荆心（1977-），男，汉族，博士研究生，讲师。研究方向为物联网、RFID 技术。
睢鹏（1976-），男，汉族，助理工程师。研究方向为物联网、网络安全、信息自动化。
RFID 中间件框架研究
荆心 1 睢鹏 2
(1. 西安工业大学 计算机科学与工程学院，杭州 710032；
2. 陕西柴油机重工有限公司 信息化推进部，兴平 713105)
摘 要： （目的）RFID 中间件作为物联网实现的关键技术，已经成为当前研究的焦点，伴随 着大量形式各异、功能复杂的 RFID 中间件框架的提出，对其框架的组成结构、性能特征、 关键技术等各方面的掌握日趋重要。 （方法）本文详细分析了目前流行的 RFID 中间件框架的 实现功能、层次结构以及语义构成，由此总结出了其应该具备的显著特征，并给出了用于实 现关键需求的重要技术及解决方案。同时还提出了 RFID 中间件的定义，并讨论了目前存在 的问题及未来的研究方向。 （结论）通过对 RFID 中间件框架研究进展的综述，将对其设计与 实现提供清晰的思路。
关键词：RFID 中间件；框架；特征；语义
Research on RFID Middleware Framework
JING Xin 1 Sui Peng
2 (1 School of Computer Science and Engineering ， Xi’an Technological University ，Xi’an 710032， China? 2. Information Technology Promotion Department ，Shanxi Diesel Engine Heavy Industry
Co. Ltd, Xingping 713105，China )
Abstract ：(Objective)RFID middleware has become the focus of current research because of it is the key technology of the internet of things. Along with a large amount of diverse RFID middleware framework is presented, it is important to master all properties of framework such as composition, feature, key technology etc. (Method) The paper firstly analysis popular RFID middleware framework in detailed from three aspects of function, architecture and semantics level. Then the framework’s salient features are summarized and the key technologies of implement are given. The RFID middleware’s definition is simultaneously presented in this paper. Finally, shortcomings of the framework are discussed and future directions are proposed. (Conclusion) Through a synthesis review of the progress in framework, a clear thinking for design is provided. Key words ：RFID middleware ；Framework ；Feature ；Semantics
RFID 是一种操作快捷方便的非接触式自动识别技术，可同时识别大量高速运动的多个
物体，并可工作于各种恶劣环境，快速采集目标对象的相关信息。虽然 RFID 系统使得应用
程序能够利用 RFID 技术大幅提高生产效率，但很少有中小型企业能够真正获益，其原因在
于，底层读写器通常来自不同厂商，使用的驱动、通讯协议各不相同，同样上层应用程序往
往基于不同平台开发，面向不同用户需求，这样两者的联系将形成多对多的关系，假如外部
用户想要加入一种新的读写器， 或者变更某一个应用的业务逻辑， 那么变动的联系将很难维
护。RFID 中间件的提出实现了上、下两层之间的完全松散耦合，解决了 RFID 技术与应用程
序之间信息对应交流困难的问题，降低了应用开发的成本。
随着物联网概念的兴起、食品安全追溯等方面迫切需求的提出，RFID 中间件作为其中
的一项关键技术已经成为当前研究应用的焦点。目前，RFID 中间件不但成功应用于产品质
量安全追溯、铁路物流及客票系统、供应链管理系统、离散制造业生产线制造系统等众多领
域，并且随着 RFID 中间件公共服务技术的推出，大规模的协作服务，物联网、普适计算将
真正的进入人们的日常生活当中。
RFID 中间件的本质作用为连接，价值在于语义的传递，这通常需要多个层次的处理。
同时，RFID 中间件处理的事件流具有不确定、海量、突发等特点，要从其中挖掘出智能、
准确、丰富的语义信息，需要利用高级、复杂的技术才能完成，由此可以看出，RFID 中间
件必须具备复杂的层次结构与功能。传统的 RFID 中间件一般仅具备数据过滤、聚合、传递
的基本功能，但随着其层次的细化、增加，以及各层功能的不断变化，其原本的作用范围日
趋模糊，因此对其工作边界的界定，以及本质特征、关键技术等方面的了解变得至关重要。
本文首先给出 RFID 中间件的定义，划定其工作范围， 然后通过对 RFID 中间件现存框架
的现状综述与分析，总结归纳出了其应具备的基本特征，并给出相应的技术解决方案，最后
还对几个重点的发展研究方向进行了讨论，一方面为 RFID 中间件框架设计及研究提供清晰
的思路，另一方面为相关人员提供该领域的研究进展与发展趋势方面的介绍。
1 RFID 中间件框架层次
目前有大量的相关框架被提出，但还未能形成一个明确、统一的标准与定义，这也是造
成中间件框架设计多种多样，功能范围形式各异的一个原因。因此，本文首先给出 RFID 中
“能够对上层应用与底层硬件的多样性、异构性，以及外部需求变化，起到 间件的定义为：
屏蔽作用，并能够对外提供公共服务的中间层软件， 即位于读写器与应用程序之间的层称之
为 RFID 中间件” 。
在此定义范围内的 RFID 中间件都至少应该具备三大功能：1、硬件设备管理：主要作用
为实现软件系统与硬件的松散耦合，屏蔽掉各自的异构特性，包括配置、管理读写器，提供 统一的接口采集标签原子事件，写数据到标签内存中等功能；2、数据处理与传递：大量无 意义、乱序、污染的 RFID 事件，必须被处理成正确、有语义的事件才能够路由给与之相关 的应用程序；3、服务提供：面向不同的应用程序，提供统一的接口，实现用户或应用的透 明操作。
这三大功能分别在 RFID 中间件框架的不同层次上实现，其中数据处理为核心工作，其 又可包含四个层面：1、有效清洗层（Valid 层）：清洗掉无效噪音数据，补偿、过滤、形成 形式为（what,where,when）的单个有效事件；2、应用相关语义层（Application 层）：产 生具体应用程序或具体业务逻辑定制的事件集合， 能够表达具有时间段、地点区域等含义的 基本语义；3、关系语义层或情境语义层（Relation 层或 Context 层）：本层关键为事件操 作符的使用及模式匹配，可根据业务逻辑规则将应用相关的原子事件联系起来，形成某种关 系，可以表达形式为（what,where,when,why）四维要素的语义，还可根据传感器信息，对 环境进行感知，合成具有情境语义的事件；4、业务过程层（Business Process 层）：本层 通常涉及多个企业的EPCIS 或Web Service，各合作伙伴按照规定的业务流程执行从而完成 一个业务过程事件。
