崔英奎，鄒 岸，林 霖

母嬰安全監(jiān)護(hù)系統(tǒng)無(wú)線射頻識(shí)別中間件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

崔英奎，鄒 岸，林 霖

目的:實(shí)現(xiàn)智能母嬰安全監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中的無(wú)線射頻識(shí)別（radio frequency identification，RFID）中間件的設(shè)計(jì)，以有效保障新生兒的健康和安全。方法:針對(duì)RFID數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)應(yīng)用，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一種包含服務(wù)層、邏輯層、數(shù)據(jù)層3層結(jié)構(gòu)的輕量型RFID中間件，并將其應(yīng)用于母嬰安全監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的服務(wù)器中。結(jié)果:實(shí)現(xiàn)了RFID設(shè)備的實(shí)時(shí)通信與控制，可以有效地完成指令編碼和對(duì)原始數(shù)據(jù)的解碼。結(jié)論:利用該RFID中間件能夠完成數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確讀取與實(shí)時(shí)處理，其設(shè)計(jì)具有一定的魯棒性和有效性，可以為RFID在醫(yī)療實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用提供參考。

無(wú)線射頻識(shí)別；中間件；母嬰安全監(jiān)護(hù)系統(tǒng)

0 引言

新生嬰兒由于外貌特征相似難以區(qū)分，防衛(wèi)能力欠缺，往往成為人口販賣分子的作案目標(biāo)。而其一旦被盜，無(wú)論對(duì)家庭還是醫(yī)院，后果都是災(zāi)難性的。美國(guó)國(guó)家失蹤與受虐兒童援救中心（National Center for Missing and Exploited Children，NCMEC）[1]的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在1983—2008年的25 a間，共發(fā)生252起嬰兒被盜事件，其中123起發(fā)生在醫(yī)院范圍內(nèi)，而當(dāng)中的70起被盜事件中，嬰兒是在母親病房中的?？梢?jiàn)，縱使采取母嬰同房監(jiān)護(hù)的策略，依然不能排除嬰兒被盜的可能。

為了有效地防止嬰兒被盜事件，國(guó)外很早開(kāi)展了嬰兒保護(hù)系統(tǒng)的研發(fā)工作，嘗試了一些技術(shù)性解決方案。其中，總部位于加拿大渥太華的Xmark公司采用無(wú)線射頻識(shí)別（radio frequency identification， RFID）技術(shù)開(kāi)發(fā)的Hugs系統(tǒng)最為成功[2]。RFID技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過(guò)無(wú)線射頻方式進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的識(shí)別。Hugs系統(tǒng)在嬰兒身上佩戴包含身份信息的射頻標(biāo)簽（Tag），在醫(yī)院需要監(jiān)控區(qū)域安裝閱讀器（Reader），根據(jù)所接收的標(biāo)簽信息，對(duì)嬰兒的狀況實(shí)行監(jiān)控跟蹤，并對(duì)可能的盜嬰行為及時(shí)報(bào)警提示。Hugs系統(tǒng)在北美市場(chǎng)取得巨大成功，但由于價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)使用該系統(tǒng)的醫(yī)院不多。另外，Hugs系統(tǒng)采用防破壞標(biāo)簽設(shè)計(jì)，只能報(bào)警可能的盜嬰行為，而不能探測(cè)嬰兒的體溫信息。

借鑒國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的解決方案，我們和相關(guān)企業(yè)合作研發(fā)了一套基于體溫探測(cè)和RFID技術(shù)的母嬰安全監(jiān)護(hù)系統(tǒng)（maternal-infant safety and surveillance system，MISS）[3-5]，通過(guò)標(biāo)簽探測(cè)的體溫來(lái)識(shí)別嬰兒的安全狀態(tài)。該系統(tǒng)利用局域網(wǎng)連接醫(yī)院數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的信息融合。嬰兒防盜系統(tǒng)以先進(jìn)的信息技術(shù)手段取代落后的人防體系，可以推進(jìn)醫(yī)院的數(shù)字化改革，提高醫(yī)院的管理水平，有效保護(hù)嬰兒安全。

