基于Linux和RFID的物流園區(qū)車輛管理平臺設(shè)計

陳必泉　徐樂遜　李林

摘 要：提出了一種基于Linux和RFID的物流園區(qū)車輛管理平臺，可提高車輛信息處理的自動化和智能化水平，解決物流園區(qū)之間因為數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一，接口不一致，彼此間很難通信，無法聯(lián)動和協(xié)同的難題。平臺采用C/S結(jié)構(gòu)和Web Service技術(shù)，充分利用開源社區(qū)的優(yōu)秀、成熟的軟件，在保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性的同時顯著地降低了物流園區(qū)的總體運營成本。

關(guān)鍵詞：RFID；Linux；車輛管理平臺；C/S；Web Service

中圖分類號：TP311.52

1 引言

車輛管理是物流園區(qū)管理的一項重要內(nèi)容。隨著我國物流信息化建設(shè)進程加快，很多物流園區(qū)進行了信息化改造，建立了相應(yīng)的園區(qū)綜合信息平臺，這使得車輛管理水平得到較大提升，但是仍存在一些問題，具體表現(xiàn)在：車輛信息處理的自動化和智能化水平不高，物流園區(qū)之間數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一，接口不一致，彼此間很難通信，無法聯(lián)動和協(xié)同[1]。

RFID（射頻識別技術(shù)）是從 20 世紀 80 年代起走向成熟的一種自動識別方式。它具有很多突出的優(yōu)點：無接觸識別、閱讀距離遠、識別速度快、可識別移動物體、穿透性強、環(huán)境適應(yīng)力強可以在任何惡劣的條件下工作[2]。針對物流園區(qū)車輛管理存在的難題，結(jié)合RFID技術(shù)的優(yōu)點，本文提出了一種基于Linux和RFID的物流園區(qū)車輛管理平臺（以下簡稱平臺）設(shè)計。

2 平臺設(shè)計

2.1 物理架構(gòu)

平臺的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。其中物流信息管理服務(wù)器集中存儲了所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，為注冊用戶提供登陸、鑒權(quán)、數(shù)據(jù)上傳、信息查詢等各項服務(wù)?？蛻魴C使用平臺分配的賬號通過專用客戶端程序登陸物流信息管理服務(wù)器進行相關(guān)的業(yè)務(wù)操作。讀卡器和客戶機之間不直接進行交互，而是通過一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器來完成數(shù)據(jù)的交換。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器由物流園區(qū)部署，實現(xiàn)對具體型號讀卡器的操作和平臺定義的RFID數(shù)據(jù)接口。

2.2 邏輯架構(gòu)

平臺采用了“軟件即服務(wù)”的設(shè)計理念，即應(yīng)用軟件統(tǒng)一部署在服務(wù)器，以服務(wù)的形式向用戶提供。物流園區(qū)通過注冊成為平臺的租戶，使用平臺的客戶端軟件登陸服務(wù)器進行業(yè)務(wù)操作。為了給多個物流園區(qū)企業(yè)提供服務(wù)，平臺的邏輯架構(gòu)分為應(yīng)用服務(wù)層和基礎(chǔ)服務(wù)層，在數(shù)據(jù)存儲上采用了數(shù)據(jù)庫共享模式。

應(yīng)用服務(wù)層集中了車輛管理的核心業(yè)務(wù)，主要實現(xiàn)用戶管理、登陸、車輛管理、數(shù)據(jù)查詢?；A(chǔ)服務(wù)層對應(yīng)用服務(wù)層提供業(yè)務(wù)支撐，主要包括Web Service 調(diào)用和服務(wù)接口、數(shù)據(jù)庫訪問、LDAP認證和事務(wù)管理等。

多租戶平臺在數(shù)據(jù)存儲上一般有三種方式：1）租戶使用獨立數(shù)據(jù)庫；2）共享數(shù)據(jù)庫表獨立；3）共享數(shù)據(jù)庫和表[4]。本平臺采用了第三種方式，即所有租戶使用相同的數(shù)據(jù)庫和表設(shè)計。不同租戶的表數(shù)據(jù)通過平臺分配的企業(yè)ID進行區(qū)分。

2.3 模塊設(shè)計

物流園區(qū)車輛管理平臺旨在建立一個數(shù)據(jù)統(tǒng)一、維護統(tǒng)一、用戶統(tǒng)一、安全可靠、易于擴展的信息平臺?；贑/S結(jié)構(gòu)和Web Service技術(shù)、充分利用開源社區(qū)優(yōu)秀、成熟的軟件可以很好的實現(xiàn)這一目標。

與B/S結(jié)構(gòu)相比，C/S結(jié)構(gòu)可以充分利用兩端硬件環(huán)境的優(yōu)勢，將任務(wù)合理分配到Client端和Server端來實現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的通訊開銷?？蛻舳顺绦蛑回撠煍?shù)據(jù)采集和與用戶進行交互，不存儲業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，所有的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲在服務(wù)器端，數(shù)據(jù)安全可靠，用戶無需部署服務(wù)器，省去繁瑣的維護工作。Web Service技術(shù)具有開放性、平臺獨立性、松耦合性和可復(fù)用性等優(yōu)點[3]，因而在企業(yè)級應(yīng)用中得到非常廣泛的使用。

經(jīng)過多年的發(fā)展開源社區(qū)已經(jīng)形成了從操作系統(tǒng)到應(yīng)用軟件、從工具鏈到函數(shù)庫的龐大的生態(tài)系統(tǒng)。借助高水平的開源軟件不但可以構(gòu)建穩(wěn)定、高性能的系統(tǒng)，還可以顯著地減少企業(yè)的開支。因此本平臺大量使用了開源軟件，比如使用GTK開發(fā)圖形界面，以PostgreSQL作為后臺數(shù)據(jù)庫，通過openLDAP進行高效、靈活的身份認證，基于gSOAP和Axis2快速構(gòu)建Web Service應(yīng)用框架。

