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基于IBM RFID 中间件的图书管理系统构建
作者：李秀霞
来源：现代电子技术
日期：2009-08-14 10:02:13
摘要：目前世界上已有数百家图书馆应用了这一技术。但是RFID设备与图书管理系统之间的整合耗费大且技术复杂，使多数图书馆对应用RFID技术采取了谨慎的态度。近年来，一些大型的软件公司，如IBM、Sun、Microsoft等，都推出了支持RFID技术的中间件，解决了技术和成本两方面的问题，为RFID技术在图书管理系统中的应用开辟了一片新的天地。本文利用IBM RFID中间件给构建了一种利用RFID技术的图书管理系统。
引言
无线射频识别技术即RFID(Ridio Frequency Identification)技术，是采用无线射频方式进行非接触通信，以达到识别并交互数据的一种快速识别技术。其基本硬件组成包括电子标签、天线和阅读器。RFID系统的工作原理是：当电子标签进入由天线激活的RF区域时，天线的射频信号将激活标签，读写器发出一种调制信号，标签对调制信号解调并把解调信号发回读写器，读写器再把读取的数据发送给PC机。PC机根据逻辑运算判断数据的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。
与目前应用广泛的基于光学技术的自动识别技术如条形码技术相比，RFID技术具有强大的优势：一次处理多个标签、可将处理的状态写入标签、标签具有持久性、信息接收传播穿透性强、存储信息容量大、种类多、可重复利用等。因此，RFID技术受到了图书馆界的重视，目前世界上已有数百家图书馆应用了这一技术。但是RFID设备与图书管理系统之间的整合耗费大且技术复杂，使多数图书馆对应用RFID技术采取了谨慎的态度。近年来，一些大型的软件公司，如IBM、Sun、Microsoft等，都推出了支持RFID技术的中间件，解决了技术和成本两方面的问题，为RFID技术在图书管理系统中的应用开辟了一片新的天地。本文利用IBM RFID中间件给构建了一种利用RFID技术的图书管理系统。
1 RFlD中间件
中间件是位于平台(硬件和操作系统)与后端应用程序的通用服务，这些服务具有标准的程序接口和协议。针对不同的操作系统和硬件平台，它们可以有符合接口和协议规范的多种实现。中间件提供的程序接口定义了一个相对稳定的高层应用环境，不管底层的计算机硬件和系统软件怎样更新换代，只要将中问件升级更新，并保持中间件对外的接口定义不变，应用软件几乎不需要任何修改。RFID中间件的引入大大减少了图书管理系统在应用软件开发和维护中的重大投资，加速了RFID技术在图书管理系统中的应用进程。
RFID中间件是一种面向消息的中间件。RFID的相关数据是以消息的形式，从一个程序以异步的方式传送到另一个或多个程序，传送者不必等待回应。它具有以下特征：
独立于架构——RFID中间件独立并介于RFID读写器与后端应用程序之间，并且能够与多个RFID读写器以及多个后端应用程序链接，可减轻架构与维护的复杂性。
数据流——RFID中间件的主要目的在于将实体对象转换为信息环境下的虚拟对象，因此数据处理是RFID中间件最重要的功能。RFID中间件具有资料收集、过滤、整合与传递等特性，以便将正确的对象信息传到后端应用系统。
处理流——RFID中间件采用程序逻辑及存储再传送的功能来提供顺序的消息流，具有数据流设计与管理的能力。
基于标准——RFID中间件必须基于标准。目前，EPCglobal为不同目标的全球唯一识别号码提出了通用标准，即EPC(电子编码)。EPC存放在RFID标签中，被RFID读写器读出后，即可提供追踪EPC所代表的目标及相关信息，并立即识别目标数据，有效地提高了信息透明度。
2．1 IBM RFID中间件架构