MISS采用客戶端/服務(wù)器（Client/Server，C/S）架構(gòu)。數(shù)據(jù)庫(kù)作為存儲(chǔ)標(biāo)簽數(shù)據(jù)的載體，客戶端軟件從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取存儲(chǔ)溫度和位置的標(biāo)簽信息，提供友好的人機(jī)交互界面；服務(wù)器軟件是MISS的后臺(tái)控制軟件，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)閱讀器的訪問(wèn)，解析通信協(xié)議，把標(biāo)簽數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，為客戶端的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)來(lái)源。MISS是一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)，要求協(xié)調(diào)多個(gè)閱讀器，快速響應(yīng)閱讀器的發(fā)送請(qǐng)求，在醫(yī)院復(fù)雜的電磁環(huán)境下，有效保證數(shù)據(jù)的有效性?；谏鲜鎏匦裕捎肦FID中間件（Middleware）作為閱讀器和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的橋梁，可以避免硬件設(shè)備之間的差異，向上層應(yīng)用提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口。RFID中間件負(fù)責(zé)對(duì)閱讀器傳來(lái)的與標(biāo)簽相關(guān)的事件、數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾、匯集和計(jì)算，減少?gòu)拈喿x器傳往上層應(yīng)用的巨量原始數(shù)據(jù)，增加抽象出的有意義的信息量。如何實(shí)時(shí)地對(duì)巨量的RFID數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，充分挖掘RFID數(shù)據(jù)所包含的有用信息，是RFID中間件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1 RFID中間件研究現(xiàn)狀

中間件是位于硬件設(shè)備和應(yīng)用之間的通用服務(wù)，這些服務(wù)具有標(biāo)準(zhǔn)的程序接口和協(xié)議。RFID中間件是一種消息導(dǎo)向（message-oriented middleware，MOM）的軟件中間件，信息是以消息的形式從一個(gè)程序模塊傳遞到另一個(gè)或多個(gè)程序模塊。因此，RFID中間件除了提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)發(fā)布接口以外，還應(yīng)該具備設(shè)備管理與訪問(wèn)、數(shù)據(jù)過(guò)濾匯聚和安全保證等服務(wù)[6]。

1998年，麻省理工學(xué)院的研究者提出了一種旨在降低成本的RFID系統(tǒng)架構(gòu)方案，在一些關(guān)鍵技術(shù)上取得了突破。2003年，標(biāo)準(zhǔn)化組織EPCglobal吸收了這些技術(shù)，提出了產(chǎn)品電子代碼（electronic product code，EPC）架構(gòu)，包括EPC編碼、對(duì)象名字服務(wù)（object name service，ONS）、物理標(biāo)示語(yǔ)言（physical markup language，PML）、EPC信息服務(wù)（information services）、Savant等關(guān)鍵技術(shù)[7]。Savant是介于RFID設(shè)備與應(yīng)用程序之間的軟件體系，負(fù)責(zé)捕捉、過(guò)濾、分析和交流EPC數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，EPCglobal還提出了RFID中間件軟件方面的應(yīng)用層事件（application level events，ALE）。目前，EPC架構(gòu)得到了很多企業(yè)的支持。

Microsoft公司在其原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，加入了一些新的組件，并提出了層次化的RFID系統(tǒng)架構(gòu)。該方案從下到上共分5層，分別為設(shè)備層、數(shù)據(jù)收集和管理層、事件和工作流管理層、服務(wù)接口層和應(yīng)用方案層。目前，Microsoft開(kāi)發(fā)了基于上述架構(gòu)的平臺(tái)產(chǎn)品BizTalk RFID。它的設(shè)計(jì)是為了提供一個(gè)可擴(kuò)展、伸縮性強(qiáng)的平臺(tái)，非常適合在Windows系統(tǒng)下部署和管理RFID設(shè)備。Sun公司強(qiáng)化了自身的核心基礎(chǔ)技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于EPC網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)架RFID中間件，這是一個(gè)端到端的解決方案，可以過(guò)濾、集合與處理大量的來(lái)自RFID網(wǎng)絡(luò)邊緣的數(shù)據(jù)，減少網(wǎng)絡(luò)通信流量。此外，Oracle、IBM、Sybase等大型軟件供應(yīng)商也分別提出了自己的RFID中間件架構(gòu)，在各自的領(lǐng)域都有一定數(shù)量的支持者[8-10]。

