專利名稱：面向離散制造車間的rfid中間件的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物聯(lián)網(wǎng)制造技術(shù)，尤其是一種物聯(lián)網(wǎng)制造車間的中間件實(shí)現(xiàn)方法，具體地說(shuō)是一種面向離散制造車間的RFID中間件的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
面向離散制造車間的RFID (Radio Frequency Identification)中間件是一類新型的制造業(yè)信息化應(yīng)用系統(tǒng)，為提高RFID技術(shù)在離散制造車間內(nèi)更深入廣泛的應(yīng)用而產(chǎn)生。目前，中間件的應(yīng)用使得不同應(yīng)用程序之間可以相互協(xié)同地工作，甚至是實(shí)現(xiàn)跨操作系統(tǒng)或跨網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的互操作，解決了具有不同信息接口的應(yīng)用程序之間交換信息的問(wèn)題，允許各應(yīng)用程序之下所涉及的“網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、操作系統(tǒng)、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)庫(kù)及其他應(yīng)用服務(wù)”各不相同。中間件技術(shù)對(duì)RFID系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用有重要的推動(dòng)作用，RFID中間件系統(tǒng)高效、經(jīng)濟(jì)地將RFID設(shè)備與現(xiàn)有的應(yīng)用程序相連接。不同的應(yīng)用程序均可使用RFID中間件提供的一組應(yīng)用程序接口(API)連接到RFID讀寫器，讀取RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)RFID系統(tǒng)與現(xiàn)有應(yīng)用程序的融合連接；此外，由于RFID中間件的應(yīng)用，RFID系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)軟、硬件部分獨(dú)立升級(jí)，降低升級(jí)成本，保護(hù)了企業(yè)在應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)中的重大投資。面向離散制造車間的RFID中間件不同于當(dāng)前廣泛使用的(分布式)RFID中間件，這種中間件將專注于為離散制造車間服務(wù)，用以解決離散制造車間底層生產(chǎn)數(shù)據(jù)與MES、CAPP, ERP等企業(yè)級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行交互的問(wèn)題。離散制造車間內(nèi)以產(chǎn)品的工序流程為生產(chǎn)導(dǎo)向，采用射頻識(shí)別標(biāo)識(shí)技術(shù)可有效地對(duì)車間內(nèi)產(chǎn)品的制造情況進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤，然而不同的產(chǎn)品通常會(huì)有不同的制造工序，因此自車間底層所采集到的制造數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)各異，如何將這些制造數(shù)據(jù)系統(tǒng)地、有序地與企業(yè)級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)交互成為了 RFID系統(tǒng)在離散制造企業(yè)內(nèi)的核心問(wèn)題。如同其他RFID應(yīng)用系統(tǒng)需要中間件作為硬件設(shè)備與應(yīng)用軟件的連接平臺(tái)一樣，離散制造車間內(nèi)的RFID設(shè)備也需要一個(gè)RFID中間件對(duì)底層的制造數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、解析、組織、封裝，為企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序提供輸入數(shù)據(jù)交互服務(wù)接口。隨著RFID中間件技術(shù)的發(fā)展，RFID中間件已經(jīng)能很好地解決RFID硬件設(shè)備的協(xié)調(diào)配置及邏輯事件驅(qū)動(dòng)等問(wèn)題，面向各不同行業(yè)的專業(yè)性RFID中間件的實(shí)施關(guān)鍵在于將中間件內(nèi)的功能模塊打造成符合于行業(yè)自身運(yùn)行特點(diǎn)的信息服務(wù)。目前現(xiàn)有的大多數(shù)RFID中間件產(chǎn)品主要遵循EPCGlobal公司的應(yīng)用層事件(ALE)標(biāo)準(zhǔn)而開發(fā)，通常包括設(shè)備配置、事件驅(qū)動(dòng)及商務(wù)集成等模塊，形成電子商務(wù)信息處理平臺(tái)，其消息觸發(fā)模式及對(duì)數(shù)據(jù)的組織與封裝方式并不符合離散制造業(yè)的特征。