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摘要：随着物联网应用规模的不断扩大，相关技术也获得发展。RFID是物联网核心技术，本文阐述了物联网体系架构和RFID系统组成，并结合仓储管理系统和工业生产物流管理系统的设计对有关问题进行了探讨。
关键词：RFID架构；物联网；组网设计
物联网（The Internet of things）即“物物相连的互联网”，是借助射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）、红外感应器、全球定位系统（GPS等）、激光扫描器等设备，根据相关协议，将各种物品与互联网相连，通过信息交换和通讯，对这些物品进行智能识别、定位、跟踪、监控和管理，这样的一种网络[1，2]。RFID作为物联网的核心技术，是物品身份自动识别的基础，也可以说是物品之间彼此“交流”的“耳喉”，所以它的作用非常重要。但我们应该明白物联网是非常庞大、复杂、多样的系统，涉及的技术很多，本文仅就基于RFID架构的物联网组网设计进行探讨。
1 物联网体系架构与PFID系统组成
1.1 物联网体系架构
物联网的体系架构可以分成4个层：感知层、网络层、管理层和应用层。感知层是沟通物理世界和信息世界的桥梁，包括RFID、GPS、传感器、智能设备等构成的传感通信网络。网络层的作用是将下一层（感知层）数据接入互联网并供上一层（管理层）使用，由互联网、移动通信网、局域网等组成。管理层的作用是在高性能计算机和大容量存储技术支持下对大规模数据进行高效组织和管理，以便为再上一层的应用层提供智能支持，内容包括数据中心、搜索引擎、智能决策、信息安全、数据挖掘等。应用层是物联网的应用领域，例如智能家居、智能物流、智能交通、工业监控、智能电网、绿色建筑、智能城市等。
1.2 RFID系统组成
RFID系统由阅读器（读写器）、电子标签（智能标签）、中间件、应用程序等组成。阅读器是RFID的信息控制和处理中心，由射频接口、逻辑控制单元、天线等组成，作用是与电子标签进行通信，并接受主机指令。电子标签由IC芯片、无线通信天线制成的微型标签组成，是RFID的数据载体。中间件是联系RFID标签和应用程序的纽带，属于独立的系统软件或服务程序，作用包括阅读器协调控制、数据过滤及处理、数据路由与集成、进程管理等。目前，RFID已不局限于小规模、“孤岛式”的应用，而是成为网络架构体系，以适应物联网大规模、多样性、分布式、智能化的应用特点[3]。
2基于RFID架构的物联网组网设计应用
2.1 基于RFID的仓储管理系统设计
2.1.1 业务流程
仓储管理主要业务流程包括入库、盘点、出库。入库流程为仓管员接受入库指令后，根据物品情况选择出库，确定时间、地点、人员、设备，在待检区由RFID阅读器读取物品信息，检查信息无误后通知装卸人员和设备到指定位置，然后核定库位标签信息，无误后卸货，完成后更新数据库。盘点流程为根据盘点计划选择仓库、库区，生成盘点清单，进入库区控制RFID阅读器读取数据，并上传至信息系统。出库流程为接受出库指令，制定出库计划和出库单，并由装卸设备终端下载，至指定位置核实标签，系统确认后货物送至自动分拣，核定标签信息后，包装及封口，出库口扫描货物信息，无误后装车，并更新系统和标签内数据。
2.1.2 系统架构
系统架构采用B/S与C/S结合方式，在仓储业务内部采用C/S结构，而在仓储管理系统与外部信息交互以及公共信息查询和发布方面采用B/S结构，这样做的目的是C/S结构安全性更好，而B/S结构操作更为方便。
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2.1.3 中间件设计
