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摘 要 本文提出将RFID技术应用在校园实验管理系统中，系统实现实验设备的管理、实验室信息及课程信息的推送，方便了老师的实验教学和管理工作，帮助学生对实验室环境的熟悉、对实验设备的认识、以及对实验课程的了解，以实现实验室的现代化管理和使用。
关键词 射频识别；全球电子产品码；中间件；管理系统；物联网；应用级别事件
中图分类号：TP315 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）24-0019-02
1 RFID概述
RFID技术来自于无线广播技术和雷达技术的结合，其最早的应用甚至可以追溯到第二次世界大战期间，用于战争中敌我信号的识别，这是RFID最早期在军事方面的崭露头角。20世纪70年代末期，RFID技术逐步开始应用于民用商业方面。到了20世纪80年代，RFID技术已经广泛活跃在全世界的各个领域，门禁管理、物流管理、油井监控、智能巡检等，都可以看到它的身影。
在与传统的条形码识别技术相比下，我们可以明显的看到RFID技术的优势：所有物品标识唯一、可以重复使用、识别扫描迅速且可以穿透扫描、体积小、易封装、不易被污染、数据存储容量大、安全性高等。这无疑为RFID技术提供了更加广阔的应用场景。
通常情况下，RFID系统由三部分组成，即：电子标签、读写器和信息管理系统。其中电子标签包含天线及芯片两部分，每个电子标签的芯片内都含有为其分配的唯一的识别码，主要用来保存标签编码等规范格式的电子数据信息，在日常生产生活过程中，电子标签通常会通过各种手段依附在待识别物品上与其绑定来标识该物品；读写器是可以在不接触的情况下实现信息数据读取和写入标签芯片的设备，它是通过网络与其他计算机系统进行通信，实现对绑定在待识别物品上的标签信息的获取，并进行解码、识别以及管理；信息管理系统主要对获取的数据信息进行存储和管理，并且可以对标签进行读写控制。
在实际应用过程中，阅读器通过其天线发送射频信号，绑定在待识别物品上的标签在跟随物体逐渐靠近阅读器，并进入阅读器发送射频信号的覆盖范围时，会接收到阅读器发送的射频信号，此时，绑定在待识别物品上的标签会将储存在芯片中的信息经由其内部的天线再以射频信号的形式发送出去。当阅读器接收到标签返回的射频信号后，开始进行解调和解码，然后将标签返回的信息通过接口传送给上位机。
2 RFID与EPCglobal
20世纪90年代末，RFID技术的应用领域开始逐步扩大，不同的RFID设备和系统间需要相互兼容，一个统一的RFID技术标准开始成为日渐重要和迫切的需求，由此，EPCglobal（全球电子产品码协会）在火线诞生了。
3 系统设计
系统按照功能划分为8个模块：RFID设备接入模块、RFID设备管理模块、编解码模块、RFID数据处理模块、EPC-IS信息服务模块、系统综合管理模块、高层应用接口模块以及数据库管理模块具体的功能划分如下。
图2 RFID中间件系统功能模块图
1）RFID设备接入模块：实现RFID阅读器与上位机的连接。
2）RFID设备管理模块：对RFID阅读器和标签进行管理，实现。
3）设备编解码管理模块：在不同标准的RFID 设备接入系统时对其数据进行编解码处理。
4）ALE数据处理模块：获取阅读器传送的标签信息数据，根据一定的规则对获取的数据进行过滤，最后就将过滤后的数据存入数据库；用户定制需要的信息报告，系统根据用户的定制需求，将用户需要的信息以约定的形式进行报告。
5）EPC-IS信息服务模块：EPCglobal的网络服务，方便各个合作方通过网络交换EPC数据信息。
6）系统综合管理模块：对用户区分权限进行管理，提供模块的管理。
7）高层应用接口模块：对用户提供应用接口，方便系统功能的扩展。
8）数据库管理模块：提供数据库的更新、查询等管理功能。
4 功能模块举例
4.1 设备管理模块
图3 设备管理模块图
该模块提供RFID设备的各种管理功能，主要包括：阅读器的添加和删除、获取、设置和重置、启动、关闭以及重启；还可以查看阅读器的清单，显示各个阅读器状态，修改阅读器的参数以及显示读取的标签信息。
4.2 ALE数据处理模块
图4 EPC-IS信息服务模块图
EPC-IS信息服务模块主要进行EPC事件的处理，包括ECspec的定制和取消、订阅和退订，单次订阅和退订pool，单次定制和取消immediate，获取和查看，以及ECreportspec的添加和编辑、查看。