因此將離散制造車間內(nèi)的運(yùn)行流程設(shè)計(jì)成為RFID中間件的事件消息服務(wù)及按離散制造車間的特征對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行組織與封裝是面向離散制造車間RFID中間件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)行的RFID中間件(制造業(yè)信息化應(yīng)用系統(tǒng))不能適應(yīng)離散車間多種類RFID電子標(biāo)簽的要求，導(dǎo)致離散制造車間組織生產(chǎn)不便，集成度不高的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種面向離散制造車間的RFID中間件的實(shí)現(xiàn)方法，它在遵守現(xiàn)有的RFID系統(tǒng)的空氣接口協(xié)議(IS0/IEC14443、15693、18000)及 RFID 中間件設(shè)計(jì)規(guī)范(EpcGlobal ALE)的基礎(chǔ)上，將離散制造車間內(nèi)的運(yùn)行特點(diǎn)及流程規(guī)范集成為事件消息服務(wù)并驅(qū)動(dòng)RFID硬件設(shè)備的運(yùn)行，將電子標(biāo)簽所攜帶的信息組織封裝成為可直接供MES、CAPP, ERP等企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序使用的數(shù)據(jù)源。使得RFID系統(tǒng)與各類企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序有更緊密的集成，在離散制造車間內(nèi)有更深入、廣泛的應(yīng)用。本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種面向離散制造車間的RFID中間件的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是它通過(guò)設(shè)置四個(gè)模塊將與離散制造車間特征相關(guān)的信息集成為事件消息服務(wù)并驅(qū)動(dòng)RFID硬件設(shè)備運(yùn)行，將電子標(biāo)簽所攜帶的信息組織封裝成為可直接供上層應(yīng)用模塊使用的數(shù)據(jù)源，以實(shí)現(xiàn)離散制造車間底層生產(chǎn)數(shù)據(jù)與上層應(yīng)用模塊的數(shù)據(jù)交互；所述的四個(gè)模塊為:
(一)注冊(cè)管理模塊；通過(guò)該注冊(cè)管理模塊為管理離散制造車間內(nèi)使用RFID硬件的設(shè)備的上層應(yīng)用模塊提供接口 ；對(duì)上層應(yīng)用模塊的操作指令進(jìn)行認(rèn)證與授權(quán)，管理RFID中間件內(nèi)集成的驅(qū)動(dòng)組件，組織中間件內(nèi)部的處理線程；
(二)電子標(biāo)簽智能存儲(chǔ)模塊；每個(gè)電子標(biāo)簽內(nèi)記錄的字段內(nèi)容包括“隸屬型號(hào)、設(shè)計(jì)圖號(hào)、投產(chǎn)批次、領(lǐng)料時(shí)間、本道工序、下道工序、當(dāng)前工位和完成狀態(tài)”，電子標(biāo)簽智能存儲(chǔ)模塊將以上字段內(nèi)容組合成為堆棧格式，并在電子標(biāo)簽存儲(chǔ)空間內(nèi)分配存儲(chǔ)地址；
(三)存取內(nèi)容互譯模塊；該存取內(nèi)容互譯模塊內(nèi)集成了所涉及的各種加密算法，電子標(biāo)簽內(nèi)的存儲(chǔ)內(nèi)容為加密存儲(chǔ)，內(nèi)容寫入時(shí)實(shí)施加密算法，內(nèi)容讀取時(shí)實(shí)施解密算法；
(四)RFID讀寫器配置模塊；RFID讀寫器配置模塊將讀寫器的操作步驟歸類為“連接RFID讀寫器、配置RFID讀寫器參數(shù)、尋卡請(qǐng)求、防碰撞操作、選卡、獲得授權(quán)、配置RFID標(biāo)簽參數(shù)、讀操作、寫操作、終止數(shù)據(jù)傳輸、斷開RFID讀寫器”，調(diào)用RFID讀寫器配置模塊內(nèi)集成的讀寫器驅(qū)動(dòng)組件即讀寫器API函數(shù)來(lái)完成相應(yīng)的操作；