图1 RFID框架基本层次
分层、模块化设计是 RFID中间件框架的一个显著特征，RFID中间件框架的基本层次结 构如图 1 所示，通过其最终输出事件的语义层次，能够准确判断出中间件框架的高级性，本 文以下按照语义由低到高的顺序简称各层为 V 层、A层、RC 层、BP 层。
2 RFID 中间件框架现状研究
RFID 中间件依照应用需求的不同，可以被划分为两大类别，即物品跟踪与物品定位， 其本质区别在于读写器部署的不同 [1] ，前者即读写器固定的环境注重数据处理，适于在工业 生产、物流仓储等通用情况下使用；后者即读写器移动的情况更注重情境发现，适于博物馆
游览导航、矿井人员定位等面向单个用户的个性化服务 [2] 。同时为满足框架中各个层面不同 的需求，RFID 中间件组成模块的功能范围、提供的上下层接口等各不相同，这些因素决定 了中间件的大小、性能、服务能力、实施效果等多个方面。
根据以上对 RFID 中间件主要任务，以及分类的研究，这里将从面向通用型（读写器固 定）与面向移动应用型（读写器移动）两个主要方面，对目前的 RFID 中间件典型框架如何 实现各项具体功能进行详细分析，并着重讨论各框架的语义层次。
2.1 面向通用型
面向通用型是指中间件工作数据由固定于工作场所的读写器， 对出现在其区域内的物品 进行信息采集获得。为满足对这些数据逐层语义复合的需求，研究人员尝试了多种技术、或
可将面向通用型 RFID 中间件分为三类。 制定了相应的标准， 以下依据形成语义的核心技术，
2.1.1 以 EPCGlobal 标准为核心
EPCGlobal 是由国际组织 GS1 管理的一套标准，其为 EPC(Electronic Product Code) 编码和 RFID技术在可视化供应链管理以及高速数据流应用中的实现， 提供了强有力的支持。 EPCNetwork 为 EPCGlobal 给出的中间件具体框架，包括物体识别、数据捕获、数据交换三 层，物体识别层中 LLRP、TP 模块用于从符合TDS 标准的标签采集数据；数据捕获层中的 ALE 通过统一的接口，接收用户的 ECSpec(Event Cycle Specifications)，然后形成 A 层语义 的 EPCReport， 并发布给用户； 数据交换层中的 EPCIS更是能够进一步通过EPCIS Capturing 模块产生 RC层的语义，然后通过 EPCIS Accessing接口提供给应用程序。
ALE 接口和 EPCIS 是 EPCNetwork 中位于中高两层，用于数据处理与传递的核心部件， GS1 定义了其接口标准及功能说明，但未给出具体实现。因此，目前对于 EPCNetwork 的应 用、研究工作是围绕着 ALE、EPCIS以及框架原型系统的实现进行的。文献[3]提出的 REFill 中间件架构使用过滤链方法具体实现了ALE 的功能， 并且解决了对过滤操作的可编辑性要求。 文献[4]给出了一个基于 EPCNetwork 的开源实现—Accada，在该平台上终端用户、系统集成 商以及研究人员，可以以开发新应用为目的进行 EPCNetwork 网络协议的各项实验。文献[5] 提出的 BizAF 框架对 EPCNetwork 架构中位于 EPCIS 与应用程序之间的部分进行了扩展，使 其包含 RFID 业务事件、检测以及 EPCIS 捕获三个服务，能够从 ALE 订阅感兴趣的事件，并 与从本地或合作伙伴 EPCIS 中检索的物品信息及历史记录合成业务事件，最终提供给 RFID 应用程序具有高级语义的事件。
尽管对 EPCNetwork 框架的改进研究已经很多，但当前依然存在许多问题，比如：缺乏 高层业务逻辑事件转换能力、 缺乏对传感信息的兼容、 缺乏端到端的管理机制等等。 文献[6]
针对这些不足之处， 提出了欧盟FP7 项目研究的 ASPIRE 框架， 该框架应该是目前最为成熟、 全面、轻量级、开源的架构。其在 EPCNetwork 核心框架上加入了业务语境与数据共享、IDE 开发环境、端到端管理控制台、HAL 硬件抽象层等模块，从而解决了分布式、业务发现、支 持感知数据、可配置管理、多标准兼容等多种问题，还能够根据 SMEs（Small Medium Enterprises）应用的需求自定制裁剪，任意构建所需的开、闭环应用。
综上所述，由 EPCNetwork 最终产生语义的层次可以得出，其框架具有较高的高级性， 同时整体结构层次分明、 功能完善， 具备易扩展、 易管理的特性， 适于普通应用环境。 因此， 目前出现了一大批以EPCGlobal 标准为核心的 RFID中间件。
2.1.2 以复杂事件处理为核心
复杂事件处理 CEP（complex event processing）是由 David Luckham 提出的，用于在 大量事件流中进行实时有意义事件检测的技术 [7] ， CEP与 RFID 中间件的结合， 能够提升语义 传递的层次，从而提高 RFID 系统的实际应用价值。目前开源的 CEP 引擎包括：IEP、Esper、 Drools、ActiveInsight等，它们能够高效地与RFID中间件进行集成。文献[8]利用 Drools 作为其 CEP 协作处理器的规则执行引擎，并将其集成于 EPCNetwork 之中的框架。同样文献 [9]利用集成了 Drools 的 RFID 中间件，对智能医院里病人产生的事件云进行检测，从而为 病人的救治提供了快速反应能力。文献[10]利用 Esper 进行复杂事件的检测，同时综合利用 主/从并行处理模型，解决了 CEP 集中式处理的时间瓶颈问题，提出了具有两级层次结构的
此外，
Esper还通常会被作为CEP性能改进研究的比较对象。 RFID中间件复杂事件处理框架。
CEP 的检测方法大致包括：基于有限自动机，基于Petri 网，基于匹配树和基于有向图 四种类型， 这些方法各有利弊， 有限自动机和 Petri网的方法难于检测时间戳乱序的事件流， 匹配树和有向图方法以过滤为基础，难于检测原子事件之间的时空关系。SASE 是基于有限 自动机的最典型代表 [11] ， 其以类SQL 的复杂事件语言表述业务逻辑需求， 并基于非确定有限 状态自动机实现了对事件流的连续查询计划。文献[12]基于 SASE，利用 CORBA 连接分布的 多个 CEP 处理器及其CEP 管理器， 将RFID 复杂事件处理扩展为分布式结构， 从而提升了 CEP 的计算性能。 文献[13]利用有色Petri 网对复杂事件检测过程进行了建模， 将业务逻辑设计 成具有层次的复合事件结构， 将RFID 中间件复杂事件处理分成： 逻辑构造层、 时空约束层、 业务事件发现三层，使得系统能够像检测复合事件一样，自动检测出业务逻辑事件。
总之，具有 CEP 能力的 RFID 中间件，能够处理多种数据源，在大量数据流中实时检测 出高级语义，并触发关键操作，能够大量减少高层应用业务逻辑编写的代码量及维护成本。 但其在处理性能、分布式结构、时间乱序、传感器信息处理等方面的问题还未解决，最重要
的是还需要继续挖掘，从而发现更深层语义的复杂事件。
2.1.3 以业务过程处理技术为核心
业务过程是企业应用的最高级需求， 是一组将输入转化为输出的相互关联或相互作用的 活动，目前已存在许多业务过程建模的方法，包括：EPC、BPMN、高级 Petri 网、UML 等等， 这些模型能够利用相关的建模语言准确表述应用的业务流程。RFID 系统中存在大量当满足 一定输入条件，则触发相应活动的需求，并且多个活动之间存在顺序关系的情况，这非常适 合于利用业务过程引擎来进行处理。业务过程处理与RFID 中间件的结合，将给 RFID系统带 来了以下优点：1、将业务逻辑进一步从顶层应用程序中分离出来，使得应用开发、部署更 加简便；2、利于调用分布在企业组织之间的功能服务，扩展了应用的范围；3、将业务过程 处理与 CEP任务清晰划分，控制了形成语义的粒度，提高了各层次的处理速度。
