基于IBM RFID中間件的圖書管理系統(tǒng)構(gòu)建

　　引言

　　無線射頻識別技術(shù)即RFID(Ridio Frequency Identification)技術(shù)，是采用無線射頻方式進行非接觸通信，以達到識別并交互數(shù)據(jù)的一種快速識別技術(shù)。其基本硬件組成包括電子標簽、天線和閱讀器。RFID系統(tǒng)的工作原理是：當電子標簽進入由天線激活的RF區(qū)域時，天線的射頻信號將激活標簽，讀寫器發(fā)出一種調(diào)制信號，標簽對調(diào)制信號解調(diào)并把解調(diào)信號發(fā)回讀寫器，讀寫器再把讀取的數(shù)據(jù)發(fā)送給PC機。PC機根據(jù)邏輯運算判斷數(shù)據(jù)的合法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機構(gòu)動作。

　　與目前應(yīng)用廣泛的基于光學(xué)技術(shù)的自動識別技術(shù)如條形碼技術(shù)相比，RFID技術(shù)具有強大的優(yōu)勢：一次處理多個標簽、可將處理的狀態(tài)寫入標簽、標簽具有持久性、信息接收傳播穿透性強、存儲信息容量大、種類多、可重復(fù)利用等。因此，RFID技術(shù)受到了圖書館界的重視，目前世界上已有數(shù)百家圖書館應(yīng)用了這一技術(shù)。但是RFID設(shè)備與圖書管理系統(tǒng)之間的整合耗費大且技術(shù)復(fù)雜，使多數(shù)圖書館對應(yīng)用RFID技術(shù)采取了謹慎的態(tài)度。近年來，一些大型的軟件公司，如IBM、Sun、Microsoft等，都推出了支持RFID技術(shù)的中間件，解決了技術(shù)和成本兩方面的問題，為RFID技術(shù)在圖書管理系統(tǒng)中的應(yīng)用開辟了一片新的天地。本文利用IBM RFID中間件給構(gòu)建了一種利用RFID技術(shù)的圖書管理系統(tǒng)。

　　1 RFlD中間件

　　中間件是位于平臺(硬件和操作系統(tǒng))與后端應(yīng)用程序的通用服務(wù)，這些服務(wù)具有標準的程序接口和協(xié)議。針對不同的操作系統(tǒng)和硬件平臺，它們可以有符合接口和協(xié)議規(guī)范的多種實現(xiàn)。中間件提供的程序接口定義了一個相對穩(wěn)定的高層應(yīng)用環(huán)境，不管底層的計算機硬件和系統(tǒng)軟件怎樣更新?lián)Q代，只要將中問件升級更新，并保持中間件對外的接口定義不變，應(yīng)用軟件幾乎不需要任何修改。RFID中間件的引入大大減少了圖書管理系統(tǒng)在應(yīng)用軟件開發(fā)和維護中的重大投資，加速了RFID技術(shù)在圖書管理系統(tǒng)中的應(yīng)用進程。

　　RFID中間件是一種面向消息的中間件。RFID的相關(guān)數(shù)據(jù)是以消息的形式，從一個程序以異步的方式傳送到另一個或多個程序，傳送者不必等待回應(yīng)。它具有以下特征：

　　獨立于架構(gòu)——RFID中間件獨立并介于RFID讀寫器與后端應(yīng)用程序之間，并且能夠與多個RFID讀寫器以及多個后端應(yīng)用程序鏈接，可減輕架構(gòu)與維護的復(fù)雜性。

　　數(shù)據(jù)流——RFID中間件的主要目的在于將實體對象轉(zhuǎn)換為信息環(huán)境下的虛擬對象，因此數(shù)據(jù)處理是RFID中間件最重要的功能。RFID中間件具有資料收集、過濾、整合與傳遞等特性，以便將正確的對象信息傳到后端應(yīng)用系統(tǒng)。

　　處理流——RFID中間件采用程序邏輯及存儲再傳送的功能來提供順序的消息流，具有數(shù)據(jù)流設(shè)計與管理的能力。

　　基于標準——RFID中間件必須基于標準。目前，EPCglobal為不同目標的全球唯一識別號碼提出了通用標準，即EPC(電子編碼)。EPC存放在RFID標簽中，被RFID讀寫器讀出后，即可提供追蹤EPC所代表的目標及相關(guān)信息，并立即識別目標數(shù)據(jù)，有效地提高了信息透明度。

　　2 IBM RFID中間件

　　2.1 IBM RFID中間件架構(gòu)

　　IBM RFID中間件的架構(gòu)體系如圖2所示，主要包括邊緣控制器和前端服務(wù)器兩部分。邊緣控制器主要負責(zé)與RFID硬件設(shè)備之間的通信，對RFID讀寫器所提供的數(shù)據(jù)進行過濾、整合，將其提供給前端服務(wù)器，前端服務(wù)器充當了所有RFID設(shè)備信息采集的匯合中心，存儲數(shù)據(jù)并與后臺管理系統(tǒng)整合。邊緣控制器主要由控制器、過濾器、讀寫器代理等組成。前端服務(wù)器基于J2EE標準環(huán)境，主要由WebSphere服務(wù)器(WebSphere Application Server即WAS)、MQ中間件、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)代理等部分組成。邊緣控制器與前端服務(wù)器之間采用發(fā)布主題/訂閱主題的方式通信。