IBM RFID中间件的架构体系如图2所示，主要包括边缘控制器和前端服务器两部分。边缘控制器主要负责与RFID硬件设备之间的通信，对RFID读写器所提供的数据进行过滤、整合，将其提供给前端服务器，前端服务器充当了所有RFID设备信息采集的汇合中心，存储数据并与后台管理系统整合。边缘控制器主要由控制器、过滤器、读写器代理等组成。前端服务器基于J2EE标准环境，主要由WebSphere服务器(WebSphere Application Server即WAS)、MQ中间件、数据库、网络代理等部分组成。边缘控制器与前端服务器之间采用发布主题／订阅主题的方式通信。
2．2．1 数据流上传过程
RFID阅读器获得标签数据之后，通过代理服务器将其发布到Microbroker总线；控制器和过滤器订阅了标签数据这一主题，就从Microbroker总线上得到数据，过滤器对数据进行过滤，忽略重复的标签信息，将正确的标签信息的头信息去掉，然后将处理后的标签数据发布到Microbroker总线上，由MB Bridge模块将数据发送到前端服务器。前端服务器订阅了处理后的标签数据，然后将其提供给WebSphere应用服务器。WebSphere应用服务器中的消息驱动Bean对数据进行进一步过滤、整理，发送给网络服务器模块，最后数据通过MQ以XML的格式流入后端应用系统为用户所用。
2．2．2 数据流上传过程，即控制信息的传送，是数据流上传的逆过程。
3 IBM RFID中间件在图书管理系统中的应用
利用IBM RFID中间件来构建RFID图书管理系统简单而快速。IBM RFID中间件在图书管理系统中的应用结构如图2所示。
在RFID硬件系统中，由于读写器可对粘贴于书中的标签信息随时读写，所以在图书馆中不同的管理位置，利用图2中的信息传输关系，就可以实现后端图书管理系统对前端RFID硬件设备的智能控制。
3．1 信息采集操作
信息采集操作负责图书信息采集工作。由于RFID读写器对于被读取的标签没有位置、方向的严格要求，所以通过RFID读写器，激活图书中标签的安全位，就可根据标签中的有关信息自动定位掉架的图书或判断图书正确的排架位置、可以自动把不同地点的书分发到相应的位置、还可以通过RFID反馈的图书信息了解图书的借阅频率、图书的复本情况等，经过管理信息系统的信息汇总，为图书馆管理人员和访问人员提供有效的决策信息。
3．2 信息加工操作
信息加工操作进行图书编目工作，图书管理人员使用计算机系统提供的著录格式对图书进行规范化著录，通过阅读器对RFID标签进行信息存储，由于RFID标签的最大存储量可达Megabytes，可以对数据容量进行扩充，存储更多的与图书相关的信息。
3．3 流通服务操作
流通是图书馆业务的主要环节之一，包括借书、还书、续借、读者管理、罚款等环节。由于该系统可使客户自行检测图书中的条目，因此在流通服务的各个环节，客户不需要管理人员的帮助都就能自主完成。当图书出库时，RFID读写器自动读取存储在图书标签中EPC(电子编码)，并将借阅的图书信息、出库信息、读者的基本信息一同写入数据库。图书在自动还书箱处被还上时，图书的借出身份又被被重新设置上，存入数据库，以供其他用户借出。
3．4 安全保障操作
当客户携带图书通过安检门时，安装于安检门处的RFID读写器读取图书中EPC码，以确定图书是否被允许带出。当未办理完借出手续或禁止借出的图书在出门时，安检装置会报警，提醒管理人员及时阻止，而且能够显示被盗图书的详细资料，有效防止图书盗窃。
3. 5 联机服务操作
联机服务操作通过数据服务平台向读者提示阅览区图书的当前架位信息，图书的借阅信息等，满足图书馆工作人员和一般读者的查询要求。
另外，通过Internet网，在世界上任何一个角落，只要拥有一个终端电脑，一个Modem或Fax／Modem卡相应的通信连接软件即可上网查询该系统，满足所有用户的访问需求。
4 结语