为进一步减轻 RFID 应用开发的复杂性，文献[14]基于 EPC (Event-driven Process Chains)进行业务过程建模，在 ALE 与高层应用中加入了一个四层的业务过程处理框架，该 框架各层向下订阅感兴趣的数据， 并将本层中产生的具有更高语义的事件传往高层作为输入。 RFID 中间件经过 EPC 模型扩展后，能够提供对应用程序业务流程级别的支持。文献[15]实 现了以 BPMN 为标准的业务过程建模可视化工具，及基于 WS-BPEL 和 PVM 的业务过程引擎。 该中间件框架以业务过程引擎为核心，将 RFID 事件映射成过程事件，然后使用过程模型构 造器，根据内存数据库中存储的业务过程信息，检索过程事件当前状态，并调用服务组件完 成相应的业务执行过程。文献[16]更进一步，不但实现了能够产生业务事件的 Biz AF 中间 件，同时还设计了在运行时，能够链接业务事件与静态服务的业务过程映射组件，从而提高 了 RFID 中间件对业务流程的动态支持。文献[17]基于 NxBRE 引擎，提出了一个由五个模块 组成的中间件框架 Rdspor，其核心为 NxBRE 业务处理控制模块，它能够根据业务规则生产
实现业务处理与企业应用的松散耦合。 信息系统需要的业务文档， 并控制其他模块协调工作，
显然在 RFID中间件中加入业务过程处理模块， 能够达到可被应用使用的 RC层高级业务 过程事件语义。但由于 RFID 技术还处于新兴阶段，且具有自身的独特性质，因此这两者结 合的研究还不多，相关架构还不够成熟。
2.2 面向移动应用型
RFID 移动应用具有自身明显的特征，其不会产生大量连续的事件流，更利于在情境感 知的环境中应用。为了缩短从读写器到高层应用的距离，面向移动的应用出现了将中间件直 接嵌入到智能设备中的趋势，由于智能设备的资源限制性，通用的 RFID 中间件必须被重新 设计成轻量级的、便于移动应用程序开发的专业移动RFID 中间件。
语义的形成与传递在面向移动应用的 RFID 中间件中依然是一个重点，语义层次的高低 决定了最终移动服务的质量。文献[18]提出了直接将 EPCNetwork 集成入移动网络的方案， 两种成熟技术的结合将保证移动应用具有强大的通信及语义转换能力。 文献[19]进一步进行 了移动应用的扩展，利用ALE 与手持终端通讯，获得基本语义对象，利用存储在 EPCIS中的 地理信息等辅助内容，与 ALE 传来的对象复合产生高级语义的 Report，并发给手持终端， 最终实现与博物馆参观者较高层次的语义交互。
综上所述，作为 RFID 中间件的基本功能，数据处理、传递、设备管理等在面向移动应 用型 RFID 中间件中同样具备，但是其具体实现方式发生了较大变化，与通用 RFID 中间件、 移动网络等现有成熟技术的结合，是实现移动应用的主要思想。
3 基本特征
RFID 中间件特征可分为功能性与非功能性两大类 [20] ，功能性特征用于解决应用需求及 RFID 硬件技术局限性，主要包括：数据处理、信息传递、可配置管理等；非功能性特征表 现为自身的动态调整，以适应特殊环境的需求及变化，主要包括：可靠性、可扩展性、自适 应性等。每种 RFID 中间件的设计通常是各种属性特征权衡的结果，这些性质直接影响了其 框架的结构组成、使用技术，这里给出明显能够影响其框架构成的特征。
3.1 松散耦合：松散耦合特征广泛涉及到中间件的各个层面， 以及各个层面的组成模块 之间、甚至模块内部，松散耦合的性质不但确保了中间件的模块、层次之间的协调工作，而 且保证了其可扩展的特性，各模块可在不影响整体架构的情况下调整自身的功能，中间件也 可根据应用环境的变化动态地调整自身的组成，因此，松散耦合是 RFID 中间件框架设计的 一个主要特征。
3.2 事件驱动：事件是 RFID系统操作的客体对象，中间件各功能模块的执行均由事件 的到达而触发，数据的过滤、聚合、计数等操作由原子事件将触发，复杂事件及业务功能有 应用报告事件触发，整个系统其他功能的调用，同样完全由事件触发驱动。事件本身是一个 封装良好的数据结构体，包含了大量相关信息，不但减轻了信息查询的网络流量，还为语义 检测提供了支持，因此对事件驱动架构的支持是RFID 中间件框架的必备特征。
3.3 高可靠性：中间件在整个 RFID 系统中起到神经中枢的作用，具备可用、可靠、自 适应的特点，是避免一旦单点失效即刻导致系统瘫痪的关键因素，负载均衡、Agent等各种 技术的综合应用，将在很大程度上提高中间件的可靠性。
3.4 异步消息订阅：在 RFID中间件中大量的 RFID 读写器会同时为多个应用服务， 这种 多对多的关系造成了网络中存在大量的数据交集， 然而应用程序通常仅仅需要获得本身感兴
趣的数据即可，因此处于中心位置的 RFID 中间件，必须缓冲接受数据，进行异步处理，并 将结果分组发给多个符合订阅规则的应用，由此可以看出，消息的异步传递、订阅/发布是 确保 RFID 中间件框架高效运行的重要特征。
3.5 智能化：RFID 中间件的核心作用，就是为高层应用程序提供智能化服务与集成的 有力支持，比如向异常情况预警、智能感知环境变化等应用提供直接的数据来源，同时直接 提供具有高级语义的智能化事件，是推动 RFID中间件普遍应用的关键因素。
总之，RFID 中间件由于不断发展而具有的新功能，外在表现为其特征，相反正是这些 突出表现的特征决定了中间件的框架设计与具体实现，例如：智能化特征决定了 RFID 中间 件中必须具备复杂事件处理，或者更加高级的语义检测功能，这样新的层次必须加入到框架 中以适应其特性。限于篇幅，以上给出的并非 RFID 中间件框架的全部特征，仅是其基本、 重要的特征。
4 关键技术
RFID 中间件发展前期，出于对 RFID 数据不确定、海量、传递等特点的认识，人们对数 据清洗、订阅/发布等相关技术做了充分研究，因此传统的中间件框架中全都具备数据过滤 及数据传递的功能。随着对 RFID 中间件特征的逐步深入了解，许多新技术不断被应用进来 以解决新的需求，本文从数据流处理和架构组成两个主要方面，讨论目前出现在中间件框架 中的关键技术方法。
4.1 数据聚合
这里的数据聚合是指收集来自读写器等外部数据源的原子事件， 根据业务逻辑规则进行 数据映射，形成具有意义的报告的过程。CEP 是目前这方面用于数据挖掘、数据聚合的最常 用技术，其核心工作是时空、因果等关系的模式定义与匹配， CEP 能够在高速、并发、长 时间段、大批量的数据流内提取出需要的事件，并触发后续的规则或活动。
广泛应用于RFID中间件中进行语义检测， CEP技术虽然作为高效的复杂事件处理单元，
但实际上其正处于发展的初期阶段。CEP 还存在分布式处理、本体语义支持、多维度（传感 器数据、包装事件）事件兼容、时间乱序等很多问题有待解决。文献[21]就针对语义表达不 一致的问题，在 CEP 中引入了本体的概念，建立了 RFID 事件本体模型和本体规则，利用复 杂事件本体活动的工作流转换机制， 较好地对多种环境下语义上下文的高级事件进行了探测。 文献[22]针对时间戳乱序问题进行了研究，分析了时间戳乱序给复杂事件检测带来的困难， 基于扩展的非确定性有限自动机，提出了不需要缓存排序的复杂事件检测算法。总之，CEP 在 RFID 数据处理中的应用还是一个崭新的领域，数据聚合、转换能力的提高，还有待自身
问题的改进。
4.2 数据存储
单就沃尔玛一个企业应用 RFID 而言，其每天产生的数据量都在 GB 级别，RFID 中间件 面向多个应用进行服务，在网络中时刻不停地接受数据，并产生处理的结果，有些像复杂事 件处理这样的结果，必须被存储起来以备日后查询使用，可以想象，这样的数据量将使得计 算能力严重降低。
云计算能够将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度， 构成一个巨大的虚拟资源池 向用户提供按需服务， 面向超大规模数据处理，它可以提供强大的分布式存储与并行计算能 力 [23]