　　2.2 IBM RFID中間件數(shù)據(jù)流向

　　2.2.1 數(shù)據(jù)流上傳過程

　　RFID閱讀器獲得標簽數(shù)據(jù)之后，通過代理服務(wù)器將其發(fā)布到Microbroker總線;控制器和過濾器訂閱了標簽數(shù)據(jù)這一主題，就從Microbroker總線上得到數(shù)據(jù)，過濾器對數(shù)據(jù)進行過濾，忽略重復(fù)的標簽信息，將正確的標簽信息的頭信息去掉，然后將處理后的標簽數(shù)據(jù)發(fā)布到Microbroker總線上，由MB Bridge模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到前端服務(wù)器。前端服務(wù)器訂閱了處理后的標簽數(shù)據(jù)，然后將其提供給WebSphere應(yīng)用服務(wù)器。WebSphere應(yīng)用服務(wù)器中的消息驅(qū)動Bean對數(shù)據(jù)進行進一步過濾、整理，發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器模塊，最后數(shù)據(jù)通過MQ以XML的格式流入后端應(yīng)用系統(tǒng)為用戶所用。

　　2.2.2 數(shù)據(jù)流上傳過程，即控制信息的傳送，是數(shù)據(jù)流上傳的逆過程。

　　3 IBM RFID中間件在圖書管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　利用IBM RFID中間件來構(gòu)建RFID圖書管理系統(tǒng)簡單而快速。IBM RFID中間件在圖書管理系統(tǒng)中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　在RFID硬件系統(tǒng)中，由于讀寫器可對粘貼于書中的標簽信息隨時讀寫，所以在圖書館中不同的管理位置，利用圖2中的信息傳輸關(guān)系，就可以實現(xiàn)后端圖書管理系統(tǒng)對前端RFID硬件設(shè)備的智能控制。

　　3.1 信息采集操作

　　信息采集操作負責(zé)圖書信息采集工作。由于RFID讀寫器對于被讀取的標簽沒有位置、方向的嚴格要求，所以通過RFID讀寫器，激活圖書中標簽的安全位，就可根據(jù)標簽中的有關(guān)信息自動定位掉架的圖書或判斷圖書正確的排架位置、可以自動把不同地點的書分發(fā)到相應(yīng)的位置、還可以通過RFID反饋的圖書信息了解圖書的借閱頻率、圖書的復(fù)本情況等，經(jīng)過管理信息系統(tǒng)的信息匯總，為圖書館管理人員和訪問人員提供有效的決策信息。

　　3.2 信息加工操作

　　信息加工操作進行圖書編目工作，圖書管理人員使用計算機系統(tǒng)提供的著錄格式對圖書進行規(guī)范化著錄，通過閱讀器對RFID標簽進行信息存儲，由于RFID標簽的最大存儲量可達Megabytes，可以對數(shù)據(jù)容量進行擴充，存儲更多的與圖書相關(guān)的信息。

　　3.3 流通服務(wù)操作

　　流通是圖書館業(yè)務(wù)的主要環(huán)節(jié)之一，包括借書、還書、續(xù)借、讀者管理、罰款等環(huán)節(jié)。由于該系統(tǒng)可使客戶自行檢測圖書中的條目，因此在流通服務(wù)的各個環(huán)節(jié)，客戶不需要管理人員的幫助都就能自主完成。當圖書出庫時，RFID讀寫器自動讀取存儲在圖書標簽中EPC(電子編碼)，并將借閱的圖書信息、出庫信息、讀者的基本信息一同寫入數(shù)據(jù)庫。圖書在自動還書箱處被還上時，圖書的借出身份又被被重新設(shè)置上，存入數(shù)據(jù)庫，以供其他用戶借出。

　　3.4 安全保障操作

　　當客戶攜帶圖書通過安檢門時，安裝于安檢門處的RFID讀寫器讀取圖書中EPC碼，以確定圖書是否被允許帶出。當未辦理完借出手續(xù)或禁止借出的圖書在出門時，安檢裝置會報警，提醒管理人員及時阻止，而且能夠顯示被盜圖書的詳細資料，有效防止圖書盜竊。

　　3. 5 聯(lián)機服務(wù)操作

　　聯(lián)機服務(wù)操作通過數(shù)據(jù)服務(wù)平臺向讀者提示閱覽區(qū)圖書的當前架位信息，圖書的借閱信息等，滿足圖書館工作人員和一般讀者的查詢要求。

　　另外，通過Internet網(wǎng)，在世界上任何一個角落，只要擁有一個終端電腦，一個Modem或Fax/Modem卡相應(yīng)的通信連接軟件即可上網(wǎng)查詢該系統(tǒng)，滿足所有用戶的訪問需求。

　　4 結(jié)語

　　基于IBM RFID中間件的圖書管理系統(tǒng)以IBM RFID中間件為紐帶，將先進的RFID技術(shù)同圖書管理系統(tǒng)有機地結(jié)合起來。它對下屏蔽RFID設(shè)備的硬件差異，對上屏蔽操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫的差異，提供安全性、高性能、高擴展性、可管理性等方面的可靠保障;有效地驅(qū)動了后端圖書管理應(yīng)用系統(tǒng)，形成了統(tǒng)一、協(xié)調(diào)的運作過程;并且在RFID硬件系統(tǒng)與現(xiàn)有的圖書管理系統(tǒng)得以完好融合的同時，還能夠保證兩者的獨立性和健全性。整個系統(tǒng)構(gòu)建簡單而快速，開發(fā)、運行、維護成本低，具有較好的應(yīng)用價值。