上層應(yīng)用模塊向RFID中間件發(fā)送操作指令給注冊(cè)管理模塊，注冊(cè)管理模塊對(duì)所接收的操作指令進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)，并實(shí)例化一個(gè)對(duì)應(yīng)于所接收的操作指令的代理對(duì)象，用于完成該指令后續(xù)的操作，如所述的操作指令為RFID讀寫器或RFID標(biāo)簽的參數(shù)配置命令，則通過(guò)讀寫器配置模塊調(diào)用相應(yīng)程序段內(nèi)的API函數(shù)完成配置，再通過(guò)“注冊(cè)管理模塊”給上層應(yīng)用程序返回運(yùn)行結(jié)果；如所述的操作指令為RFID標(biāo)簽的寫入命令，則通過(guò)“存取內(nèi)容密文互譯模塊”對(duì)寫入內(nèi)容進(jìn)行加密，然后由“電子標(biāo)簽智能存儲(chǔ)模塊”按其字節(jié)長(zhǎng)度分配存儲(chǔ)地址，再通過(guò)“RFID讀寫器配置模塊”調(diào)用相應(yīng)程序段內(nèi)的API函數(shù)完成寫入操作，最后通過(guò)“注冊(cè)管理模塊”給上層應(yīng)用程序返回運(yùn)行結(jié)果；如所述的操作指令為RFID標(biāo)簽的讀取命令，則通過(guò)讀寫器配置模塊調(diào)用相應(yīng)程序段內(nèi)的API函數(shù)完成讀取操作，然后通過(guò)“存取內(nèi)容密文互譯模塊”對(duì)讀取內(nèi)容進(jìn)行解密，再通過(guò)“注冊(cè)管理模塊”給上層應(yīng)用程序提供數(shù)據(jù)文件。所述的注冊(cè)管理模塊采用STA或MTA模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證組件協(xié)調(diào)的統(tǒng)一。
所述的電子標(biāo)簽存儲(chǔ)模塊將制造流程中的工序信息加密動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)于電子標(biāo)簽內(nèi)。所述的RFID中間件內(nèi)集成的讀寫器驅(qū)動(dòng)組件采用組件代理模式管理；注冊(cè)管理模塊負(fù)責(zé)讀寫器驅(qū)動(dòng)組件的管理與映射關(guān)聯(lián)，讀寫器配置模塊負(fù)責(zé)讀寫器驅(qū)動(dòng)組件的配置、調(diào)用及二次開發(fā)。本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明充分考慮了離散制造車間運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)際狀況，能與MES、CAPP, ERP等企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫對(duì)接。本發(fā)明通過(guò)對(duì)RFID標(biāo)簽內(nèi)的記錄內(nèi)容進(jìn)行加密，能有效防止記錄內(nèi)容的泄露。本發(fā)明采用API函數(shù)內(nèi)嵌調(diào)用方式及測(cè)試接口，它可以最小的程序變動(dòng)快速支持RFID讀寫器硬件的升級(jí)或更改。


圖1是本發(fā)明的物聯(lián)網(wǎng)制造車間的中間件系統(tǒng)所處的邏輯層次。圖2為本發(fā)明的物聯(lián)網(wǎng)制造車間的中間件系統(tǒng)的功能模塊組成。圖3為本發(fā)明的物聯(lián)網(wǎng)制造車間的中間件系統(tǒng)各模塊間的相互作用關(guān)系。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1-3所示。一種面向離散制造車間的RFID中間件的實(shí)現(xiàn)方法，它通過(guò)設(shè)置四個(gè)模塊將與離散制造車間特征(包括離散制造車間內(nèi)的運(yùn)行特點(diǎn)及流程規(guī)范)相關(guān)的信息集成為事件消息服務(wù)并驅(qū)動(dòng)RFID硬件設(shè)備運(yùn)行，將電子標(biāo)簽所攜帶的信息組織封裝成為可直接供上層應(yīng)用模塊使用的數(shù)據(jù)源，以實(shí)現(xiàn)離散制造車間底層生產(chǎn)數(shù)據(jù)與上層應(yīng)用模塊的數(shù)據(jù)交互；所述的四個(gè)模塊為:
(一)注冊(cè)管理模塊；通過(guò)該注冊(cè)管理模塊為管理離散制造車間內(nèi)使用RFID硬件的設(shè)備的上層應(yīng)用模塊提供接口 ；對(duì)上層應(yīng)用模塊的操作指令進(jìn)行認(rèn)證與授權(quán)，管理RFID中間件內(nèi)集成的驅(qū)動(dòng)組件，組織中間件內(nèi)部的處理線程；注冊(cè)管理模塊是其他模塊的管理者與組織者，它含有四個(gè)子模塊，具備如下功能:
a)對(duì)上層應(yīng)用程序的外部操作指令進(jìn)行認(rèn)證與授權(quán)，為動(dòng)態(tài)鏈接中間件內(nèi)部組件的操作指令提供注冊(cè)服務(wù)，當(dāng)外部操作指令認(rèn)證通過(guò)之后實(shí)例一個(gè)代理對(duì)象用于執(zhí)行后續(xù)的操作；
b)遵守ALE標(biāo)準(zhǔn)，向使用RFID系統(tǒng)的上層應(yīng)用程序提供交互接口，該接口對(duì)于不同的上層應(yīng)用程序采用統(tǒng)一的調(diào)用形式，上層應(yīng)用程序可通過(guò)該接口向RFID中間件發(fā)送統(tǒng)一的操作指令來(lái)控制多個(gè)不同類型的RFID讀寫器的運(yùn)行，并接收返回的數(shù)據(jù)文件或運(yùn)行結(jié)果，從而屏蔽掉底層的具體實(shí)現(xiàn)；關(guān)于各類RFID讀寫器的操作指令歸結(jié)為若干類，相同類型的操作指令在本子模塊中具有統(tǒng)一的表達(dá)形式，如模塊RFID讀寫器配置模塊所述；