。 云计算会尽量调度计算任务到数据所在的节点上运行， 而不是像传统存储计算方式那 样，尽量将数据移动到计算节点上，因此通过减少大量数据在网络中的传输，云计算还能够 提高数据处理的效率 [24] 。 文献[25]讨论了基于云计算SaaS 服务的RFID 中间件框架， 该框架 使得用户不需要拥有自己的 IT 基础设施，只需通过 IE 浏览器，即可调用过滤、聚合、事件 检测、 EPCIS 等功能， 从而解决了 SMEs 对大量存储空间， 以及低成本利用 RFID 技术的需求。
此外，RFID 中间件需要实时处理的速度，因此大量的输入及中间处理结果，不可能先 被存储到数据库中再被调用， 内存数据库技术能够有效地解决数据在磁盘与内存间低效率存 储、调用的问题，文献[26]在 RFID 中间件框架中加入了一个具有数据存储池、内存索引、 并发控制管理、备份恢复等四个模块的内存数据库， 能够在中间件内部提供高效的数据的缓 冲、存储、处理能力。图2 给出了基于云计算存储、计算 IaaS 服务，以及内存数据库的 RFID 中间件设计思想，但这里提出的框架粒度较粗，还处于概念模型阶段，细粒度的具体实现有 待进一步研究。 IaaS
SaaS 云计算数据存储服务
云计算计算服务
基于云的
RFID 中间件
应用1 应用n … …内存数据库 图2 基于云计算、内存数据库的RFID 中间件的基础架构
4.3 数据调度
RFID 中间件数据处理的吞吐量必定具有最大值，如果在架构设计初期不考虑数据处理 超载的问题，那么当面临来自底层的标签读数迅猛增长时，必将发生数据处理速度缓慢，甚
至排队数据丢失的情况，又由于 RFID 数据峰值波动的特点，还可能出现当某个中间件数据 拥塞而无法响应时，其他并行的中间件还处于闲置状态的情况。因此有必要设计能够将数据 合理调度、均匀分配到分布式中间件上去进行处理的框架，负载均衡是解决这一需求的关键 技术。
负载均衡广泛应用于分布式系统，注重均匀非抢占式的数据调度，但作为计算节点的 RFID 中间件通过 ECSpes 订阅读写器数据，节点与数据源之间存在依赖关系，因此负载均衡 技术的应用需要符合RFID 中间件的特点。 在 RFID 中间件中应用负载均衡的数据调度方法大 致包括以下几类： 1、 数据连接池： 在 RFID中间件底层加入数据连接池， 负责收集标签数据， 同时根据中间件心跳信息，维护一张全局负载情况表，然后将数据分配到负载最小的中间件 上去， 显然这种集中的处理方式将依然产生负载的瓶颈， 仅适用于处理节点较少的情况； 2、 负载管理服务器：在 RFID 中间件中加入负载管理 agent，并设立独立的负载均衡服务器， 用来接收从每个 agent 收集到的各节点的负载信息， 然后由负载均衡服务器根据相应的调度 算法合理分配读写器及其数据给中间件 [27] ， 专门用于负载处理的服务器能够提供高效的计算 能力，还可选择执行多种调度算法；3、基于移动 agent 的动态负载均衡：该方法利用移动 代理及本地静态代理之间的相互协作来完成读写器的分配，移动代理在 RFID 中间件之间移 动并采集其负载信息，每个中间件中的本地代理根据此信息，执行数据的重新分配，并决定 超额负载的分配时间及对象， 动态方法能够保证在中间件节点较多的情况下高效的负载均衡；
4、基于网格计算平台：将 RFID 中间件建立于网格平台之上，直接充分利用网格计算对任务 和数据均匀分布的负载均衡能力，文献[28]很好地利用了网格技术，在中间件内加入负载均 衡管理器，并将其配置于网格之上，通过请求/相应方式找到负载最小的中间件，并将数据 传递给它进行处理。
4.4 功能组件复用
由于不存在统一的标准框架， 大量异构、 自治的 RFID中间件之间实际上很难相互协作、
，均 无缝连接，或者进行数据共享，不管是在中间件之间（横向）还是中间件自身（纵向）
存在功能的重叠 [29] ，这一特点将导致开发成本的巨大浪费，还将阻碍 RFID 技术在绝大部分 企业中的应用。 文献[30]提出了 SOA 设计方法是实现中间件内部协作最好的解决方案的观点， 证明了基于 SOA 的组件，能够实现不同的业务流程系统，根据需要自由、动态的进行服务调 用，以及统一的监控管理，并能够完善的解决中间件内部及相互间的功能重叠、冲突问题， 从而提高中间件的互操作性、开放性、动态可扩展性以及访问控制能力。文献[31]进一步在 这方面做出了努力，引入SOA 思想，设计了一个基于OSGi 的可重构 RFID中间件，功能被划
分为细粒度的服务组件，通过 DS（Declarative Services）进行服务组件的描述及动态管 理，该中间件框架面向复杂、多样的应用能够灵活定制，具有较好的复用性和可重构性，避 免了对 ALE、设备管理等功能的重复开发，有效节约了成本及时间，同时 OSGi 开发的服务 组件具有一致的结构模型与管理方式，能够更好的便于众多的企业应用共同使用。
下表总结了以上两节讨论中出现的功能特性，
关键技术， 及其对应关系。 从中可以看出， 各项关键技术也都是刚刚开始发展的新兴技术，自身还存在不足，加之 RFID 中间件的特殊 性质，其未来的发展将充满挑战。
表1 RFID中间件重要特性及关键技术对应关系
RFID中间件重要功能特性 相关技术解决方案 分类异步消息订阅 订阅/发布 事件传递 智能化 复杂事件处理CEP 事件聚合
—— 云计算、内存数据库 事件存储 事件驱动 数据清洗 事件过滤
高可靠性 负载均衡 数据调度
松散耦合 SOA、OSGi 功能组件复用
5 目前存在的问题与未来的研究方向
随着技术的不断进步，RFID 中间件初期所面临的硬件兼容、数据采集、事件检测等基 础性问题已经得到解决，并形成了功能完善、结构完整、性能优良的整体框架，但相对而言 更加高级、复杂的需求，比如：安全性问题、分布式处理、大容量信息存储、传感器数据融 合等问题接踵而至。以下从三个方面讨论当前急需解决的难题，及未来可能的研究方向。
5.1 处理性能提高
目前的 RFID 中间件框架大多数还处于集中式数据处理阶段，但由于底层数据的海量性 质，集中式处理将很快面临性能上的瓶颈，数据处理的压力主要来自两方面：1、为了提高 读数的准确率，避免漏读，企业会大量增加读写器，同时随着业务量的扩大，读写器的使用 也将成倍增长，这些将导致原始数据量的持续增长；2、传感器数据的融合将使一个更加庞 大的数据源融入。因此，集中的处理方式势必向普适计算发展，并利用分布式、云计算等技 术提高其处理能力，分布式处理方式将使得 RFID 中间件的整体架构、管理、部署、开发等 各个方面被重新设计。
当前对于分布式中间件研究的贡献，基本上都是基于原框架的扩展，文献[32]将原有 ALE 设计成了三层分布式结构，从而避免了 ALE 出现过载的现象。文献[33]基于分布式哈希 表和 P2P 机制提出了分布式 ALE 的结构，该结构将 ALE 作为节点，将读写器作为对象组成 P2P 网络，自动分解 ECSpec，并调用 hash 函数查找到要分配子 ECSpec 的目标节点，该结构
与 EPCNetwork 兼容，且具有可扩展性、对应用程序的透明性、能够动态的向 P2P 网络中添 加、删除 ALE 节点等特性，能够达到仅有传统 ALE10%的性能开销。由以上研究可以看出， 在 RFID 中间件底层，利用 P2P 技术，并与负载均衡方法相结合，进行分布式数据处理是一 个有效的研究方向，但在复杂事件检测、业务流程处理这样的高层上，还没有有效的方法提 出，原因在于时间乱序、查询调度、模式分解合并等一系列问题还有待解决。
5.2 信息综合化