目前，流行的RFID中間件代表產(chǎn)品主要是基于EPCglobal的EPC標(biāo)準(zhǔn)，適合在多種讀寫器、多協(xié)議環(huán)境下工作，但其大而全、價(jià)格較昂貴、系統(tǒng)管理復(fù)雜，不太適合中小型的軟件應(yīng)用[11]。因此，在MISS的開(kāi)發(fā)中，RFID中間件的設(shè)計(jì)應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，綜合考慮實(shí)用性、簡(jiǎn)易性，在功能上有所取舍。根據(jù)系統(tǒng)特定需求，本文提出一種輕量型的RFID中間件設(shè)計(jì)方案，其簡(jiǎn)單實(shí)用且成本低，可快速可靠地解決實(shí)際問(wèn)題。

2 MISS中的RFID中間件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)與功能定義

綜觀MISS，RFID數(shù)據(jù)鏈路自下而上經(jīng)過(guò)6個(gè)層次，分別為物理層、設(shè)備層、數(shù)據(jù)層、邏輯層、服務(wù)層和應(yīng)用層。本文設(shè)計(jì)的是一種基于架構(gòu)的RFID中間件，位于RFID數(shù)據(jù)鏈路的中間，分為數(shù)據(jù)層、邏輯層和服務(wù)層3個(gè)層次。上述的層次架構(gòu)如圖1所示。

圖1 MISS與RFID中間件的層次架構(gòu)

物理層位于MISS數(shù)據(jù)鏈路的最底層，主要包括記錄數(shù)據(jù)的RFID標(biāo)簽信號(hào)，是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源。在物理層上面的是設(shè)備層，包括各種不同的RFID閱讀器，這些閱讀器有固定的，也有可移動(dòng)的。數(shù)據(jù)傳輸端口也多種多樣，包括以太網(wǎng)口、串口甚至是藍(lán)牙接口。數(shù)據(jù)的格式也沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，采用各個(gè)閱讀器生產(chǎn)商定義的通信協(xié)議。位于MISS數(shù)據(jù)鏈路最上層的是應(yīng)用層，它可以是前端的應(yīng)用程序，也可以是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的服務(wù)器。在應(yīng)用層和設(shè)備層之間的是本文設(shè)計(jì)的RFID中間件。圖2為RFID中間件的功能結(jié)構(gòu)圖。

（1）數(shù)據(jù)層的設(shè)計(jì)目標(biāo)是訪問(wèn)RFID設(shè)備。閱讀器和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交互主要是通過(guò)硬件接口實(shí)現(xiàn)的，常用的有以太網(wǎng)口、串口、藍(lán)牙接口。目前，絕大多數(shù)操作系統(tǒng)均提供了對(duì)上述接口的支持協(xié)議，以太網(wǎng)口可以通過(guò)傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議（tran-smission control protocol/internet protocol，TCP/ IP）、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（user datagram protocol，UDP）來(lái)實(shí)現(xiàn)，讀寫串口則可以采用RS232標(biāo)準(zhǔn)。另外，藍(lán)牙接口的相關(guān)協(xié)議?？梢灾С炙{(lán)牙接口的訪問(wèn)。數(shù)據(jù)層的主要作用就是調(diào)用封裝上述協(xié)議的應(yīng)用程序編程接口（application program interface，API）函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)RFID設(shè)備的訪問(wèn)。這些數(shù)據(jù)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和可用性，是對(duì)數(shù)據(jù)層性能的基本要求。

圖2 RFID中間件的功能結(jié)構(gòu)

（2）邏輯層是RFID中間件設(shè)計(jì)的核心，主要的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析和設(shè)備的管理。按功能可以把邏輯層分為上行和下行2條數(shù)據(jù)通路。