图5为用户进行EPC事件定制、订阅、退订和取消的基本流程。首先，用户向middleware发送定制ECSpec的请求，用来通知middleware高层应用所需要的EPC事件数据以及数据的Report形式，正常情况下，middleware会对该请求作出响应；接下来，用户需要向middleware发送该ECSpec的订阅请求，用来通知middleware生成的report应该发送到什么地方；此时，在middleware已经完成ECSpec的定制和订阅的情况下，当阅读器上报标签数据，middleware会根据已经定制订阅成功的ECSpec的要求，生成ECReport并发送到正确的目的地。如此每次阅读器上报标签数据时，middleware都会根据定制订阅的ECSpec继续生成和发送ECReport，直至用户主动退订该ECSpec，当完全不需要这样的report时，也可以通过发送ECSpec取消，来请求通知middleware删除该ECSpec。
4.3 系统综合管理模块
图6 系统综合管理模块图
系统综合管理模块将通过封装基本的OSGi操作指令，为用户提供友好的操作界面而不必进行指令输入就可以方便而美观得进行Bundle的查看、安装、卸载、更新、启动和停止。
5 结束语
本文基于现有的RFID技术，结合校园智能管理应用的需求，提出将RFID技术应用于校园实验演示系统，改进了传统高等教育院校实验室设备管理方面的劣势，打破了实验室及实验课程介绍“网上浏览”或只能采取“宣传板、宣传栏、宣传报”的模式，实现了实验室及实验课程介绍的实时推送，极大的方便了老师和学生的教学工作和课程学习。RFID技术是物联网存在和发展的重要依赖技术之一，将RFID技术应用于校园实验演示系统只是物联网融合进高等教育院校的应用之一，实现大学甚至中小学的高智能化和信息化管理和教学，合理管理和控制校内的软硬件设施，在校园安全、师生健康、生活便利、信息化教学、设备和人员管理等方面实现质的突破。实现高等教育及中小学教育的全面普及，为更多的人群提供各种知识的共享，开放教育资源，造福社会。
参考文献
[1]李宝山.基于无源射频识别技术校园智能管理平台的设计[J].包头钢铁学院学报，2006，25（4）：347-351.
[2]王立宏，王曙燕.基于射频识别技术的超市管理系统[J].西安邮电学院学报，2012，17（3）：73-77.
[3]何福贵.基于OSGi的RFID服务架构的研究[D].2008，06.
[4]陈皓.基于OSGi的医疗流程系统的设计与实现[D].2008，04.
[5]陈丽华.RFID中间件设计与关键技术的研究[D].2006，06.
[6]黎鹏.基于OSGi框架的RFID中间件系统的设计与实现[D].2010，12.
关键词 射频识别；全球电子产品码；中间件；管理系统；物联网；应用级别事件
中图分类号：TP315 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）24-0019-02
1 RFID概述
RFID技术来自于无线广播技术和雷达技术的结合，其最早的应用甚至可以追溯到第二次世界大战期间，用于战争中敌我信号的识别，这是RFID最早期在军事方面的崭露头角。20世纪70年代末期，RFID技术逐步开始应用于民用商业方面。到了20世纪80年代，RFID技术已经广泛活跃在全世界的各个领域，门禁管理、物流管理、油井监控、智能巡检等，都可以看到它的身影。
在与传统的条形码识别技术相比下，我们可以明显的看到RFID技术的优势：所有物品标识唯一、可以重复使用、识别扫描迅速且可以穿透扫描、体积小、易封装、不易被污染、数据存储容量大、安全性高等。这无疑为RFID技术提供了更加广阔的应用场景。
通常情况下，RFID系统由三部分组成，即：电子标签、读写器和信息管理系统。其中电子标签包含天线及芯片两部分，每个电子标签的芯片内都含有为其分配的唯一的识别码，主要用来保存标签编码等规范格式的电子数据信息，在日常生产生活过程中，电子标签通常会通过各种手段依附在待识别物品上与其绑定来标识该物品；读写器是可以在不接触的情况下实现信息数据读取和写入标签芯片的设备，它是通过网络与其他计算机系统进行通信，实现对绑定在待识别物品上的标签信息的获取，并进行解码、识别以及管理；信息管理系统主要对获取的数据信息进行存储和管理，并且可以对标签进行读写控制。
在实际应用过程中，阅读器通过其天线发送射频信号，绑定在待识别物品上的标签在跟随物体逐渐靠近阅读器，并进入阅读器发送射频信号的覆盖范围时，会接收到阅读器发送的射频信号，此时，绑定在待识别物品上的标签会将储存在芯片中的信息经由其内部的天线再以射频信号的形式发送出去。当阅读器接收到标签返回的射频信号后，开始进行解调和解码，然后将标签返回的信息通过接口传送给上位机。
2 RFID与EPCglobal
