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摘 要： RFID中间件的出现，使企业能够充分利用RFID的技术优势，对丰富和完善物流信息化，供应链管理，具有重要意义。在介绍RFID技术及其特点的基础上，针对RFID中间件的系统构成、功能实现和数据传输等关键技术进行分析设计并实现一个基于该中间件开发的供应链防伪系统。
关键词： 射频识别；中间件；防伪；供应链管理
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0220010－02
0 引言
近年来，RFID技术成为了热门的话题，引起了物流和供应链领域的极大关注。全球零售业和制造业的企业为了保持竞争力，正利用RFID技术使其供应链管理及企业运营更有效益。但是，RFID设备与企业现存的应用系统整合工作耗资巨大，因此软件厂商纷纷开发具有弹性的中间件，协助企业通过具有成本效益的方法，将RFID技术整合到企业应用系统中[1]。
本文将介绍RFID技术原理及特点，研究一套针对企业应用的RFID中间件架构以及如何应用中间件开发应用系统，设计并实现一个基于该中间件的供应链防伪系统。
1 RFID技术简介
RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别。它是一种自动识别技术，优点是通过非接触的方式实现远距离快速识别，并可同时识别多个标签，它通过将物品和标签编号建立一一对应的关系，从而达到识别物品的功能。
RFID系统主要有软件和硬件两部分组成：分别包括应用软件和嵌入式软件，用于完成信息采集、识别、加工及传输；硬件部分由标签、天线和阅读器三部分组成，用于完成信息采集和识别。其中标签是信息载体，附在待识别物体的表面，存储目标的信息，如功能特性、性能指标等。阅读器是信息采集设备，负责读取信息和解码。
RFID系统的工作原理[2]：阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号；当标签进入天线的工作区域时产生感应电流，标签获得能量被激活；标签向阅读器发送出自身编码等信息；阅读器接收到来自标签的载波信号对接收的信号进行解调和解码后送至计算机主机进行处理；计算机系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制发出指令信号。
目前广泛流行的条形码技术，随着数据采集的要求不断提高，暴露出种种缺点，例如只能近距离读取静态物体、不能识别移动中的物体、不可以批量读取等。而RFID能够实现非接触动态识别，批量读取且可以工作在恶劣环境。RFID的种种优点以及市场的需求促使得RFID技术逐渐流行并得到广泛应用。
2 RFID中间件介绍
目前RFID技术应用的关键问题是如何使RFID设备连接企业现有的应用系统并保持数据的传递。因此各大软件厂商，如IBM、Oracle、SAP等，纷纷应用成熟的企业中间件技术开发RFID中间件平台。RFID中间件介入前端RFID设备和后端应用程序之间，并与多个Reader和多个后端应用程序连接，以减轻架构与维护的复杂性[3]。它既负责实现与RFID硬件以及配套设备的信息交互和管理，同时作为一个软硬件集成的桥梁，完成与上层复杂应用的信息交换。
本文讨论的RFID中间件是香港大学电子商务研究所开发的RAE中间件[4]。它主要针对企业的RFID应用，提供多种接口与现有系统集成一级开发新应用系统，帮助企业在完成企业应用系统集成时降低费用和时间。
该中间件的系统架构如图1所示，主要分为Edge Module、Event Module、Object Module和Interface Module四部分。Edge Module与RFID设备连接，负责收集RFID阅读器发送过来的信息以及产生事件发送到Event Module。Event Module分两部分，一部分是Event Handler，负责接收Edge Module发送过来的事件，并对其进行过滤处理；另一部分是Event repository，负责存储已经经过过滤处理的事件。Object Module
定义了一系列企业应用的业务对象，并实现具体的业务对象与事件的转换。Interface Module负责与外部企业应用系统交互，主要操作是进行内部数据对象和企业应用系统所需要的数据格式的相互转换。