c)集成管理該RFID中間件所封裝的各類RFID讀寫器驅(qū)動(dòng)組件，采用組件代理模式，建立并維護(hù)RFID中間件所涉及到的組件列表及關(guān)聯(lián)映射表，根據(jù)上層應(yīng)用程序的操作指令調(diào)用相對(duì)應(yīng)的組件來(lái)完成操作任務(wù)；
d)協(xié)調(diào)中間件內(nèi)部的處理線程，管理RFID讀寫器的運(yùn)行任務(wù)。該模塊處理上層應(yīng)用程序?qū)χ虚g件的并發(fā)操作，對(duì)多操作進(jìn)行串行化線程處理或自由線程處理，始終保持讀寫器指令操作的連貫性與準(zhǔn)確性，保證中間件內(nèi)部程序處理的有序進(jìn)行。(二)電子標(biāo)簽智能存儲(chǔ)模塊；該模塊將RFID電子標(biāo)簽內(nèi)存儲(chǔ)空間按生產(chǎn)要素內(nèi)容進(jìn)行分區(qū)，電子標(biāo)簽內(nèi)記錄了“隸屬型號(hào)、設(shè)計(jì)圖號(hào)、投產(chǎn)批次、領(lǐng)料時(shí)間”及“本道工序、下道工序、當(dāng)前工位、完成狀態(tài)”等字段內(nèi)容，并將以上字段內(nèi)容組合成為堆棧格式。其中“隸屬型號(hào)、設(shè)計(jì)圖號(hào)、投產(chǎn)批次、領(lǐng)料時(shí)間”字段內(nèi)容為靜態(tài)標(biāo)記內(nèi)容，在零部件加工周期內(nèi)保持不變，其內(nèi)容在領(lǐng)料發(fā)卡時(shí)寫入；“本道工序、下道工序、當(dāng)前工位、完成狀態(tài)”為動(dòng)態(tài)標(biāo)記內(nèi)容，當(dāng)被加工零部件在制造車間內(nèi)流轉(zhuǎn)時(shí)，所記錄內(nèi)容按工序、工位及完成情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)記錄。該模塊對(duì)上述字段的密文內(nèi)容進(jìn)行字節(jié)測(cè)量并動(dòng)態(tài)分配其在RFID標(biāo)簽內(nèi)的存儲(chǔ)地址，當(dāng)存儲(chǔ)字段的內(nèi)容總量超過(guò)IK字節(jié)，中斷中間件對(duì)本條指令的操作并反饋“請(qǐng)壓縮內(nèi)容”的警告信息。(三)存取內(nèi)容互譯模塊；該存取內(nèi)容互譯模塊內(nèi)集成了所涉及的各種加密算法，電子標(biāo)簽內(nèi)的存儲(chǔ)內(nèi)容為加密存儲(chǔ)，內(nèi)容寫入時(shí)實(shí)施加密算法，內(nèi)容讀取時(shí)實(shí)施解密算法；RFID標(biāo)簽內(nèi)的內(nèi)容均為密文存儲(chǔ)，本模塊內(nèi)集成了 DES、3DES、RC2、IDEA、AES等多種加密算法，并提供動(dòng)態(tài)更換加密算法及按字段采用不同加密算法的功能，用戶按照需要選擇加密算法及模式將存儲(chǔ)內(nèi)容轉(zhuǎn)換為密文，在針對(duì)同一標(biāo)簽的后續(xù)讀取過(guò)程中按照相應(yīng)算法及模式進(jìn)行解密。(四)RFID讀寫器配置模塊；RFID讀寫器配置模塊將讀寫器的操作步驟歸類為“連接RFID讀寫器、配置RFID讀寫器參數(shù)、尋卡請(qǐng)求、防碰撞操作、選卡、獲得授權(quán)、配置RFID標(biāo)簽參數(shù)、讀操作、寫操作、終止數(shù)據(jù)傳輸、斷開RFID讀寫器”，調(diào)用RFID讀寫器配置模塊內(nèi)集成的讀寫器驅(qū)動(dòng)組件即讀寫器API函數(shù)來(lái)完成相應(yīng)的操作；RFID讀寫器的支撐協(xié)議各不相同，相同協(xié)議但不同廠商的RFID讀寫器也有區(qū)別，最直接的影響在于與RFID讀寫器配套的API (應(yīng)用程序接口)函數(shù)無(wú)法通用，因此該模塊將RFID讀寫器的操作指令相應(yīng)地歸類為“連接RFID讀寫器、配置RFID讀寫器參數(shù)、尋卡請(qǐng)求、防碰撞操作、選卡、獲得授權(quán)、配置RFID標(biāo)簽參數(shù)、讀操作、寫操作、終止數(shù)據(jù)傳輸、斷開RFID讀寫器”等若干大類，并構(gòu)建了相應(yīng)的通用程序段用于內(nèi)嵌調(diào)用各讀寫器相應(yīng)的API函數(shù)，程序段內(nèi)含有測(cè)試接口，借此可實(shí)現(xiàn)API函數(shù)的快速部署。從而使本RFID中間件能夠支持不同協(xié)議、不同廠商的RFID讀寫器，當(dāng)RFID讀寫器硬件需要升級(jí)或更改時(shí)，只需在本模塊內(nèi)重新嵌入相應(yīng)的API函數(shù)即可。上述四個(gè)模塊的動(dòng)態(tài)工作過(guò)程是:
