

(9)该步骤中需要明确智能门禁中间层各个模块所需要的底层硬件操作模块，以及底层模块生存的时间

(10)需要优化底层硬件操作模块加载机制，需要对智能门禁中间层调用底层操作进行测试。最后形成比较完成的系统架构。

Claims (2)

1.一种物联网环境下基于射频识别的智能门禁开发方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤1).进行需求分析，确定该智能门禁系统所需要的动作，RFID所需要的功能模块，包括控制人员流动，标签卡处理，用户数据处理等应用，确定系统的方案；

步骤2).将步骤1中得到的高层方案进行分解和归纳，生成较低层表示的动作接口，为各个应用模块定义动作内容以及所需要的参数；

步骤3).依赖于步骤2)所得到的结果，将较高层的应用功能分解成颗粒更小的函数接口模块，为应用层提供可靠的接口；

步骤4).根据中间件框架代码作为运行平台，将步骤3)产生的中间层接口颗粒翻译实际的硬件操作，将这个函数模块应用到实际的应用，控制读卡器的字符串输入输出，以及对数据库的读写；

步骤5).为了验证模块的运行效率，对集成移动中间件框架代码和低层代码进行测试，测试的内容，不仅是包括功能的实现，还包括执行的效率；

步骤6).根据5)的执行效果，有些模块在某些应用并不需要，所以通过测试结果，确定某些模块的，增加智能门禁的执行效率；

步骤7).通过分析，启用动态加载模块，决定了在完成功能时，是否需要加入这个模块，从而减少内存消耗，同样可以增加执行效率；

步骤8).为了加快加载的速度，智能门禁系统保存模块加载表，使系统能够快速的响应；

2.根据权利要求1所述的物联网环境下基于射频识别的智能门禁开发方法，其特征在于智能门禁的开发方法具体如下：

步骤一：制定描述性语言的高层模型：首先要根据需要完成任务需求，用习惯性语言来描述智能门禁系统的功能，选择类似于“if……..then……..”这样的语法形式；然后将高层的功能进行细分和归纳，将含义相同或类似的条件/行动归纳为一条条件颗粒/行动颗粒，这样所得到的是粒度较大的、高层形式表示的智能门禁系统应用，包括标签卡管理，人员管理，

步骤二：将高层功能转化成中间层接口模块：高层的动作取决于智能门禁系统需求分析，低层的策略表示取决于编程语言的细节；而中间层是独立于高层应用和低层编码实现的表示，使用中间层策略开发RFID智能门禁系统，可以向下屏蔽低层不同硬件平台，并向上屏蔽不同的高层应用；中间层的特征是将高层描述的动作分解为功能更加具体、粒度更加细小的中间层颗粒；

步骤三：将中间层模块转换成底层的硬件操作：低层动作是面向特定设备，基于特定语言，执行底层的硬件操作，中间层需要将其模块再次分解，分解成不同的底层操作，再将这些底层操作组合成一条相互独立的操作，高层应用代码通常依赖于中间层模块的实现细节，由中间层可以映射出多种依赖于不同硬件平台的低层操作：

步骤四：在确定了方案后，需要进行不停的测试，确定在智能门禁系统中各个功能在实现的时候，所需要的中间层模块，并确定中间层所需要底层模块。将模块加载策略加入到中间件框架代码中，形成功能特定的中间层模块加载机制，这种方法适用于RFID平台上进行开发，所有低层模块的加载策略也直接加入到中间层中，保证中间层的执行效率，中间层在执行环境中将根据当前状态和动态的选择和载入所需的策略。

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