在上行通路中，邏輯層通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)層的訪問(wèn)，獲得RFID數(shù)據(jù)。原始的RFID數(shù)據(jù)是若干數(shù)字和字母的組合，如果沒(méi)有規(guī)則的說(shuō)明，這些數(shù)字是沒(méi)有意義的，因此，對(duì)原始數(shù)據(jù)的必要操作就是根據(jù)編碼的規(guī)則實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的解碼。目前，RFID設(shè)備沒(méi)有統(tǒng)一的編碼協(xié)議，不同的設(shè)備商有不同的協(xié)議。在本文的RFID中間件設(shè)計(jì)中，使用協(xié)議棧來(lái)管理不同的協(xié)議。協(xié)議棧的完善與否，直接關(guān)系到中間件的魯棒性。經(jīng)過(guò)協(xié)議解析的數(shù)據(jù)是可以被用戶理解的，在提供給服務(wù)層之前，還需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾、挖掘、聚類等運(yùn)算。過(guò)濾的目的是在巨量的數(shù)據(jù)中去除冗余的、無(wú)關(guān)的甚至非法的數(shù)據(jù)，保留有用的、重要的數(shù)據(jù)。過(guò)濾過(guò)程沒(méi)有公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，但可以歸結(jié)于分組、計(jì)數(shù)、冗余刪除和區(qū)分等一些基本操作。挖掘是指基于數(shù)據(jù)時(shí)間、空間、因果等信息，利用一定的算法，實(shí)時(shí)地從大量數(shù)據(jù)當(dāng)中抽象出固有屬性的過(guò)程。數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用和方法都很多，是目前研究的熱點(diǎn)，有巨大的發(fā)展前景和商業(yè)價(jià)值，其中的典型應(yīng)用就是利用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)精確定位。聚類運(yùn)算是指由匹配某種模式的數(shù)據(jù)生成符合輸出模式的高層子集的過(guò)程，一般來(lái)說(shuō)，這些子集含有更明確的意義，更易于應(yīng)用到上層服務(wù)中。在把邏輯層數(shù)據(jù)提交到服務(wù)層前，通常會(huì)附加一些反映讀寫過(guò)程的屬性，比如閱讀器端口、IP地址、接收時(shí)間等，邏輯層提供了附加信息的功能模塊。經(jīng)過(guò)分析和信息附加以后的數(shù)據(jù)會(huì)被重新封裝發(fā)送到服務(wù)層。

邏輯層的下行通路本質(zhì)上是上層軟件控制管理底層硬件的過(guò)程。完善的RFID中間件設(shè)計(jì)方案除了能訪問(wèn)設(shè)備數(shù)據(jù)，還必須具備管理設(shè)備的能力。如果說(shuō)訪問(wèn)設(shè)備是RFID數(shù)據(jù)自下向上流動(dòng)，那么管理設(shè)備則是指令從上向下執(zhí)行的過(guò)程。當(dāng)需要查詢閱讀器的版本號(hào)或者設(shè)置閱讀器的讀取格式等操作時(shí)，服務(wù)層會(huì)發(fā)出設(shè)備控制代碼。邏輯層根據(jù)RFID中間件指令集的描述，把這些操作代碼轉(zhuǎn)換為閱讀器所理解的命令，然后通過(guò)設(shè)備管理模塊把經(jīng)過(guò)封裝的指令發(fā)送到閱讀器等底層設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的控制。和協(xié)議棧一樣，不同的設(shè)備生產(chǎn)商會(huì)定義各自的指令集，完善的RFID中間件應(yīng)該可以兼容多種設(shè)備的指令。

（3）位于最上層的是服務(wù)層，主要負(fù)責(zé)RFID中間件與應(yīng)用層之間的通信。服務(wù)層接收邏輯層的數(shù)據(jù)流，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)緩存區(qū)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的頻繁操作，提高處理大批量數(shù)據(jù)的效率，合理分配和管理數(shù)據(jù)緩存區(qū)是重要手段之一，對(duì)提高RFID中間件的整體性能有重要意義。從邏輯層傳遞過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，在不同的應(yīng)用中有不同的通信要求，本文設(shè)計(jì)的RFID中間件開(kāi)放了2種通信方式：接口和服務(wù)。接口是為了在不同層之間進(jìn)行通信而定義的一種規(guī)范，在C/S架構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中被廣泛采用；服務(wù)是指一些在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的、面向服務(wù)的、基于分布式程序的軟件模塊，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)采用超文本傳輸協(xié)議（hyper text transfer protocol，HTTP）和可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言（extensible markup language，XML）等互聯(lián)網(wǎng)通用標(biāo)準(zhǔn)，是B/S架構(gòu)下的常用技術(shù)。RFID中間件通過(guò)接口和服務(wù)的方式向應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)支持。