上層應(yīng)用程序向中間件發(fā)送操作指令Command A,注冊(cè)管理模塊對(duì)操作指令Command A進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)，在中間件內(nèi)由注冊(cè)管理模塊實(shí)例化一個(gè)對(duì)應(yīng)于Command A的代理對(duì)象，用于完成該指令后續(xù)的操作，根據(jù)操作指令Command A的不同執(zhí)行不同的操作:
如Command A為RFID讀寫器或RFID標(biāo)簽的參數(shù)配置命令，則通過(guò)讀寫器配置模塊調(diào)用相應(yīng)程序段內(nèi)的API函數(shù)完成配置，再通過(guò)“注冊(cè)管理模塊”給上層應(yīng)用程序返回運(yùn)行結(jié)果O如Command A為RFID標(biāo)簽的寫入命令，則通過(guò)“存取內(nèi)容密文互譯模塊”對(duì)寫入內(nèi)容進(jìn)行加密，然后“電子標(biāo)簽智能存儲(chǔ)模塊”按其字節(jié)長(zhǎng)度分配存儲(chǔ)地址，再通過(guò)“RFID讀寫器配置模塊”調(diào)用相應(yīng)程序段內(nèi)的API函數(shù)完成寫入操作，最后通過(guò)“注冊(cè)管理模塊”給上層應(yīng)用程序返回運(yùn)行結(jié)果。如Command A為RFID標(biāo)簽的讀取命令，則通過(guò)讀寫器配置模塊調(diào)用相應(yīng)程序段內(nèi)的API函數(shù)完成讀取操作，然后通過(guò)“存取內(nèi)容密文互譯模塊”對(duì)讀取內(nèi)容進(jìn)行解密，再通過(guò)“注冊(cè)管理模塊”給上層應(yīng)用程序提供數(shù)據(jù)文件。詳述如下:
本發(fā)明具體實(shí)施時(shí)可采用基于COM (組件對(duì)象模型)相關(guān)技術(shù)來(lái)開發(fā)適用于B/S架構(gòu)的ActiveX控件。如圖1所示，圖1說(shuō)明了本發(fā)明的RFID中間件在整個(gè)RFID應(yīng)用系統(tǒng)中所處的層次，本發(fā)明位于底層RFID硬件驅(qū)動(dòng)與上層企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序(MES/CAPP/ERP)之間，本發(fā)明的RFID中間件為上層企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序(即上層應(yīng)用模塊)所調(diào)用，通過(guò)向上層應(yīng)用程序提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交互接口實(shí)現(xiàn)了對(duì)底層不同RFID讀寫器的操作。本RFID中間件能夠直接處理離散制造車間的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)內(nèi)容反映生產(chǎn)流程及狀態(tài)，與上層應(yīng)用程序無(wú)縫對(duì)接。RFID中間件能夠識(shí)別調(diào)用命令類型，分類響應(yīng)并調(diào)用不同的組件完成具體操作。RFID中間件通過(guò)代理機(jī)制，并對(duì)讀寫器驅(qū)動(dòng)組件進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)且不同型號(hào)的RFID讀寫器的支持。如圖2、圖3所示，兩圖說(shuō)明了本RFID中間件模塊的組成及各模塊之間的相互作用關(guān)系。本發(fā)明由注冊(cè)管理模塊、電子標(biāo)簽智能存儲(chǔ)模塊、密文互譯模塊和RFID讀寫器配置模塊四個(gè)模塊組成，下面以C++語(yǔ)言為例具體說(shuō)明各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)方案。圖2展示了實(shí)現(xiàn)四個(gè)模塊對(duì)應(yīng)的類，分別是:RegistryManagement, SmartMemory, CiphertextTranslator和 ReaderConfigurator01.注冊(cè)管理模塊，它是其他模塊的組織者和管理者，是整個(gè)中間件的核心。注冊(cè)管理模塊由RegistryManagement類實(shí)現(xiàn)，在該類中注冊(cè)管理模塊包含注冊(cè)認(rèn)證、ALE規(guī)范、組件管理、線程協(xié)調(diào)四個(gè)子模塊,分別由RegLog, ALEIO, ComManagement,Coordinator四個(gè)類實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。a) RegLog類對(duì)上層應(yīng)用程序的外部操作指令進(jìn)行認(rèn)證與授權(quán)，采用外部指令認(rèn)證接口 RegLog:: Auth (CommandA)對(duì)上層應(yīng)用系統(tǒng)指令CommandA進(jìn)行認(rèn)證。當(dāng)認(rèn)證接口獲得正確的返回值后，經(jīng)過(guò)線程協(xié)調(diào)(由線程協(xié)調(diào)子模塊Coordinator類完成)由RegistryManagement:: New (CommandA)實(shí)例化一個(gè)全局操作對(duì)象用以執(zhí)行后續(xù)工作；