RFID设备把标签数据发送到Edge Module，Edge Module转换为具体的事件，发送到Edge Module。Edge Module进行过滤、聚合和存储，并传送到Object Module转换为业务对象。上层应用系统有应用需求时，发生XML格式的命令到Interface Module，命令到Object Module获取所需的业务对象进行处理。Interface Module从Object Module获得处理结果并转换为XML格式传送到上层应用系统。
3 供应链防伪系统的设计与实现
随着近几年零售和物流行业信息化的不断深入，如何应用信息技术来实现供应链管理、控制库存、降低成本、提高工作效率已经成为各企业普遍关注的问题。企业一旦缺乏对产品流通、加工、运输、配送等环节进行有效的管理和控制，会导致出现产品误置、送错、出货错误等现象。而RFID技术的种种特点可以实现供应链上自动化信息采集，有效解决控制与跟踪业务流程，减少出错率，防止产品伪造等难题。因此，我们利用RAM中间件设计并实现了一个RFID供应链伪系统。
3.1 概述
该系统是在J2EE平台上实施，采用浏览器/服务器（B/S）模式，以IBM Websphere Application Server作为应用服务器。后台采用Oracle 9i作为数据库，前台采用Eclipse作为开发工具。
系统涉及的业务地点包括生产调度中心、生产基地、中心仓库、营销分公司仓库。生产基地、中心仓库、营销分公司仓库的子系统是处于分布式的状态，有各自的操作流程和用户界面，并通过网络连接生产调度中心的服务器。生产基地、中心仓库、营销分公司仓库的各个门口顶部摆放RFID天线，并连接RFID阅读器，产品的外包装贴有RFID标签。
生产基地主要对产品进行RFID标签关联和出库的业务操作，中心仓库进行对产品入库和出库操作，营销分公司仓库进行对产品入库的业务操作。而生产调度中心通过对生产基地、中心仓库下订单来实现生产的调度，同时对生产基地、中心仓库和营销分公司收集的信息进行分析，提供供应链追踪、防伪报警等多种功能。
3.2 系统架构
基本架构如图2所示，整个系统划分为四个层次：系统层、基础服务层、业务逻辑层和表示层。
1）系统层：是软件系统的基础部分，处于整个软件体系的底层，主要包括操作系统、数据库和包括服务器、普通PC机、RFID阅读器、RFID天线、RFID标签在内的硬件环境。
2）基础服务层：位于系统层之上，其目标是屏蔽底层操作系统、数据库、硬件环境等的差异，将应用中的非功能性需求，如事物、安全、高性能、可扩展性、可管理性和可靠性等纳入到一个一致的、统一的支撑平台。它主要包括用于提供J2EE的核心组件服务的J2EE服务器和RFID中间件。
3）业务逻辑层：从应用的角度来看，对于最上层的应用而言，有着业务应用中的共性需求，如ASN管理、供应链追踪、防伪报警等。因此，有必要通过业务逻辑平层来抽象应用系统的公共模型，实现对上层的应用系统的有效支撑。该层的主要功能包括ASN管理、供应链追踪、防伪报警和消息通讯等。
4）表示层：目标是实现各种具体的业务界面与用户交互，如产品贴标签、产品入库、产品出口、数据管理等。
3.3 数据流向
该系统主要有数据处理、产品贴标签、产品入库、产品出库、供应链追踪和防伪报警等模块。系统数据流示意图如图3所示，描述了系统的主要信息来源流动方向和在系统模块之间的流动情况。
产品贴标签、产品入库、产品出库模块执行业务操作，将操作命令发送给数据处理模块。数据处理模块将操作命令封装为XML数据，发送到RAE中间件。此时，RFID硬件根据RFID阅读器扫描标签的Tag ID，不断提供给RAE中间件。RAE中间件对Tag ID进行过滤处理，把有用的RFID标签信息封装成XML文档数据，发送给数据处理模块。数据处理模块对不同的数据进行分类，封装为不同的业务事件，传递给产品贴标签、产品入库、产品出库等业务操作模块。与此同时，这些业务操作模块将具体的产品状态信息提供给供应链追踪和产品防伪模块。
3.4 关键工作流程
3.4.1 关联标签
关联标签主要是将标签的Tag ID与数据库中产品的具体信息建立关联。在生产基地生产产品时，获取标签的Tag ID，写入货物种类、批次代号、规格型号等信息。与条形码不同的是，条形码号码代表的是某种产品类型，而RFID标签的Tag ID则代表某个产品个体。
3.4.2 出库流程
接到出库通知，根据生产调度中心传送的订单进行出库确认。出库前通过先进先出的算法，以产品的种类、批次入库时间、数量为依据，自动产生此次出库的可选产品个体的Tag ID集合。出库时，通过安装在出库门口RFID阅读器读取经过库门的RFID标签的Tag ID，自动完成出库数据的采集。出库的产品数量和品种必须和拣货单完全匹配。