基于IBM RFID中间件的图书管理系统以IBM RFID中间件为纽带，将先进的RFID技术同图书管理系统有机地结合起来。它对下屏蔽RFID设备的硬件差异，对上屏蔽操作系统、数据库的差异，提供安全性、高性能、高扩展性、可管理性等方面的可靠保障；有效地驱动了后端图书管理应用系统，形成了统一、协调的运作过程；并且在RFID硬件系统与现有的图书管理系统得以完好融合的同时，还能够保证两者的独立性和健全性。整个系统构建简单而快速，开发、运行、维护成本低，具有较好的应用价值。
无线射频识别技术即RFID(Ridio Frequency Identification)技术，是采用无线射频方式进行非接触通信，以达到识别并交互数据的一种快速识别技术。其基本硬件组成包括电子标签、天线和阅读器。RFID系统的工作原理是：当电子标签进入由天线激活的RF区域时，天线的射频信号将激活标签，读写器发出一种调制信号，标签对调制信号解调并把解调信号发回读写器，读写器再把读取的数据发送给PC机。PC机根据逻辑运算判断数据的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。
与目前应用广泛的基于光学技术的自动识别技术如条形码技术相比，RFID技术具有强大的优势：一次处理多个标签、可将处理的状态写入标签、标签具有持久性、信息接收传播穿透性强、存储信息容量大、种类多、可重复利用等。因此，RFID技术受到了图书馆界的重视，目前世界上已有数百家图书馆应用了这一技术。但是RFID设备与图书管理系统之间的整合耗费大且技术复杂，使多数图书馆对应用RFID技术采取了谨慎的态度。近年来，一些大型的软件公司，如IBM、Sun、Microsoft等，都推出了支持RFID技术的中间件，解决了技术和成本两方面的问题，为RFID技术在图书管理系统中的应用开辟了一片新的天地。本文利用IBM RFID中间件给构建了一种利用RFID技术的图书管理系统。
1 RFlD中间件
中间件是位于平台(硬件和操作系统)与后端应用程序的通用服务，这些服务具有标准的程序接口和协议。针对不同的操作系统和硬件平台，它们可以有符合接口和协议规范的多种实现。中间件提供的程序接口定义了一个相对稳定的高层应用环境，不管底层的计算机硬件和系统软件怎样更新换代，只要将中问件升级更新，并保持中间件对外的接口定义不变，应用软件几乎不需要任何修改。RFID中间件的引入大大减少了图书管理系统在应用软件开发和维护中的重大投资，加速了RFID技术在图书管理系统中的应用进程。
RFID中间件是一种面向消息的中间件。RFID的相关数据是以消息的形式，从一个程序以异步的方式传送到另一个或多个程序，传送者不必等待回应。它具有以下特征：
独立于架构——RFID中间件独立并介于RFID读写器与后端应用程序之间，并且能够与多个RFID读写器以及多个后端应用程序链接，可减轻架构与维护的复杂性。
数据流——RFID中间件的主要目的在于将实体对象转换为信息环境下的虚拟对象，因此数据处理是RFID中间件最重要的功能。RFID中间件具有资料收集、过滤、整合与传递等特性，以便将正确的对象信息传到后端应用系统。
处理流——RFID中间件采用程序逻辑及存储再传送的功能来提供顺序的消息流，具有数据流设计与管理的能力。
基于标准——RFID中间件必须基于标准。目前，EPCglobal为不同目标的全球唯一识别号码提出了通用标准，即EPC(电子编码)。EPC存放在RFID标签中，被RFID读写器读出后，即可提供追踪EPC所代表的目标及相关信息，并立即识别目标数据，有效地提高了信息透明度。
2．1 IBM RFID中间件架构
IBM RFID中间件的架构体系如图2所示，主要包括边缘控制器和前端服务器两部分。边缘控制器主要负责与RFID硬件设备之间的通信，对RFID读写器所提供的数据进行过滤、整合，将其提供给前端服务器，前端服务器充当了所有RFID设备信息采集的汇合中心，存储数据并与后台管理系统整合。边缘控制器主要由控制器、过滤器、读写器代理等组成。前端服务器基于J2EE标准环境，主要由WebSphere服务器(WebSphere Application Server即WAS)、MQ中间件、数据库、网络代理等部分组成。边缘控制器与前端服务器之间采用发布主题／订阅主题的方式通信。