RFID 数据为标识数据，传感器数据为感知数据，越来越多的应用急迫需要这两者的结 合。另外，随着物联网概念的提出，RFID 中间件必将与 WSN 集成，从而提供对感知数据的 支持。目前在RFID 主动标签中已经能够包含传感器数据，且随着其成本的降低，RFID 主动 标签将被广泛使用，文献[34]指出了主动标签产生的是与被动标签不同的事件信息， 对传感 器数据支持的要求，将带给中间层巨大的技术冲击。文献[35]进一步分析了 RFID 与 WSN 技 术的不同点，集成的必要性与挑战，还给出了整合可能的机制与中间件需要改变的地方。目 前在此方面的研究同样集中于对原框架的扩展，文献[36]提出了一个基于 EPCNetwork 的较 好的集成框架，对原读写器协议、ALE 接口、EPCIS 查询接口进行了扩展，从而使其能够兼 容传感器事件，利用有效持续时间变量解决了 RFID 事件与传感器事件读写频率不一致的问 题，从而能够对这两种事件进行复合。实际上，这两者的结合还处于实验阶段，更多的问题 的发现还需大量研究。
5.3 安全隐私
以往关于 RFID 系统安全的问题，主要集中于对标签数据安全、标签与读写器之间通讯 协议安全的研究，还未曾对 RFID 中间件安全问题进行专门的考虑，其原因在于，集中式的 RFID 中间件作为一个软件模块，通常是企业信息系统的一部分，安全问题完全由整个信息 系统承担。但随着 RFID 中间件独立出来为多个应用服务，且逐步向分布式方向发展，其安 全、隐私问题凸显出来，主要表现在以下几方面：1、 篡改或破坏正常配置文件，非法向RFID 中间件数据处理单元订阅数据， 使其将处理结果报告给非法接受者；2、非法控制 RFID 中 间件中的配置管理、标签读写等功能，从而随意对标签存储内容进行读写修改；3、截取在 网络上传输的信息，对敏感数据进行篡改，并发送修改过的数据给合法接受者；4、对中间 件服务器进行拒绝服务等攻击，导致其瘫痪无法正常工作；5、RFID数据中还会包含用户个 人的消费、位置等类型的信息，一旦被滥用，个人隐私将无法保障。
在安全隐私方面的研究思路，主要表现为自身安全性能的提高、与安全技术的结合，以 及进行安全功能的扩展等方面。 文献[37]基于 OSGi 对中间件进行了重构，利用 OSGi的安全
性能，保护了中间件各组成模块的安全。文献[38]研究了移动设备的安全认证问题，提出的 RFID-AM 中间件架构，结合了基于知识、基于生物、基于资源占有这三种移动设备安全认证 技术，实现了将入口验证、用户敏感数据加密与连续验证相结合。文献[39]通过在 RFID 中 间件与后台信息系统之间加入隐私管理服务器及隐私策略文件管理服务器， 增强了用户与信 息服务器交互数据的安全，用户可将自定制的安全级别存储于隐私策略文件管理服务器上， 随后隐私管理服务器即可据此安全访问控制策略决定返回相应的数据。
可以看出即便 RFID 技术相当成熟， 且能够为工业生产、 企业应用、 个人服务带来便利， 但是安全隐私问题的存在严重制约着它的发展。因此，如何结合 RFID 中间件的特性，综合 利用加密、访问控制、系统安全等理论与技术，改善其安全隐私问题，将是始终伴随其发展 的一个重要研究方向。
6 结束语
本文根据给出的定义，将 RFID 中间件边界范围扩大至从读写器到企业应用程序之间的 大面积区域内，传统的仅具有数据过滤、聚合、传递功能的 RFID 中间件因此而被扩展，符 合此范围的框架具备了智能化等新的特征，由此为实现这些特征，复杂事件处理、云计算、 分布式处理等一系列新型技术深深的融入其中，功能强大、性能良好、易于管理的 RFID 中 间件框架将迅速发展完善，这将使得企业更加便利的利用 RFID 技术提高生产效率，以及使 得应用更加安全的为用户提供服务。作为物联网的核心技术，RFID 中间件的成熟还将为物 联网的发展奠定坚实的基础。
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中间件在物联网中的应用 ——董永朋杨勋物联网是战略性新兴产业的重要组成部分，其在农业领域已有一些探索和 初步应用。农业物联网的发展，展方式的革命性变革。但与物联网技术在工业控制和电子商务等领域发展相比，农业物联网还正处于起步阶段，迫切需要对 其进行深入探索和研究，促进农业物联网技术、产品的研发和生产，改造传统 农业的现代化水平。鉴此，编辑部将近期与农业物联网相关的文章集中到一起，以期为农业物联网的相关研究人员提供参考。 物联网( The Internet of Things) 是通过无线射频识别( RFID) 装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任 何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网改变了人与自然界的交互方式，实现人与人、人与物、物与物之间的互联，把虚拟的信息世界与现实的物理世界链接起来，融为一体，扩展了现有网络的功能和人类认识改造世界的能力。其概念是 继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技 术领域。 1、我国物联网发展现状 我国对物联网发展高度重视，《国家中长期科学与技术发展规划( 2006 －2020 年) 》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将物联网列入重点研究领域。《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》( 2009 年) 已将包括物联网在内的新一代信息技术产业被列为战略性新兴产业。2009 年以来，温家宝总理多次强调要“着力突破物联网的关键技术，及早部署后 IP 时代相 关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的‘发动机’”。我国将物联网作为推荐产业信息化进程的重要策略，在实际发展中落 实物联网于各个产业中的应用。农业作为关系国计民生的基础产业，其信息化 的程度尤其受到重视。我国发展现代农业面临着资源紧缺与生态环境恶化的双
智慧城市物联网中间件平台 采购需求文档 一、项目背景 物联网是通过信息传感设备，按约定的协议实现人与人、人与物、物与物之间的全面互联的网络，其主要特征是通过信息传感设备等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、通信网等网络进行信息传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理。从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。作为新一代信息技术的典型代表，与云计算、大数据等新兴热点技术并称为“智慧城市”的支柱，其应用越来越多、越来越重要。 在智慧城市建设中，物联网技术已经被广泛应用到市政、交通、应急、水务、环保、食品安全等多个领域，出现了以交通诱导、灾害预警、环保监测、食品溯源等为代表的一批典型应用，并逐渐在各个领域中发挥重要作用，智慧城市物联网应用正走向产业化和规模化。智慧城市物联网的技术体系主要由感知层、网络层、数据层、平台层和应用层组成。其中，感知层和网络层相对发展比较成熟，基本上能够满足物联网产业的发展需求。当前，物联网所面临的是数据层、平台层和应用层这三个层面上的资源整合和业务创新的问题。主要体现为以下几点： ●接入的物联网硬件设备种类和数量日益增多，不同类别的设备运行环境 不同，通信协议也不同，而上层应用需要对这些这些设备进行统一管理， 包括信息获取和设备控制。这需要应用的支撑平台可以适配各种异构环 境，并且有接入海量硬件设备的能力； ●城市级的应用需要接入海量的物联网设备，海量设备会产生大量的并发 事件和传感数据，物联网应用需要处理大量的并发操作和数据存储。这 需要应用的支撑平台能够提供大量的计算和存储能力，使用云计算技术 是目前的主要方式。 ●智慧城市建设涉及到市政、交通、能源、教育、医疗等各个领域，不同