当出现以下几种情况，系统自动检测并进行报警提示：1）如果该Tag ID并没与任何一个产品个体关联，此时认为该产品为伪造产品。2）当前个体的Tag ID不在可选的Tag ID集合中，此时认为该产品出库错误。当前个体在供应链中的位置并不在此仓库，此时认为该产品为伪造产品。
3.4.3 入库流程
接到入库通知，根据生产调度中心传送的订单进行入库确认，该订单在出库时会生成出库的产品个体的标签集合，该集合明确到哪个产品个体在此订单中，入库时，通过安装在入库门口的RFID阅读器读取经过库门的RFID标签的Tag ID，自动完成入库数据的采集。
当出现以下几种情况下，系统自动检测并进行报警提示：1）当前个体的Tag ID不在出库的Tag ID集合中，此时认为该产品入库错误，可能为伪造产品。2）如果同一Tag ID出现在同一流程的其他订单中，被认为存在伪造产品。3）同一Tag ID在同一入库过程中先后出现两次以上，此时认为存在伪造产品。4）当前个体在供应链中的流通路径异常，不符合正常的流通过程，此时认为该个体为伪造产品。
4 总结
应用RFID中间件，能够将RFID数据采集与业务处理系统分离，使应用系统专注于业务的流程与处理，使得RFID技术能更好的与企业的信息系统无缝集成。RFID供应链防伪系统现已应用于某省盐业的食盐防伪领域，充分利用RFID技术的特点，可以有效发现和预警伪造盐产品，保证盐产品在生产、运输和配送过程数量上的一致性，保证配送的准确性和实时性。该系统基本满足了供应链中产品防伪的需求，产生预期效益，但在功能的丰富和扩展上还有待提高。
参考文献：
[1]R.Whiting.RFID groeth poses a data management challenge. Computing, 26 Feb.2004:29-30. Publisher:VNU Business Publications,UK.
[2]游战清、李苏剑等，无线射频识别技术（RFID）理论与应用，北京：电子工业出版社，2004.11.
[3]Christian Floerkemeier, Matthias Lampe. RFID middleware design-addressing application requirements and RFID constraints. Proceedings Of SOS-EUSAI 2005.
[4]E-Business Technology Institute,http://www.eti.hku.hk.
作者简介：
毛瑞芳（1974-），女，河南省郑州人，讲师，研究方向：网络数据库技术。
关键词： 射频识别；中间件；防伪；供应链管理
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0220010－02
0 引言
近年来，RFID技术成为了热门的话题，引起了物流和供应链领域的极大关注。全球零售业和制造业的企业为了保持竞争力，正利用RFID技术使其供应链管理及企业运营更有效益。但是，RFID设备与企业现存的应用系统整合工作耗资巨大，因此软件厂商纷纷开发具有弹性的中间件，协助企业通过具有成本效益的方法，将RFID技术整合到企业应用系统中[1]。
本文将介绍RFID技术原理及特点，研究一套针对企业应用的RFID中间件架构以及如何应用中间件开发应用系统，设计并实现一个基于该中间件的供应链防伪系统。
1 RFID技术简介
RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别。它是一种自动识别技术，优点是通过非接触的方式实现远距离快速识别，并可同时识别多个标签，它通过将物品和标签编号建立一一对应的关系，从而达到识别物品的功能。
RFID系统主要有软件和硬件两部分组成：分别包括应用软件和嵌入式软件，用于完成信息采集、识别、加工及传输；硬件部分由标签、天线和阅读器三部分组成，用于完成信息采集和识别。其中标签是信息载体，附在待识别物体的表面，存储目标的信息，如功能特性、性能指标等。阅读器是信息采集设备，负责读取信息和解码。
RFID系统的工作原理[2]：阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号；当标签进入天线的工作区域时产生感应电流，标签获得能量被激活；标签向阅读器发送出自身编码等信息；阅读器接收到来自标签的载波信号对接收的信号进行解调和解码后送至计算机主机进行处理；计算机系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制发出指令信号。