2．2．1 数据流上传过程
RFID阅读器获得标签数据之后，通过代理服务器将其发布到Microbroker总线；控制器和过滤器订阅了标签数据这一主题，就从Microbroker总线上得到数据，过滤器对数据进行过滤，忽略重复的标签信息，将正确的标签信息的头信息去掉，然后将处理后的标签数据发布到Microbroker总线上，由MB Bridge模块将数据发送到前端服务器。前端服务器订阅了处理后的标签数据，然后将其提供给WebSphere应用服务器。WebSphere应用服务器中的消息驱动Bean对数据进行进一步过滤、整理，发送给网络服务器模块，最后数据通过MQ以XML的格式流入后端应用系统为用户所用。
2．2．2 数据流上传过程，即控制信息的传送，是数据流上传的逆过程。
3 IBM RFID中间件在图书管理系统中的应用
利用IBM RFID中间件来构建RFID图书管理系统简单而快速。IBM RFID中间件在图书管理系统中的应用结构如图2所示。
在RFID硬件系统中，由于读写器可对粘贴于书中的标签信息随时读写，所以在图书馆中不同的管理位置，利用图2中的信息传输关系，就可以实现后端图书管理系统对前端RFID硬件设备的智能控制。
3．1 信息采集操作
信息采集操作负责图书信息采集工作。由于RFID读写器对于被读取的标签没有位置、方向的严格要求，所以通过RFID读写器，激活图书中标签的安全位，就可根据标签中的有关信息自动定位掉架的图书或判断图书正确的排架位置、可以自动把不同地点的书分发到相应的位置、还可以通过RFID反馈的图书信息了解图书的借阅频率、图书的复本情况等，经过管理信息系统的信息汇总，为图书馆管理人员和访问人员提供有效的决策信息。
3．2 信息加工操作
信息加工操作进行图书编目工作，图书管理人员使用计算机系统提供的著录格式对图书进行规范化著录，通过阅读器对RFID标签进行信息存储，由于RFID标签的最大存储量可达Megabytes，可以对数据容量进行扩充，存储更多的与图书相关的信息。
3．3 流通服务操作
流通是图书馆业务的主要环节之一，包括借书、还书、续借、读者管理、罚款等环节。由于该系统可使客户自行检测图书中的条目，因此在流通服务的各个环节，客户不需要管理人员的帮助都就能自主完成。当图书出库时，RFID读写器自动读取存储在图书标签中EPC(电子编码)，并将借阅的图书信息、出库信息、读者的基本信息一同写入数据库。图书在自动还书箱处被还上时，图书的借出身份又被被重新设置上，存入数据库，以供其他用户借出。
3．4 安全保障操作
当客户携带图书通过安检门时，安装于安检门处的RFID读写器读取图书中EPC码，以确定图书是否被允许带出。当未办理完借出手续或禁止借出的图书在出门时，安检装置会报警，提醒管理人员及时阻止，而且能够显示被盗图书的详细资料，有效防止图书盗窃。
3. 5 联机服务操作
联机服务操作通过数据服务平台向读者提示阅览区图书的当前架位信息，图书的借阅信息等，满足图书馆工作人员和一般读者的查询要求。
另外，通过Internet网，在世界上任何一个角落，只要拥有一个终端电脑，一个Modem或Fax／Modem卡相应的通信连接软件即可上网查询该系统，满足所有用户的访问需求。
4 结语
基于IBM RFID中间件的图书管理系统以IBM RFID中间件为纽带，将先进的RFID技术同图书管理系统有机地结合起来。它对下屏蔽RFID设备的硬件差异，对上屏蔽操作系统、数据库的差异，提供安全性、高性能、高扩展性、可管理性等方面的可靠保障；有效地驱动了后端图书管理应用系统，形成了统一、协调的运作过程；并且在RFID硬件系统与现有的图书管理系统得以完好融合的同时，还能够保证两者的独立性和健全性。整个系统构建简单而快速，开发、运行、维护成本低，具有较好的应用价值。