b)ALE10類遵守ALE標(biāo)準(zhǔn)，向使用RFID系統(tǒng)的上層應(yīng)用程序提供交互接口。該接口遵 守ALE標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)可參考EPCGlobal的規(guī)范文獻(xiàn)《The Application Level Events (ALE) Specification, Version 1.1》，ALEIO類中包含如下功能函數(shù)與上層應(yīng)用程序交互數(shù)據(jù): ALEIO:: Connect O ALEIO::ConfigReader O ALEIO::GetList O ALEIO::AntiC ollO ALEIO::SelectO ALEIO::Auth()ALEIO::ConfigTag ()
ALEIO::Read()
ALEIO:: Write ()
ALEIO::halt ()
ALEIO:!Disconnect ()
分別對(duì)應(yīng)了“連接RFID讀寫器、配置RFID讀寫器參數(shù)、尋卡請(qǐng)求、防碰撞操作、選卡、獲得授權(quán)、配置RFID標(biāo)簽參數(shù)、讀操作、寫操作、終止數(shù)據(jù)傳輸、斷開RFID讀寫器”等操作，在上述功能函數(shù)中調(diào)用RFID讀寫器配置模塊(即模塊4)中對(duì)應(yīng)的底層操作；
c)ComManagement類采用組件代理模式集成管理該RFID中間件所封裝的各類RFID讀寫器驅(qū)動(dòng)組件，ComManagement類通過(guò)讀寫器列表_rwList和動(dòng)態(tài)庫(kù)列表_dlList類維護(hù)、管理系統(tǒng)的組件，同時(shí)使用一個(gè)map對(duì)象_dlIAliasMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)維護(hù)相關(guān)文件的關(guān)聯(lián)映射表；ComManagement類中對(duì)每一個(gè)底層組件均建立一個(gè)作為代理的類的全局對(duì)象，在組件庫(kù)載入的時(shí)候就會(huì)調(diào)用構(gòu)造函數(shù)實(shí)例化該代理對(duì)象，該構(gòu)造函數(shù)向讀寫器列表_rwList中寫入該組件的讀寫器對(duì)象指針,并在_dllAliasMap中建立映射關(guān)系,并準(zhǔn)備在需要的時(shí)候進(jìn)行調(diào)用；
d)Coordinator類協(xié)調(diào)中間件內(nèi)部的處理線程，保證中間件內(nèi)部程序處理的有序進(jìn)行，上層應(yīng)用程序的指令經(jīng)過(guò)RegLog:: Auth O認(rèn)證后由Coordinator類建立塊線程模型(STA)或多線程塊模型(MTA)，從而響應(yīng)多條外部指令的并發(fā)事件。在C++環(huán)境下的STA/MTA設(shè)計(jì)可參考〈〈Foundations of multithreaded, parallel, and distributed programming〉〉，作者:[美]Greg Andrews,出版社:高等教育出版社。2.電子標(biāo)簽智能存儲(chǔ)模塊，該模塊將RFID電子標(biāo)簽內(nèi)的寫入內(nèi)容按生產(chǎn)要素內(nèi)容進(jìn)行編輯、整理，并調(diào)用密文互譯模塊對(duì)內(nèi)容進(jìn)行加密。電子標(biāo)簽智能存儲(chǔ)模塊由SmartMemory類實(shí)現(xiàn),在外部指令為向電子標(biāo)簽寫入內(nèi)容(即調(diào)用ALEIO::ffrite()函數(shù))時(shí)，由全局操作對(duì)象調(diào)用該類中相關(guān)函數(shù)。SmartMemory:: Edit O
該函數(shù)將外部操作指令中的輸入內(nèi)容進(jìn)行編輯，將工序信息按前文所述順序編輯成為字符數(shù)據(jù)。SmartMemory:: Encrypt O
該函數(shù)內(nèi)調(diào)用密文互譯模塊對(duì)字符數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，所選加密方式以函數(shù)參數(shù)形式傳遞至密文互譯模塊，該函數(shù)的返回值為密文字符數(shù)據(jù)。SmartMemory::GetSizeO
該函數(shù)對(duì)密文字符數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)空間測(cè)量。SmartMemory:: WarningO