目前广泛流行的条形码技术，随着数据采集的要求不断提高，暴露出种种缺点，例如只能近距离读取静态物体、不能识别移动中的物体、不可以批量读取等。而RFID能够实现非接触动态识别，批量读取且可以工作在恶劣环境。RFID的种种优点以及市场的需求促使得RFID技术逐渐流行并得到广泛应用。
2 RFID中间件介绍
目前RFID技术应用的关键问题是如何使RFID设备连接企业现有的应用系统并保持数据的传递。因此各大软件厂商，如IBM、Oracle、SAP等，纷纷应用成熟的企业中间件技术开发RFID中间件平台。RFID中间件介入前端RFID设备和后端应用程序之间，并与多个Reader和多个后端应用程序连接，以减轻架构与维护的复杂性[3]。它既负责实现与RFID硬件以及配套设备的信息交互和管理，同时作为一个软硬件集成的桥梁，完成与上层复杂应用的信息交换。
本文讨论的RFID中间件是香港大学电子商务研究所开发的RAE中间件[4]。它主要针对企业的RFID应用，提供多种接口与现有系统集成一级开发新应用系统，帮助企业在完成企业应用系统集成时降低费用和时间。
该中间件的系统架构如图1所示，主要分为Edge Module、Event Module、Object Module和Interface Module四部分。Edge Module与RFID设备连接，负责收集RFID阅读器发送过来的信息以及产生事件发送到Event Module。Event Module分两部分，一部分是Event Handler，负责接收Edge Module发送过来的事件，并对其进行过滤处理；另一部分是Event repository，负责存储已经经过过滤处理的事件。Object Module
定义了一系列企业应用的业务对象，并实现具体的业务对象与事件的转换。Interface Module负责与外部企业应用系统交互，主要操作是进行内部数据对象和企业应用系统所需要的数据格式的相互转换。
RFID设备把标签数据发送到Edge Module，Edge Module转换为具体的事件，发送到Edge Module。Edge Module进行过滤、聚合和存储，并传送到Object Module转换为业务对象。上层应用系统有应用需求时，发生XML格式的命令到Interface Module，命令到Object Module获取所需的业务对象进行处理。Interface Module从Object Module获得处理结果并转换为XML格式传送到上层应用系统。
3 供应链防伪系统的设计与实现
随着近几年零售和物流行业信息化的不断深入，如何应用信息技术来实现供应链管理、控制库存、降低成本、提高工作效率已经成为各企业普遍关注的问题。企业一旦缺乏对产品流通、加工、运输、配送等环节进行有效的管理和控制，会导致出现产品误置、送错、出货错误等现象。而RFID技术的种种特点可以实现供应链上自动化信息采集，有效解决控制与跟踪业务流程，减少出错率，防止产品伪造等难题。因此，我们利用RAM中间件设计并实现了一个RFID供应链伪系统。
3.1 概述
该系统是在J2EE平台上实施，采用浏览器/服务器（B/S）模式，以IBM Websphere Application Server作为应用服务器。后台采用Oracle 9i作为数据库，前台采用Eclipse作为开发工具。
系统涉及的业务地点包括生产调度中心、生产基地、中心仓库、营销分公司仓库。生产基地、中心仓库、营销分公司仓库的子系统是处于分布式的状态，有各自的操作流程和用户界面，并通过网络连接生产调度中心的服务器。生产基地、中心仓库、营销分公司仓库的各个门口顶部摆放RFID天线，并连接RFID阅读器，产品的外包装贴有RFID标签。
生产基地主要对产品进行RFID标签关联和出库的业务操作，中心仓库进行对产品入库和出库操作，营销分公司仓库进行对产品入库的业务操作。而生产调度中心通过对生产基地、中心仓库下订单来实现生产的调度，同时对生产基地、中心仓库和营销分公司收集的信息进行分析，提供供应链追踪、防伪报警等多种功能。
3.2 系统架构
基本架构如图2所示，整个系统划分为四个层次：系统层、基础服务层、业务逻辑层和表示层。
1）系统层：是软件系统的基础部分，处于整个软件体系的底层，主要包括操作系统、数据库和包括服务器、普通PC机、RFID阅读器、RFID天线、RFID标签在内的硬件环境。
2）基础服务层：位于系统层之上，其目标是屏蔽底层操作系统、数据库、硬件环境等的差异，将应用中的非功能性需求，如事物、安全、高性能、可扩展性、可管理性和可靠性等纳入到一个一致的、统一的支撑平台。它主要包括用于提供J2EE的核心组件服务的J2EE服务器和RFID中间件。