2.2 RFID中間件的實(shí)現(xiàn)

在RFID中間件的實(shí)現(xiàn)技術(shù)上，本文采用面向?qū)ο螅╫bject oriented，OO）的設(shè)計(jì)方法，是根據(jù)模型需求抽象出業(yè)務(wù)對(duì)象，對(duì)需求進(jìn)行合理分層，構(gòu)建相對(duì)獨(dú)立的業(yè)務(wù)模塊；利用多態(tài)、繼承、封裝、抽象的編程思想，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)需求，達(dá)到高內(nèi)聚、低耦合的效果。根據(jù)面向?qū)ο蟮乃悸?，設(shè)計(jì)出RFID中間件的對(duì)象關(guān)系。本文涉及的各個(gè)類定義與相互關(guān)系如圖3所示。

圖3中定義了3個(gè)底層通信接口類CSerialPort、CTcpClient和CBluetooth，依次對(duì)應(yīng)串口、網(wǎng)口和藍(lán)牙接口。其中，CserialPort類使用RS232協(xié)議實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)訪問(wèn)閱讀器；而CTcpClient則是利用TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和閱讀器之間的數(shù)據(jù)通信；CBluetooth是通過(guò)調(diào)用系統(tǒng)的API函數(shù)完成對(duì)藍(lán)牙接口的控制。它們都是CDeviceIF的子類。CDeviceIF負(fù)責(zé)統(tǒng)一管理和訪問(wèn)以上3個(gè)接口類，以實(shí)現(xiàn)底層對(duì)上層的屏蔽。上述的4個(gè)和接口相關(guān)的類均對(duì)應(yīng)RFID中間件架構(gòu)中的數(shù)據(jù)層。

圖3 類定義與關(guān)系簡(jiǎn)圖

邏輯層包括CReader和CTag 2個(gè)類以及Commandset和ProtocalSet 2個(gè)結(jié)構(gòu)。CReader類是描述閱讀器的，定義了一些閱讀器的基本屬性，如ID號(hào)碼、IP地址等。CReader類除了負(fù)責(zé)接收CDeviceIF上傳的數(shù)據(jù)以外，還定義了發(fā)送指令的功能。枚舉結(jié)構(gòu)CommandSet定義了閱讀器的指令集。CReader類結(jié)合CommandSet的定義在指令發(fā)送到底層接口之前進(jìn)行編碼。CReader類接收到的數(shù)據(jù)會(huì)上傳給CTag類，該類對(duì)應(yīng)RFID系統(tǒng)中的標(biāo)簽，描述了關(guān)于標(biāo)簽的ID號(hào)碼、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等屬性，也定義了編碼、解碼等基本操作。編解碼的過(guò)程是參考枚舉類ProtocalStack定義的協(xié)議棧完成的。

最上面的是IMiddleWare，向上提供了應(yīng)用層可以理解的接口，也定義了用于設(shè)備管理的操作和反映讀寫的事件，分別用于控制CReader和接收CTag的數(shù)據(jù)。

3 RFID中間件在MISS中的應(yīng)用

MISS的硬件采用的是臺(tái)灣SYRIS公司開(kāi)發(fā)研制的RFID產(chǎn)品，主要由嬰兒標(biāo)簽和閱讀器組成。其中，嬰兒標(biāo)簽為腕帶式主動(dòng)RFID標(biāo)簽（SYTAG245-NW），支持2.45 GHz收發(fā)雙向通信，內(nèi)置紅外測(cè)溫及震動(dòng)傳感模塊，同時(shí)提供電量檢測(cè)和數(shù)據(jù)發(fā)送頻率設(shè)置功能；RFID閱讀器（SYRD245-1N）同樣支持2.45 GHz收發(fā)雙向通信，內(nèi)部采用防碰撞機(jī)制，能同時(shí)讀取多個(gè)標(biāo)簽數(shù)據(jù)，配有RJ45以太網(wǎng)接口和RS232數(shù)據(jù)接口，可支持TCP/IP、UDP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，并能實(shí)現(xiàn)和計(jì)算機(jī)間速率為2 400～115 200 bit/s的串行通信。