RFID系统分为公共服务和企业内部两部分，前者包括根节点ONS（对象名称服务）、企业应用授权管理、标签服务发放和企业授权管理，后者由本地ONS、应用系统、标签数据存储、中间件、阅读器管理等组成。中间件的作用是将标签数据分组、过滤处理后上报应用系统。首先，将中间件模块划分为报告上传协议、应用程序接口模块、阅读器通信模块和中间件核心业务逻辑处理模块。然后采用门面模式对系统内外进行隔离，通过状态模式模拟协议规则状态，采用策略模式切换报告上传、下发方式。利用ActiveRPTord组件作为访问数据库的中间件，并利用xml配置文件的Attribute方式进行映射，以及使用HQL进行查询。
2.1.4 硬件设备
硬件设备包括安装在各环节的EPC射频识别系统、固定式RFID阅读器、手持终端、耳机、控制计算机、无线路由器等。其中EPC射频识别系统由采用EPC编码的电子标签、阅读器和计算机系统组成，手持终端可实现无线连接、语音播放、RFID识别等功能。
2.2 基于RFID的工业生产物流管理系统设计
2.2.1 需求分析
某金属管材业务需求包括管坯收货、卸车扫描、入原料库、出原料库、管坯/管材上生产线、管坯/管材下生产线、管材入成品库、写库位标签、管材盘点、管材出库/发运、制作车辆标签、管材出库确认等。系统功能需求包括生产订单管理、生产物流跟踪管理和库存管理。系统性能需求包括并发数与数据量需求、业务响应时间需求以及其他需求。
2.2.2 总体架构设计
总体架构采用B/S模式，并分为数据访问层、业务逻辑层、表现层3层。数据访问层负责业务数据与数据库的交互。业务逻辑层由业务实体层、业务规则层、业务外观层3部分组成，业务实体层用来根据业务需要构造实体层并对实体进行操作，业务规则层用来组织和实现各种业务规则，业务外观层用来对业务规则层任务进行整合。表现层包括服务层和用户表现层，前者用来为其他系统的访问提供接口和服务，后者提供系统界面和用户数据校验功能。
2.2.3 系统开发模式
系统开发采用B/S与C/S结合方式，设备二级系统通讯功能模块采用C/S结构，其余模块都采用B/S结构。B/S结构维护简便，但响应速度较慢，用于客户端与服务器的连接存在不足，所以采用C/S结构。
2.2.4 物理层设计
硬件包括服务器、客户终端机、射频无线基站、手持终端、条码打印等，网络采用光缆和五类线连接终端。2台数据服务器采用热备方式，并应用Oracle RAC技术实现负载均衡。
2.2.5 功能设计
根据生产订单管理、生产物流跟踪管理和库存管理需求进行功能设计，这里重点讨论一下标签的设计。标签包括条码标签、库位标签、车辆标签，金属管材和发运单采用打印条码标签，而库位和车辆采用超高频RFID标签，可以远距离识别。在仓库大门安装固定式RFID阅读器，并设置红外检测装置。当车辆接近仓库大门，红外设备检测到车辆后，发送指令给RFID阅读器，使其读取标签。手持终端可读取条码和电子标签信息，并支持wifi传输。
3 结语
物联网被称为计算机、互联网之后的第三次信息技术革命，近10年来已引起高度关注，然而实际应用仍显缓慢，其中一个重要原因是其与实体经济的联系不够紧密，但这种情况正在改变，迫于全球气候变化和化石能量的日渐枯竭，智能电网、绿色建筑以及产业转型升级的步伐加快，物联网大规模推广和应用为期不远了。
参考文献：
[1]史治博.基于RFID技术的仓储管理系统设计[D].苏州：苏州大学，2013.
[2]俞磊，陆阳，邱述威，等.融合RFID和WSN的药品流通物联网模型[J].电子测量与仪器学报，2013，27（7）：624-632.
[3]何轩.RFID网络化架构设计与关键技术研究[D].上海：上海交通大学软件学院，2013.
论文作者:黎伟勇
论文发表刊物:《基层建设》2016年4期
论文发表时间:2016/6/13
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