RFID中间件技术在智能超市中的应用

王 亮

（江苏经贸职业技术学院信息技术学院，江苏 南京 211168）

1 智能超市

1.1 物联网概念

物联网“Internet of things”，是通过射频识别（RFID）、红外传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备按照约定，将任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别定位跟踪监控和管理的一种网络[1]。其中互联网是物联网的基础和核心，物联网是在互联网上的延伸和扩展的网络，实现物与物之间的进行信息交换和通讯。

1.2 智能超市概念

2003年，沃尔玛首次提出用RFID 技术取代传统的条形码，成为超市商品的信息载体，其他的零售商巨头如Tesco、麦德隆等也紧跟沃尔玛之后。报告显示，这项技术已经给沃尔玛在库存管理、销售管理和售后服务方面每年节约了近85 亿美元的成本[2]。

随着各类制造业的不断发展，商品种类不断增加。商品种类的增多为超市的管理带来了更多的工作量，管理人员需要花费更多的时间对商品、货架进行管理，同时顾客在面对多种类的商品时需要花费更多的时间去寻找自己所需要的，并在结账时花费大量排队时间。国内的大型超市例如苏果、大润发、欧尚、家乐福等目前仍然在使用条码技术，而条码技术的读取效率较低，这就带来了超市管理效率的下降、成本的上升。在结账时收银员需要对顾客所购商品依次进行条码扫描，造成了结账时间过长，特别是在节日、假日等超市客流量较大时，经常性的排起长队，顾客需花费大量时间在排队结账中，而现在的顾客对购物的体验、效率侧更为注重。RFID 技术正是能够对超市管理效率、购物体验、购物效率带来革新的技术。

1.3 RFID 技术

当前广泛应用的自动识别技术主要是条码和RFID 技术。其中条码技术成本低，实现较为简单。主要适用于数量需求大且不需更改数据的产业，但缺点也较为明显，例如容易磨损造成信息缺失，数据一次性打印无法更改，数据存储量较小，采集效率低等。RFID 标签由于其技术特性其拥有无需接触即可读取数据，抗干扰能力很强，识别速度和效率高，受外界环境影响有限，操作方便等特点。随着RFID 技术的成熟和成本的降低在制造、物流、零售以及电子信息等产业中实现了广泛应用，成为世界各大国重点发展的科技产业。近几年来RFID 产品的体积、价格逐渐从大而高向小而低方向过渡，未来RFID 标签会取代条形码被嵌入任何物件中。

2 RFID 中间件关键技术

如果为每件商品都增加RFID 标签，在产品的生产运输和销售过程中，就可以通过读写器获得记录产品信息的一连串的EPC（产品电子编码）。其中最重要的环节就如何传送和管理这些数据信息。为了管理读写器的大量数据流，自动识别产品技术中心（AUTO ID CENTER）推出了一种分层模块化的RFID 中间件。RFID 中间件是一种介于RFID 硬件设备与企业后台应用系统之间的一种中间程序，主要用于数据的传输、过滤、聚集、数据格式转换等处理操作。首先通过RFID读写器读取的数据信息，经过中间件处理后导入企业的数据信息管理系统，并通过应用系统为用户提供操作程序。使用中间件技术降低了应用开发的难度，开发者不需要直接操作底层架构，只需对中间件进行调用即可完成应用开发。当前RFID 中间件的发展主要分为三个阶段，第一阶段为应用程序阶段，该阶段主要实现后端系统与读写器相连。第二阶段为基础架构阶段，实现数据搜集、过滤、聚合等功能。第三阶段为解决方案阶段，能根据不同用户的需求提供不同的功能。

2.1 中间件的特点

RFID 中间件是一种消息软件中间件，使用非同步消息方式的形式将信息从一个程序模块传递至另一个或多个程序模块，发送端无需等待接收端回应。RFID 中间件可以建立在企业原有的应用系统基础之上，进一步扩展企业应用系统的功能，作为企业RFID 系统的重要组成部分其主要特点是[3]：

（1）独立性，RFID 中间件独立并介于读写器与后端应用程序之间，不依赖于某个RFID 系统和应用系统，即使存储数据的后台数据库或者读写器种类、数量发生了变化，也无需修改后端应用，减轻了架构及其维护的复杂性。