《物联网中间件设计》课程教学大纲 课程类型:专业限选课课程代码: 课程学时: 46学分: 2 适用专业:物联网工程专业 开课时间: 二年级四学期开课单位: 电气与电子工程学院 大纲执笔人: 吴德林大纲审定人:陈吹信 一、课程性质、任务： 无线射频识别技术（RFID）作为物联网中间件技术，被誉为21世纪最有应用和市场前景的十大技术之一，是物联网技术中的核心和关键技术。该课程从RFID技术的原理出发，阐述电感耦合、电磁波、射频采样和编解码，进而介绍了天线、读卡器的原理，同时详细分析了RFID标准和体系结构，以及几种常用的射频技术在各种市民卡、社保卡、公交卡、身份证中的应用，也分析了常用的高频和超高频中的应用，讲述了应用时读卡器、应答器和天线的设计，并提供了软、硬件实现的方法，以及典型芯片的使用方法，为促进该技术快速进入生产、生活打下基础。 通过本课程的学习，使学生了解常见的自动识别技术的基本工作原理、性能指标；掌握射频识别技术的原理、分类和性能指标；掌握射频识别系统的通信基本原理、完整性和安全性措施；掌握电子标签的组成结构；掌握读写器的组成结构；掌握射频识别技术的标准体系与主要的标准；掌握射频识别应用系统的设计与开发流程。 无线射频识别技术在学生能力方面，能够让学生理解和应用射频技术的基本知识；能够分析射频识别系统的基本实现原理；能够分析 RFID 系统数据传输时遇到的问题；面对不同的 RFID 应用，能够分析得到合理的硬件选型参考；能够利用 MATLAB 等仿真软件设计合理的 RFID 通信性能仿真实验；能够选择恰当的开发平台与软硬件进行 RFID 应用系统的设计与开发；能够对不同的 RFID 产品性能指标进行分析与评价；能够对 RFID 通信编码与调制、防碰撞算法性能进行仿真评价；能够对 RFID 应用系统功能进行测试与评价。 二、课程教学内容 1）教学内容、目标与学时分配
TANSUOYANJIU / 探索研究 62 质量管理 SMO物联网 中间件平台系统 物联网（The Internet of Things）是指物体的信息通过各类智能感知仪器装置结合RFID技术，经过传感网和通讯网，到达指定的信息处理中心，最终实现物与物，人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。物联网是继个人计算机、互联网之后的全球信息化的第三次浪潮。物联网产业链四层体系：感知设备层、网络传输层、物联网中间件和应用管理层。 本文主要讲述一款针对物联网应用终端信息进行有效采集和整合的中间件平台系统，具备强大的数据追溯和数据监控功能。系统通过SMO服务对象管理技术，将所有终端设备、业务逻辑处理等均看做是服务对象进行管理，实现快速建立应用模型；并采用分层设计的中间件软件平台软件，实现分布式实时交互业务处理逻辑的变更而不需要重新部署传感网；系统基于SOA架构多种形式的业务流程和业务逻辑处理服务调用，实现整个系统部署灵活变更和快速重构。 范小兴/文 （作者单位：福州欣创摩尔电子科技有限公司） 物联网中间件国内外研究情况 “物联网”的概念于1999年由麻省理工学院的Auto-ID实验室提出,但真正作为全球战略性产业，引起人们重视还是在2008年年底IBM公司所提出的“基于物联网技术的智慧地球”概念。其后2009年，美国总统奥巴马在就职后，为了摆脱经济危机阴影的笼罩，提出了两项新技术新能源和“物联网”，并将之作为美国在21世纪保持和夺回竞争优势的方式。 2010 年，物联网发展被正式列入国家发展战略，十二五期间，物联网将重点投资智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境与安全检测、工业与自动化控制、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事等十大领域。各地各级政府纷纷出台物联网产业发展规划，并大力兴建物联网示范工程。作为物联网感知层关键技术的RFID 及相关产业也受到了前所未有的重视，获得了难得的发展时机。 技术要点和关键技术 SMO物联网中件间平台系统是一款针对物联网数据信息进行有效采集和整合的操作系统级中间件系统，其具备强大的数据追溯和数据监控功能，可广泛应用于制造业、食品安全追溯和公共安全等物联网应用领域。 技术要点 采用S M O 服务对象管理器平台（Service Manager of Object），将所有终端设备、业务逻辑处理等均看做是服务对象进行管理，用于监视采集终端设备运行状态、业务接口服务和设备接口服务调度管理、设备配置管理及业务服务配置等，完成物联网应用系统的传感网部署和分布式实时交互业务处理。 系统将物联网应用中最容易变化的采集技术、传输技术、控制技术和控制逻辑抽取出来，形成一个数据采集控制 系统中间件平台，使得上层应用无需关
南开大学滨海学院 电子测量实验 课程设计（论文） 基于物联网的智能化仓储管理设计方案 学号：____ 姓名：___ __ 年级：____ 专业：电子信息科学与技术 系别：___电子科学系______ 指导教师：_ 完成日期：__________
一、物联网的相关介绍。 在2005 年突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟（ITU）发布了《互联网报告2005:物联网》一文，正式提出了物联网的概念。2009 年初，在美国总统奥巴马与美国工商业领袖举行的会议上，IBM 首席执行官提出"智慧地球"的概念，并建议新政府投资新一代的智慧型基础设施，从此物联网的概念进入了国家的战略层，发达国家也纷纷效仿，提出相应的战略对策。随即物联网概念也在中国升温，2009年8 月温家宝总理指出，在国家重大科技专项中加快推进传感网发展，尽快建立"感知中国中心",2010 年物联网进入了人代会的政府工作报告。 关于物联网概念有很多解释，简言之：物联网是指通过射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描仪等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。在这个网络中，系统可以自动地、实时地对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。 二、选题意义。 作为一名电子专业的学生，我认为能够了解并且在一定程度上掌握和应用这门被称作是“世界信息产业第三次浪潮的”关键技术，是极为重要的。 而且在当今社会中，仓储管理是现代物流的重要组成部分。在物流领域看来，物联网只是技术手段，目标是物流的智能化。随着物联网的提出与发展，“物联网促进物流智能化”已被广泛关注。“基于物联网的智能物流”包含三个基本要点：一是如何部署更加广泛、及时、准确的信息采集技术；二是如何把这些信息实现互联互通，既满足专用的要求，也能实现方便的开放和共享；三是信息如何管理、加工、应用，解决各种现实问题，把虚拟世界的信息转化到实体世界的应用中来，也就是进入到IBM 称之为“智慧地球”的时代。 目前,市场竞争日益激烈,提高生产效率、降低运营成本，对于企业来说至关重要。仓储物流管理广泛应用于各个行业，设计及建立健全整套的仓储管理流程，提高仓储周转效率，减少运营资金的占用，使冻结的资产变成现金，减少由于仓储淘汰所造成的成本，是企业提高生产效率的重要环节。 仓储管理系统通常使用的条码标签或是人工仓储管理单据等方式支持自有的仓储管理，这些管理方式有着明显的缺点：条码管理，易复制、不防污、不防潮而且只能近距离，可视范围读取；人工录入，工作繁琐，数据量大易出错，增加仓储环节人工成本；手工盘点工作量大，导致盘点周期长，货物缺失或者偷盗不能及时发现。 为了解决以上的问题，我认为设计一个现代化的仓储管理系统是十分必要而且有意义的。 三、方案介绍。 物联网划分为感知层、网络层和应用层3 层。其中感知层用于识别物体，采集信息；