3）业务逻辑层：从应用的角度来看，对于最上层的应用而言，有着业务应用中的共性需求，如ASN管理、供应链追踪、防伪报警等。因此，有必要通过业务逻辑平层来抽象应用系统的公共模型，实现对上层的应用系统的有效支撑。该层的主要功能包括ASN管理、供应链追踪、防伪报警和消息通讯等。
4）表示层：目标是实现各种具体的业务界面与用户交互，如产品贴标签、产品入库、产品出口、数据管理等。
3.3 数据流向
该系统主要有数据处理、产品贴标签、产品入库、产品出库、供应链追踪和防伪报警等模块。系统数据流示意图如图3所示，描述了系统的主要信息来源流动方向和在系统模块之间的流动情况。
产品贴标签、产品入库、产品出库模块执行业务操作，将操作命令发送给数据处理模块。数据处理模块将操作命令封装为XML数据，发送到RAE中间件。此时，RFID硬件根据RFID阅读器扫描标签的Tag ID，不断提供给RAE中间件。RAE中间件对Tag ID进行过滤处理，把有用的RFID标签信息封装成XML文档数据，发送给数据处理模块。数据处理模块对不同的数据进行分类，封装为不同的业务事件，传递给产品贴标签、产品入库、产品出库等业务操作模块。与此同时，这些业务操作模块将具体的产品状态信息提供给供应链追踪和产品防伪模块。
3.4 关键工作流程
3.4.1 关联标签
关联标签主要是将标签的Tag ID与数据库中产品的具体信息建立关联。在生产基地生产产品时，获取标签的Tag ID，写入货物种类、批次代号、规格型号等信息。与条形码不同的是，条形码号码代表的是某种产品类型，而RFID标签的Tag ID则代表某个产品个体。
3.4.2 出库流程
接到出库通知，根据生产调度中心传送的订单进行出库确认。出库前通过先进先出的算法，以产品的种类、批次入库时间、数量为依据，自动产生此次出库的可选产品个体的Tag ID集合。出库时，通过安装在出库门口RFID阅读器读取经过库门的RFID标签的Tag ID，自动完成出库数据的采集。出库的产品数量和品种必须和拣货单完全匹配。
当出现以下几种情况，系统自动检测并进行报警提示：1）如果该Tag ID并没与任何一个产品个体关联，此时认为该产品为伪造产品。2）当前个体的Tag ID不在可选的Tag ID集合中，此时认为该产品出库错误。当前个体在供应链中的位置并不在此仓库，此时认为该产品为伪造产品。
3.4.3 入库流程
接到入库通知，根据生产调度中心传送的订单进行入库确认，该订单在出库时会生成出库的产品个体的标签集合，该集合明确到哪个产品个体在此订单中，入库时，通过安装在入库门口的RFID阅读器读取经过库门的RFID标签的Tag ID，自动完成入库数据的采集。
当出现以下几种情况下，系统自动检测并进行报警提示：1）当前个体的Tag ID不在出库的Tag ID集合中，此时认为该产品入库错误，可能为伪造产品。2）如果同一Tag ID出现在同一流程的其他订单中，被认为存在伪造产品。3）同一Tag ID在同一入库过程中先后出现两次以上，此时认为存在伪造产品。4）当前个体在供应链中的流通路径异常，不符合正常的流通过程，此时认为该个体为伪造产品。
4 总结
应用RFID中间件，能够将RFID数据采集与业务处理系统分离，使应用系统专注于业务的流程与处理，使得RFID技术能更好的与企业的信息系统无缝集成。RFID供应链防伪系统现已应用于某省盐业的食盐防伪领域，充分利用RFID技术的特点，可以有效发现和预警伪造盐产品，保证盐产品在生产、运输和配送过程数量上的一致性，保证配送的准确性和实时性。该系统基本满足了供应链中产品防伪的需求，产生预期效益，但在功能的丰富和扩展上还有待提高。
参考文献：
[1]R.Whiting.RFID groeth poses a data management challenge. Computing, 26 Feb.2004:29-30. Publisher:VNU Business Publications,UK.
[2]游战清、李苏剑等，无线射频识别技术（RFID）理论与应用，北京：电子工业出版社，2004.11.
[3]Christian Floerkemeier, Matthias Lampe. RFID middleware design-addressing application requirements and RFID constraints. Proceedings Of SOS-EUSAI 2005.
[4]E-Business Technology Institute,http://www.eti.hku.hk.
作者简介：
毛瑞芳（1974-），女，河南省郑州人，讲师，研究方向：网络数据库技术。