（2）数据流，主要功能是将实体对象格式转换为信息环境下的虚拟对象，对数据进行采集、过滤、聚合与传递等特性，将正确的对象信息传递到企业后端的应用系统。

（3）处理流，提供顺序的消息流，具备数据流设计与管理的能力。数据传输时维护数据的传输路径、数据路由和数据分发规则，同时为数据传输中的安全性提供保障。

2.2 中间件关键技术

RFID 中间件中主要解决的问题主要有：

（1）数据过滤

来自读写器的海量数据存在大量的冗余信息，同时也存在一些错误信息，对此需要对数据进行过滤。祛除冗余数据，过滤无用信息后的有用数据传送给应用系统。其中冗余数据包括，同一货物数据的重复传送；具有相同产品名称、型号的货物；同一时间内不同读写器读取相同货物的重复信息。解决冗余信息的办法是设置各种过滤器来处理。可用的过滤器有很多种，应用的较多的主要有：产品过滤器、时间过滤器、EPC 编码过滤器、平滑过滤器。

（2）数据聚合

因不同读写器所读取的信息较为分散，而后台应用系统需要完整的有意义的信息，所以通常在数据读取后需要对数据进行聚合处理。使用复杂事件处理技术在原始数据中选出有价值的信息，并将多个不同数据来源的信息进行整合。

（3）信息传递

RFID 中间件是一种面向消息的中间件，使用非同步消息的方式的形式将信息从一个程序模块传递至另一个或多个程序模块，发送端无需等待接收端回应。经过RFID 中间件过滤、聚合的数据通过消息服务机制将RFID 信息传递给企业应用系统、EPCIS 或者其他的RFID中间件。

图1 智能超市RFID 中间件系统结构框架

3 RFID 中间件在智能超市中的应用

智能超市的发展的根本是为了提高超市的管理效率和顾客的购物体验，采用RFID 技术，不需人工对所购商品进行条码扫描。顾客推着购物车通过收银区域，RFID 阅读器一次性完成所有RFID 标签识别并结账，该模式区别于普通超市收银员逐个扫描商标条码的识别方式，能够节省大量时间，实现快速结账。RFID 中间件在完成数据收集、过滤、整合的同时与后台的业务系统相连接，将数据传送各业务模块。从而实现业务系统中不同业务模块之间的数据同步、收集和统计工作。

利用上述RFID 中间件来构建智能超市应用系统简单而快速。RFID 中间件在智能超市管理应用的结构如图1 所示。RFID 中间件与外部的通信通道主要由企业应用程序接口、读写器接口、EPC 信息服务系统接口、ONS 服务接口、其他中间件连接接口、其他服务接口组成。读写器读取的商品数据信息通过读写器与RFID 中间件的API 接口进行传递，传递的数据由RFID 中间件中的用户自定义处理模块进行处理，将处理后的数据通过应用软件接口传递至各类业务模块。

销售管理模块。商品在销售时通过读写器读取商品的RFID 标签获得EPC 信息，通过将EPC 信息传递给RFID 中间件处理从而获取商品的相关数据，同时RFID 中间件将读取的多个商品的数据进行过滤、整合操作，最后将处理后的数据交给商品销售模块，商品销售模块根据获得的数据完成商品的结账同时更新数据库信息。

仓储管理模块。货物进出仓库时，通过扫描货物RFID 标签，得到标签的Tag ID，RFID 中间件通过ONS 系统访问RFID 标签所对应的EPCIS，根据Tag ID 与EPC 码的关联，获取该批次货物的属性，货物属性所包括每种商品的数量等信息，并将该信息传递给仓储管理模块，处理后完成数据的更新。同时仓储管理模块将此信息与出、入单据进行比对，如果数据不一致将及时发出提醒。

货物完成销售时销售管理模块将所销售商品的信息传递给仓储管理模块，仓储管理模块将此信息处理，完成仓储信息的更新。

4 总结

作为智能超市的中枢系统，RFID 中间件为底层硬件读写器与上层超市管理业务系统提供了沟通的桥梁。使用RFID 中间件技术在提高了超市的销售、仓储效率的同时也降低了整个业务系统的开发、运维的成本。在未来面对企业多元化业务需求时，通过RFID 中间件也可以轻松地将硬件与业务系统进行整合。

［1］张萍，徐红，张宗国.物联网在零售业中的应用[J].福建电脑，2011（1）：18-19.

［2］李春华.基于RFID 技术的智能超市构架方案[J].软件工程师，2010（2）：14-116.

［3］董丽峰.RFID 中间件技术在物联网中的应用及研究[J].黑龙江科技信息，2010（10）：73-74.