物联网套件之物联网中间件 物联网套件分为物联网终端设备、通信中间件和云平台三部分，通过提供标准化二次开发接口，帮助客户快速实现数据采集及监测管理。 其中物联网中间件就是构建一个模块化、高可靠性、高扩展性、易于维护、易于使用、支持快速开发、标准调用的物联网中间能力层。 物联网中间件从两个方面提供服务能力。首先，物联网中间件向应用提供各类数据访问、展示、分析、控制等物联网常用能力。例如，一个远程抄表应用的开发者可以直接调用中间件提供的电表控件，在其应用中直接显示一个远程的电表实时采集数据；或者调用一个历史数据曲线控件，显示一段时间内的历史曲线。其次，物联网中间件提供各类设备的接入能力。通过简单配置，物联网中间件就可以完成一台物联网设备的接入，例如一台具备网络功能的温度计或是开关。 物联网中间件采用了云计算技术，以平台模式提供PAAS服务能力。因此，使用中间件开发的应用可以非常便捷地获得部署。过去，传统应用在研发完成后，还需要经历小规模部署、试用、改进、上线等诸多的调试修改工作；现在，采用中间件开发的应用只需要在完成后上传、发布，即可以让用户开始下载使用。 平台模式同时也为新应用的推广提供了更便利的条件。传统模式的应用，需要自己处理应用的推广、广告、销售等工作。中间件平台则具备了应用商店的特性，一旦应用在中间件平台上发布，即可以直接通过中间件平台推送给用户使用。 物联网中间件的提出，极大地简化了物联网应用的开发流程，应用开发者仅需要关注如何实现贴近用户需求的应用设计即可。应用开发者所需要的能力和设备接入，均已经在中间件设计过程中获得充分测试，并能够实现应用的快速部署。与此相应，应用开发可以从传统的设计、开发、搭建试验环境、测试、Bug清除、试用、上线的复杂流程，转化为简单的开发、试用、上线流程，开发周期也从过去数月甚至数年缩减到现在的1到2周。物联网中间件同时也大大降低了物联网应用的研发成本，从而使得更多的开发者可以参与到物联网的快速发展中来。 可以说物联网通信中间件是可扩展的开放性物联网中间件软件平台，通过标准的二次开发接口和工业级的物联网终端，实现对不同厂家、不同型号、不同通讯方式、不同通讯协议、不同数据格式的各种传感器和智能设备的数据采集和监控，帮助客户非常轻松的实现自己的物联网应用。中间件为客户的应用软件提供基于SQL标准的表数据调用，方便用户应用程序的开发维护和扩展。中间件具有故障处理、设备管理、数据分析、数据并发、标准化数据输出以及不同智能设备的协议解析等功能。让客户不用了解硬件、不用开发大规模通信组件、不用进行几十数百种智能设备的协议解析，也可以实现自己的物联网应用。 技术参数：
物联网应用中间件及高铁智能应用介绍 【编者按】由国家金卡工程协调领导小组办公室主办，国家金卡工程物联网应用联盟、中国RFID产业联盟共同承办的“2013中国国际物联网博览会”于2013年6月4-6日在北京展览馆隆重举行。RFID中国网作为本届博览会指定官方网站，对博览会论坛的精彩内容进行了编辑整理。本文是根据易程科技股份有限公司副总裁邵晓风在物联网创新机遇与商业模式专题论坛上的主题发言整理而成，供业界朋友分享。邵晓风：我们是在这5、6年来一直参与高铁方面的建设，也是集成商之一，我们深刻感受到，我们在核心竞争力方面确实有待于大力的加强这方面的工作。在这方面我们有两个比较切实的体会，就是整个在国家物联网的需求方面如何体现到我们跟高铁相关的事情上，我举两个例子。一个是我们国家高铁从2004年开始引进动车组，到2011年我们的京沪高铁做到了481公里的时速，在这个过程中，我们参与了一个智能列车方面的研发工作。这是一个什么样的情况呢？就是在京沪通车前大概4月份的时候，从枣庄到蚌埠当时叫做京沪的先导段做了实验，当时内部掌握是希望能够做到500公里的时速，当时在这个段上跑到481公里的时候，当时车上的专家和司机说算了，别再加速了，天气不太好。所以就是差10几公里，没有达到预定目标。因此大家就产生了一些思考，因为不可能所有专家都在车上，所以大部分的机车的专家都在列车下面看着这个车的实验。所以很多的实时数据都在车上，如何通过各种办法把这些数据传到下面来，让车下面的专家做决定，后来的这十几公里能不能再往前跑，这是一个很重要的需求。所以智能列车项目目前在国外动车组的基础上，在一列车上又增加了大概1800多个独立的传感器网络，把车辆行驶的实时信息都采集下来传到地面，通过地面来做相应的一些实时的安全方面的、速度方面的、旅客服务方面的一些整合和考虑。我们在参与的过程中，把这么多传感器的数据要进行融合、处理，把一些相关的结论传到地面去，因为传输带宽非常有限。我们另外一个项目组是在做整个高铁运维的工作。因为2008年中国高铁京津线通车了以后，在2011年也出保了，再往下就是大量的维护和运营工作摆在了相关铁路人的面前。在这个过程当中，我们另外一个组也是把车站的轧机、广播导向揭示、自动检票系统，查询机等所有的设备监控起来，也有类似的需求。他们也是为了这个事做的项目，把这些数据作为综合整合，提上来去指导实践。我们有两组团队，根据不同的需求做了相应类似的工作，而且互相之间还没有太多的借鉴和可重复、可重用的关键技术。在两年以前我们就下决心，我们做物联网中间件方面的工作，这是核心竞争力的积累。实际上我们在这方面的工作要能够支撑我们集团公司内部的几个子公司项目组，对于工业界需求的支持。同时也是希望在这个中间件的过程当中摸索出来能够作为产品向广大的物联网产业界开发运营的人员能够使用。我们自己也有体会，做物联网中间件，因为上面远离应用，下面远离传感器，实际上是一个非常枯燥的工作。所以要求团队至少要有24个月的封闭的，不与外界接触的精神做这种物联网方面相关的工作，所以在这方面的工作实际上是跟清华，跟科学院的团队共同参与了一个国家项目，把这个中间件的工作往前推进。这是整个物联网中间件的一个平台。最底层是中科院计算所做的工作，主要是物联网的一个嵌入式的网关，主要解决的问题就是把所有的设备统一接入，上面一点是DDS，这里用的是OMG的平台，这个实时可靠是说在特殊的应用上，比如说军用或者高可靠的一些传输方面由这个平台进行传输。再往上面一层就是所谓的应用服务的中间件，我们主要是把CEP的技术做了深入的研究和实施化的工作。旁边的开发平台和管理平台都是一些插件技术，Plug-in的技术可以热插拔，整个形成一个大的架构。这是刚才提到的整个过程的部署情况，左边就是一个网关的中间件，通过传输的服务进到后面的实时的大数据处理。我们这两年的工作当中有一个重要的体会，我们是觉得SOA过去4、5年以前最热的，如果把这个跟事件驱动和CEP结合起来的话，SOA的工作我们认为就发展得比较完美了，能够快速的解决我们所需要的一些使用的要
物联网数据接入中间件云平台数据中心实验室建设方案
目录 1物联网数据接入中间件云平台数据中心实验室 .................................... - 3 - 1.1总体规划............................................................ - 3 - 1.2智云物联云平台...................................................... - 3 - 1.2.1基本介绍........................................................ - 5 - 1.2.2智云数据中心.................................................... - 7 - 1.2.3数据存储服务.................................................... - 8 - 1.2.4消息推送服务.................................................... - 8 - 1.2.5策略逻辑模块.................................................... - 9 - 1.2.6摄像监控模块................................................... - 10 - 1.2.7智云开放网站................................................... - 10 - 1.2.8智云专家系统................................................... - 16 - 1.2.9智云调试工具................................................... - 18 -