該函數(shù)根據(jù)SmartMemory::GetSize O的測(cè)量值向用戶發(fā)布警告信息。3.密文互譯模塊，在RFID標(biāo)簽內(nèi)密文數(shù)據(jù)于上層應(yīng)用程序的明文數(shù)據(jù)間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。密文互譯模塊由CiphertextTranslator類實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用場(chǎng)景分為加密與解密兩類:其中加密部分由電子標(biāo)簽智能存儲(chǔ)模塊調(diào)用；而在外部指令為讀取電子標(biāo)簽的內(nèi)容(即調(diào)用ALEIO::Read()函數(shù))時(shí)，由全局操作對(duì)象調(diào)用CiphertextTranslator::Decrypt ()進(jìn)行解密操作。加密/解密應(yīng)用場(chǎng)景分別調(diào)用加密方法函數(shù)與解密方法函數(shù)，CiphertextTranslator類中包含加密方法函數(shù):
CiphertextTranslator::DES OCiphertextTranslator::3DES OCiphertextTranslator::RC2OCiphertextTranslator::1DEA OCiphertextTranslator::AES O與解密方法函數(shù):
CiphertextTranslator::De_DES OCiphertextTranslator:: De_3DES OCiphertextTranslator:: De_RC2OCiphertextTranslator:: De_IDEA()
CiphertextTranslator:: De_AES()
C或C++環(huán)境下的各類加密與解密方法函數(shù)的實(shí)現(xiàn)可參考《Applied Cryptography:Protocols, Alg orithms, and Source Code in C〉〉，作者:[美]Bruse Schneier,:
機(jī)械工業(yè)出版社。4.RFID讀寫器配置模塊，它是實(shí)際數(shù)據(jù)讀寫操作及相關(guān)參數(shù)配置操作的執(zhí)行者，接收注冊(cè)管理模塊的命令，調(diào)用具體的組件方法完成讀寫。該模塊封裝了實(shí)現(xiàn)RFID讀寫器的“連接RFID讀寫器、配置RFID讀寫器參數(shù)、尋卡請(qǐng)求、防碰撞操作、選卡、獲得授權(quán)、配置RFID標(biāo)簽參數(shù)、讀操作、寫操作、終止數(shù)據(jù)傳輸、斷開RFID讀寫器”等功能的接口，該接口是一個(gè)純虛類，該類的所有方法都是虛函數(shù)。在該類中包含了對(duì)應(yīng)上述功能的方法(Connect ()，ConfigReader O , GetList O , AntiColl O,Select (), Auth (), ConfigTag (), Read (), Write (), halt (), Disconnect ()),同時(shí)包含了 dllCompatibleO方法用來(lái)判斷相關(guān)組件與文件類型的兼容性。具體的組件繼承自該類，實(shí)現(xiàn)上述方法來(lái)完成具體的硬件連接、參數(shù)配置、密鑰認(rèn)證、數(shù)據(jù)讀寫等操作，并采用dllCompatible O方法對(duì)其兼容性進(jìn)行判斷。RFID讀寫器模塊實(shí)際上是在RFID中間件與RFID讀寫器硬件驅(qū)動(dòng)組件之間形成了一個(gè)接口，要加入RFID讀寫器硬件驅(qū)動(dòng)組件就必須實(shí)現(xiàn)上面提到的方法。這樣通過(guò)調(diào)用讀寫器模塊即可完成對(duì)不同廠商、不同制式的RFID讀寫器的操作。本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種面向離散制造車間的RFID中間件的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是它通過(guò)設(shè)置四個(gè)模塊將與離散制造車間特征相關(guān)的信息集成為事件消息服務(wù)并驅(qū)動(dòng)RFID硬件設(shè)備運(yùn)行，將電子標(biāo)簽所攜帶的信息組織封裝成為可直接供上層應(yīng)用模塊使用的數(shù)據(jù)源，以實(shí)現(xiàn)離散制造車間底層生產(chǎn)數(shù)據(jù)與上層應(yīng)用模塊的數(shù)據(jù)交互；所述的四個(gè)模塊為: (一)注冊(cè)管理模塊；通過(guò)該注冊(cè)管理模塊為管理離散制造車間內(nèi)使用RFID硬件的設(shè)備的上層應(yīng)用模塊提供接口 ；對(duì)上層應(yīng)用模塊的操作指令進(jìn)行認(rèn)證與授權(quán)，管理RFID中間件內(nèi)集成的驅(qū)動(dòng)組件，組織中間件內(nèi)部的處理線程； (二)電子標(biāo)簽智能存儲(chǔ)模塊；每個(gè)電子標(biāo)簽內(nèi)記錄的字段內(nèi)容包括“隸屬型號(hào)、設(shè)計(jì)圖號(hào)、投產(chǎn)批次、領(lǐng)料時(shí)間、本道工序、下道工序、當(dāng)前工位和完成狀態(tài)”，電子標(biāo)簽智能存儲(chǔ)模塊將以上字段內(nèi)容組合成為堆棧格式，并在電子標(biāo)簽存儲(chǔ)空間內(nèi)分配存儲(chǔ)地址； (三)存取內(nèi)容互譯模塊；該存取內(nèi)容互譯模塊內(nèi)集成了所涉及的各種加密算法，電子標(biāo)簽內(nèi)的存儲(chǔ)內(nèi)容為加密存儲(chǔ)，內(nèi)容寫入時(shí)實(shí)施加密算法，內(nèi)容讀取時(shí)實(shí)施解密算法； (四)RFID讀寫器配置模塊；RFID讀寫器配置模塊將讀寫器的操作步驟歸類為“連接RFID讀寫器、配置RFID讀寫器參數(shù)、尋卡請(qǐng)求、防碰撞操作、選卡、獲得授權(quán)、配置RFID標(biāo)簽參數(shù)、讀操作、寫操作、終止數(shù)據(jù)傳輸、斷開RFID讀寫器”，調(diào)用RFID讀寫器配置模塊內(nèi)集成的讀寫器驅(qū)動(dòng)組件即讀寫器API函數(shù)來(lái)完成相應(yīng)的操作； 上層應(yīng)用模塊向RFID中間件發(fā)送操作指令給注冊(cè)管理模塊，注冊(cè)管理模塊對(duì)所接收的操作指令進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)，并實(shí)例化一個(gè)對(duì)應(yīng)于所接收的操作指令的代理對(duì)象，用于完成該指令后續(xù)的操作，如所述的操作指令為RFID讀寫器或RFID標(biāo)簽的參數(shù)配置命令，則通過(guò)讀寫器配置模塊調(diào)用相應(yīng)程序段內(nèi)的API函數(shù)完成配置，再通過(guò)“注冊(cè)管理模塊”給上層應(yīng)用程序返回運(yùn)行結(jié)果；如所述的操作指令為RFID標(biāo)簽的寫入命令，則通過(guò)“存取內(nèi)容密文互譯模塊”對(duì)寫入內(nèi)容進(jìn)行加密，然后由“電子標(biāo)簽智能存儲(chǔ)模塊”按其字節(jié)長(zhǎng)度分配存儲(chǔ)地址，再通過(guò)“RFID讀寫器配置模塊”調(diào)用相應(yīng)程序段內(nèi)的API函數(shù)完成寫入操作，最后通過(guò)“注冊(cè)管理模塊”給上層應(yīng)用程序返回運(yùn)行結(jié)果；如所述的操作指令為RFID標(biāo)簽的讀取命令，則通過(guò)讀寫器配置模塊調(diào)用相應(yīng)程序段內(nèi)的API函數(shù)完成讀取操作，然后通過(guò)“存取內(nèi)容密文互譯模塊”對(duì)讀取內(nèi)容進(jìn)行解密，再通過(guò)“注冊(cè)管理模塊”給上層應(yīng)用程序提供數(shù)據(jù)文件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的注冊(cè)管理模塊采用STA或MTA模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證組件協(xié)調(diào)的統(tǒng)一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的電子標(biāo)簽存儲(chǔ)模塊將制造流程中的工序信息加密動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)于電子標(biāo)簽內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)制造車間的中間件系統(tǒng)，其特征是所述的RFID中間件內(nèi)集成的讀寫器驅(qū)動(dòng)組件采用組件代理模式管理；注冊(cè)管理模塊負(fù)責(zé)讀寫器驅(qū)動(dòng)組件的管理與映射關(guān)聯(lián)，讀寫器配置模塊負(fù)責(zé)讀寫器驅(qū)動(dòng)組件的配置、調(diào)用及二次開發(fā)。
全文摘要
一種面向離散制造車間的RFID中間件的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是它通過(guò)設(shè)置四個(gè)模塊將與離散制造車間特征相關(guān)的信息集成為事件消息服務(wù)并驅(qū)動(dòng)RFID硬件設(shè)備運(yùn)行，將電子標(biāo)簽所攜帶的信息組織封裝成為可直接供上層應(yīng)用模塊使用的數(shù)據(jù)源，以實(shí)現(xiàn)離散制造車間底層生產(chǎn)數(shù)據(jù)與上層應(yīng)用模塊的數(shù)據(jù)交互。本發(fā)明充分考慮了離散制造車間運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)際狀況，能與MES、CAPP、ERP等企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，能有效防止記錄內(nèi)容的泄露，可以最小的程序變動(dòng)快速支持RFID讀寫器硬件的升級(jí)或更改。
文檔編號(hào)G06F9/44GK103197928SQ20131007454
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者謝欣平, 郭宇, 廖文和 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)