如圖2所示，在功能設(shè)計上平臺包含用戶登錄、RFID數(shù)據(jù)接口、系統(tǒng)管理和車輛信息管理四大模塊。

（1）用戶登錄

當用戶輸入用戶名和密碼后，系統(tǒng)會通過調(diào)用服務(wù)器的Web Service接口進行用戶認證。如果通過認證，服務(wù)器會為用戶生成一個令牌。用戶在后續(xù)的操作中需要在報文中加入令牌信息，服務(wù)器端在處理請求時，會首先檢查令牌的有效性，只有通過有效性檢查的請求才會被分發(fā)到相應(yīng)的業(yè)務(wù)模塊進行處理。

（2）RFID數(shù)據(jù)接口

由于每個物流公司都會有自己的RFID設(shè)備，這些設(shè)備來自不同的廠商，因此傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式和協(xié)議會有所不同。為了支持多種設(shè)備，需要一種機制來屏蔽這類設(shè)備的異構(gòu)性，不會因為設(shè)備的不同而在使用上有所限制。解決的方法是：定義一個數(shù)據(jù)接口，平臺客戶端程序啟動一個后臺服務(wù)進程用來接收數(shù)據(jù)；物流園區(qū)部署包含RFID中間件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。RFID中間件實現(xiàn)了對具體型號讀卡器的操作和平臺的RFID數(shù)據(jù)接口，并且統(tǒng)一使用網(wǎng)絡(luò)的方式與客戶機進行數(shù)據(jù)通訊。當RFID讀卡器采集到車輛數(shù)據(jù)時，將數(shù)據(jù)提交到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化器，按照數(shù)據(jù)接口的格式要求對數(shù)據(jù)進行封裝，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給客戶端程序的后臺服務(wù)器進程進行處理。

（3）系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理包括用戶管理、本地讀卡器管理和參數(shù)設(shè)置三個子模塊。用戶管理子模塊可進行用戶增加、刪除、信息變更和權(quán)限設(shè)置等操作。在權(quán)限分配上使用的是用戶/角色模型，亦即某個角色被賦予了若干權(quán)限，用戶被賦予一個或若干角色。當用戶屬于某個角色，就意味著該用戶擁有相關(guān)的所有權(quán)限。

本地讀卡器管理子模塊用于管理讀卡器的配置列表。配置列表的一個表項用來標識一個通道，包含了讀卡器IP地址、端口號、天線號、進出方向等配置信息。用戶可以通過該子模塊添加、刪除和修改配置表項。

（4）車輛信息管模塊

車輛信息管理包含了車輛卡發(fā)放、發(fā)卡記錄查詢、車輛基本信息查詢、車輛進出口信息上傳和車輛歷史信息查詢，是整個業(yè)務(wù)流程的核心部分。

1）車輛卡發(fā)放。用戶填寫好車輛的相關(guān)信息并由物流園區(qū)管理軟件上傳到相應(yīng)的物流信息管理服務(wù)器中，服務(wù)器把接收的車輛信息存入數(shù)據(jù)庫并且根據(jù)特定的算法生成一個唯一的ID號返回給客戶端。

2）發(fā)卡記錄查詢。用戶根據(jù)車輛的車牌號或者ID號查詢相應(yīng)車輛的發(fā)卡記錄，發(fā)卡記錄包括發(fā)卡時間、RFID識別卡號、車牌號等信息。

3）車輛基本信息查詢。用戶可根據(jù)車輛的車牌號或ID號進行查詢 。

4）車輛狀態(tài)信息上傳。當從RFID數(shù)據(jù)接口接收到讀卡數(shù)據(jù)時，首先搜索讀卡器配置列表，根據(jù)讀卡數(shù)據(jù)中的IP地址、端口號和天線號等信息進行匹配操作。結(jié)合接收到的卡號信息和匹配成功的配置表項內(nèi)容生成車輛狀態(tài)信息，上傳至服務(wù)器。

5）車輛歷史信息查詢。查詢車輛在各地物流園區(qū)的進出記錄，可以選擇根據(jù)ID號或者車牌號來進行查詢，返回的結(jié)果為一個按時間排序的車輛進出記錄列表。

4 結(jié)束語

本文所設(shè)計的基于Linux和RFID的物流園區(qū)車輛管理平臺采用C/S結(jié)構(gòu)和Web Service技術(shù)，旨在實現(xiàn)對物流園區(qū)的車輛進行有效的管理，提高自動化和智能化水平，降低總體運營成本。對于該平臺，目前已經(jīng)完成了一套演示系統(tǒng)，經(jīng)過調(diào)試運行，表明該平臺滿足了之前所設(shè)想的應(yīng)用需求，并且運行良好。

參考文獻：

[1]史國棟.基于SOA的物流園區(qū)業(yè)務(wù)系統(tǒng)整合平臺研究與設(shè)計[D].西安：長安大學(xué)，2009.

[2]楊志千.基于有源RFID的小區(qū)車輛管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2009.

[3]楊明，周國祥.基于Web Service的現(xiàn)代物流平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[J].安徽科技學(xué)院學(xué)報，2010，24（1）：29-34.

[4]黃日勝，周永福，黃錫波.基于SaaS模式的現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)的設(shè)計[J].計算機與數(shù)字工程，2011，39（1）：78-79.