《物联网中间件技术》教学大纲 适用专业：物联网工程课程性质：必修课 学时数：32 学分数： 2 课程号：开课学期：秋季 大纲执笔人：赵宏大纲审核人：谢鹏寿 一、课程的地位和教学目标 物联网中间件是一种独立的系统软件，物联网应用软件通过调用物联网中间件接口实现底层数据获取、设备控制、信息采集和处理、资源共享、数据传输等功能，物联网中间件为多个物联网应用程序的互联互通提供平台。本课程首先介绍目前主流的物联网中间件软件，然后按照网络层次分层讲解链路层、网络层、传输层和应用层数据报文和各层间数据报文封装与解封；并分类讲解socket编程和多进程多线程编程技术的融合。通过本课程学习使学生掌握物联网中间件开发技术并能够应用该技术解决实际问题。二、课程教学内容和基本要求 （一）物联网中间件技术和主流中间件概述（2学时） 教学重点、难点： 教学重点：物联网中间件技术，主流中间件； 教学难点：中间件设计原则； 教学内容和基本要求 1、掌握部分：物联网中间件技术； 2、理解部分：中间件设计原则； 3、了解部分：AllJoyn、Kaa、Mango、Nimbits、OpenIoT、OpenRemote； （二）链路层（4学时） 教学重点、难点： 教学重点：链路层数据报文格式，CRC校验，MAC地址； 教学难点：报文格式、CRC校验； 教学内容和基本要求 1、掌握部分：链路层数据报文格式，CRC校验； 2、理解部分：局域网通信； 3、了解部分：除网卡外其他通信介质； （三）网络层（6学时） 教学重点、难点：
教学重点：链路层数据报文格式，IP/MAC地址转换，数据报文封装与解封； 教学难点：ARP，RARP； 教学内容和基本要求 1、掌握部分：链路层数据报文格式，IP/MAC地址转换，数据报文封装与解封； 2、理解部分：网络层协议； 3、了解部分：IPv6 （四）传输层（6学时） 教学重点、难点： 教学重点：UDP、TCP； 教学难点：流量控制； 教学内容和基本要求 1、掌握部分：UDP、TCP报文格式； 2、理解部分：数据报文封装与解封； 3、了解部分：网络层间数据转换； （五）应用层（6学时） 教学重点、难点： 教学重点：应用层常用协议； 教学难点：数据报文封装与解封； 教学内容和基本要求 1、掌握部分：应用层常用协议； 2、理解部分：数据报文封装与解封； 3、了解部分：其他应用层协议； （六）Socket编程（8学时） 教学重点、难点： 教学重点：SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、多进程、多线程； 教学难点：SOCK_RAW； 教学内容和基本要求 1、掌握部分：SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、多进程、多线程； 2、理解部分：多进程与多线程的socket编程实现； 3、了解部分：网络嗅探； 三、课内练习环节的教学内容及基本要求、课时分配和场地 （一）数据报文格式分析（2学时）。要求学生分析各层数据报文头部与实体格式，并通过程序进行部分验证。
《Challenges of Middleware for the Internet of Things》读后感 文章大意： 如题所述，文章主要描述了物联网中间件及其普适计算所面临的的挑战。关键点有： 1.语义web 是计算机业和互联网业对网络下一阶段发展所作出的术语化定义，其基本含义即基于网络建立任何微小数据的连接，这种连接不仅仅局限于网页。这样一来，任何微小的数据都可以与其他信息进行“沟通”。 2.Global Understanding Environment (GUN)，全球认知环境 全球认知环境的目的是把异构资源（物理的、数字的和人）变成web可连的，实现GUN就要用到语义web标准，全球认知环境包含全球企业资源集合GERI（Global Enterprise Resource Intergration），UBIWARE是GERI的中间件。 3.智能资源可视化 让用户在需要一个资源的时候不用知道它存在与什么地方就能直接使用；它用来解决当用户的查询语句定义得不够好时，返回有用的结果； 4.4i：资源可视化的一种新形式 实现设备对请求命令相应时的返回数据的可视化；人能对可视化资源进行查找和检索；提供对上下文信息的访问控制和可视化；对资源的注册、配置、安全策略的建立过程实现可视化；通过MetaProviders的资源发现。 5.端到端资源发现的中间件 用于解决由多代理系统的流行和多代理平台部署的增加而引起的多平台之间互联 的复杂化问题；该中间件的功能可扩展，返回的结果不仅仅是本机上的，还可以是来自于整个网络的；能够发现指定类型的资源；提升了基于UBIWARE的系统的生命力； 其他观点： 面临的挑战还有： 1.分布式异构的网络环境 物联网中有着许多不同类型的硬件设备，如传感器、RFID标签及读卡器等，这些信息
物联网基础共享平台的系统架构研究 摘要：研究以物联网中间件为中心的物联网基础共享平台，提出面向服务的物联网基础共享平台的框架模型，底层设备接入点利用gsoap开发web服务，以服务的形式把采集到的数据传输给物联网子服务器，服务器也利用服务的形式向嵌入式主机传递消息，从而向设备写数据。物联网子网、应用服务器和应用节点之间采用服务的形式实现数据交换，以达到不同系统或不同数据库之间的数据共享。 关键词：物联网基础共享平台系统架构 1．物联网基础共享平台的价值 物联网的价值在什么地方？在于网，也在于物。如果没有一个适用于将物联网中来自不同厂商、可能采用不同的系统平台的物联网对象有效联系起来，使得这些对象可以在本平台基础上无障碍的进行交互，缺乏一种有效统一的“人-物”、“物-物”交互模型及交互平台，那么物联网对象之间的交互路径与对象数量之间将呈现几何级数关系，在物联网两两对象之间独自实现交互接口会引入巨大工作量，造成大量资源浪费，也会给系统维护带来很大负担。没有这个平台，各自为政的结果一定是效率低，成本高，很难发展起来，也很难起到效果。 目前，企业在应用rfid和物联网技术时最想问的问题就是：“如何将现有的系统与这些新的物联网连接?”这个问题的本质是企业
应用系统与硬件接口的问题。因此，通透性是整个应用的关键，正确抓取数据、确保数据读取的可靠性、以及有效地将数据传送到应用服务器都是必须考虑的问题。因此，基础平台的架构设计解决方案便成为物联网应用的一项极为重要的核心技术，因为它可以加速物联网应用的普及。 2．物联网基础共享平台的系统架构原理 平台的目标是设计一个高效、健壮、安全、易用的物联网数据传输和共享平台。面向服务的物联网基础共享平台是一个基于标准、架构良好和具有良好扩展性的软件体系，以物联网中间件为基础，能适应物联网不断变化的需求，并且保证使用数据交换系统的应用系统能正常运行和保持其自治性。平台中的嵌入式主机数据采集端以gsoap协议发布和接收web service，应用层数据交换则是基于java ee标准构件，提高了平台的通用性，采用xml作为数据传输标准，方便的实现多种数据源的相互数据转换，并对其进行密码和签名等安全处理，提高了平台的安全和可靠性，使用符合jms规范的为消息传递机制来确保平台消息传递的可靠性，并通过访问接口与各种资源、数据源连接以实现方便灵活的数据转换和资源整合。物联网基础共享平台处于网络层和应用层之间以及感知层和网络层之间，物联网终端设备通过物联网设备接入点连接到网络层。物联网设备接入点一般是安装了嵌入式操作系统的嵌入式计算机，一个接入点可以控制若干个物联网终端设备。物联网应用软件安装