20世纪90年代末，RFID技术的应用领域开始逐步扩大，不同的RFID设备和系统间需要相互兼容，一个统一的RFID技术标准开始成为日渐重要和迫切的需求，由此，EPCglobal（全球电子产品码协会）在火线诞生了。
3 系统设计
系统按照功能划分为8个模块：RFID设备接入模块、RFID设备管理模块、编解码模块、RFID数据处理模块、EPC-IS信息服务模块、系统综合管理模块、高层应用接口模块以及数据库管理模块具体的功能划分如下。
图2 RFID中间件系统功能模块图
1）RFID设备接入模块：实现RFID阅读器与上位机的连接。
2）RFID设备管理模块：对RFID阅读器和标签进行管理，实现。
3）设备编解码管理模块：在不同标准的RFID 设备接入系统时对其数据进行编解码处理。
4）ALE数据处理模块：获取阅读器传送的标签信息数据，根据一定的规则对获取的数据进行过滤，最后就将过滤后的数据存入数据库；用户定制需要的信息报告，系统根据用户的定制需求，将用户需要的信息以约定的形式进行报告。
5）EPC-IS信息服务模块：EPCglobal的网络服务，方便各个合作方通过网络交换EPC数据信息。
6）系统综合管理模块：对用户区分权限进行管理，提供模块的管理。
7）高层应用接口模块：对用户提供应用接口，方便系统功能的扩展。
8）数据库管理模块：提供数据库的更新、查询等管理功能。
4 功能模块举例
4.1 设备管理模块
图3 设备管理模块图
该模块提供RFID设备的各种管理功能，主要包括：阅读器的添加和删除、获取、设置和重置、启动、关闭以及重启；还可以查看阅读器的清单，显示各个阅读器状态，修改阅读器的参数以及显示读取的标签信息。
4.2 ALE数据处理模块
图4 EPC-IS信息服务模块图
EPC-IS信息服务模块主要进行EPC事件的处理，包括ECspec的定制和取消、订阅和退订，单次订阅和退订pool，单次定制和取消immediate，获取和查看，以及ECreportspec的添加和编辑、查看。
图5为用户进行EPC事件定制、订阅、退订和取消的基本流程。首先，用户向middleware发送定制ECSpec的请求，用来通知middleware高层应用所需要的EPC事件数据以及数据的Report形式，正常情况下，middleware会对该请求作出响应；接下来，用户需要向middleware发送该ECSpec的订阅请求，用来通知middleware生成的report应该发送到什么地方；此时，在middleware已经完成ECSpec的定制和订阅的情况下，当阅读器上报标签数据，middleware会根据已经定制订阅成功的ECSpec的要求，生成ECReport并发送到正确的目的地。如此每次阅读器上报标签数据时，middleware都会根据定制订阅的ECSpec继续生成和发送ECReport，直至用户主动退订该ECSpec，当完全不需要这样的report时，也可以通过发送ECSpec取消，来请求通知middleware删除该ECSpec。
4.3 系统综合管理模块
图6 系统综合管理模块图
系统综合管理模块将通过封装基本的OSGi操作指令，为用户提供友好的操作界面而不必进行指令输入就可以方便而美观得进行Bundle的查看、安装、卸载、更新、启动和停止。
5 结束语
本文基于现有的RFID技术，结合校园智能管理应用的需求，提出将RFID技术应用于校园实验演示系统，改进了传统高等教育院校实验室设备管理方面的劣势，打破了实验室及实验课程介绍“网上浏览”或只能采取“宣传板、宣传栏、宣传报”的模式，实现了实验室及实验课程介绍的实时推送，极大的方便了老师和学生的教学工作和课程学习。RFID技术是物联网存在和发展的重要依赖技术之一，将RFID技术应用于校园实验演示系统只是物联网融合进高等教育院校的应用之一，实现大学甚至中小学的高智能化和信息化管理和教学，合理管理和控制校内的软硬件设施，在校园安全、师生健康、生活便利、信息化教学、设备和人员管理等方面实现质的突破。实现高等教育及中小学教育的全面普及，为更多的人群提供各种知识的共享，开放教育资源，造福社会。
参考文献
[1]李宝山.基于无源射频识别技术校园智能管理平台的设计[J].包头钢铁学院学报，2006，25（4）：347-351.
[2]王立宏，王曙燕.基于射频识别技术的超市管理系统[J].西安邮电学院学报，2012，17（3）：73-77.
[3]何福贵.基于OSGi的RFID服务架构的研究[D].2008，06.
[4]陈皓.基于OSGi的医疗流程系统的设计与实现[D].2008，04.
[5]陈丽华.RFID中间件设计与关键技术的研究[D].2006，06.
[6]黎鹏.基于OSGi框架的RFID中间件系统的设计与实现[D].2010，12.