按本文的設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)了該RFID中間件，并應(yīng)用于MISS的服務(wù)器中。服務(wù)器的后臺(tái)軟件主要負(fù)責(zé)管理RFID閱讀器，讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)流，把解析以后的數(shù)據(jù)保存到SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)中。該控制臺(tái)軟件界面如圖4所示。

圖4 MISS控制臺(tái)軟件界面

從MISS實(shí)際運(yùn)行效果看，本文設(shè)計(jì)的RFID中間件已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了3個(gè)層次的功能，在數(shù)據(jù)層實(shí)現(xiàn)了串口、網(wǎng)口和藍(lán)牙接口，數(shù)據(jù)的通信實(shí)時(shí)準(zhǔn)確；在邏輯層完成了對(duì)指令的編碼和對(duì)原始數(shù)據(jù)的解碼，可有效地過(guò)濾冗余數(shù)據(jù)，并為上層應(yīng)用中定位功能的實(shí)現(xiàn)做了初步的探索；服務(wù)層提供了統(tǒng)一的向上接口，并通過(guò)控制臺(tái)軟件驗(yàn)證了接口的有效性。但其也存在一些不足之處：不具備對(duì)底層設(shè)備即插即用功能的支持；協(xié)議棧和指令集較為單一，不能滿足多種閱讀器的讀寫要求；升級(jí)邏輯層的數(shù)據(jù)過(guò)濾和挖掘機(jī)制薄弱，目前只能實(shí)現(xiàn)初步的分析算法。

4 結(jié)語(yǔ)

RFID中間件的研究在國(guó)際上是一個(gè)熱點(diǎn)，但其公認(rèn)的成果不多，市場(chǎng)也不成熟。本文討論了國(guó)際上RFID中間件的研究現(xiàn)狀，分析了幾家主流商家和科研機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域的研究成果和產(chǎn)品特點(diǎn)。然后結(jié)合我們?cè)谀笅氚踩O(jiān)護(hù)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，提出了基于3層架構(gòu)下的輕量型RFID中間件設(shè)計(jì)方案，并對(duì)邏輯層的功能與實(shí)現(xiàn)做了深入的分析探討。然而，目前的系統(tǒng)還不盡完善，在以后的工作中，要逐步完善對(duì)底層設(shè)備即插即用功能的支持；補(bǔ)充協(xié)議棧和指令集，以滿足多種閱讀器的讀寫要求，提高中間件的魯棒性和擴(kuò)展性；升級(jí)邏輯層的過(guò)濾規(guī)則和挖掘機(jī)制，尤其在RFID標(biāo)簽定位方面需要研究更有效準(zhǔn)確的算法。

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（收稿：2014-10-08 修回：2015-01-12）

Design and implementation of RFID-based middleware in maternal-infant safety and surveillance system

CUI Ying-kui1,ZOU An2,LIN Lin2
(1.Department of Radiotherapy,the 208th Hospital of the PLA,Changchun 130062,China; 2.School of Biomedical Engineering,Southern Medical University,Guangzhou 510515,China)

ObjectiveTo effectively promote hospital neonatal care by developing a RFID-based intelligent maternal-infant safety and surveillance system(MISS).MethodsA three-tier lightweight RFID middleware containing the service layer,logic layer and data layer was presented as a software solution to the real-time application of RFID data.In accordance with the function definition of each layer and the analysis of data streams,a special RFID middleware for maternal-infant security was implemented.ResultsReal-time communication and control for RFID devices was achieved,during which the instruction encoding and data decoding could be completed.ConclusionThe RFID-based middleware implements accurate reading and real-time procession of data with high robustness and efficiency,and thus provides references for the application of RFID to medical real-time surveillance.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（6）：8-11，28]

radio frequency identification;middleware;maternal-infant safety and surveillance system

R318；TP311.1

A

1003-8868（2015）06-0008-05

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.06.008

廣東省科技計(jì)劃資助項(xiàng)目（2013B051000054）

崔英奎（1972—），男，主管技師，主要從事醫(yī)療設(shè)備電氣自動(dòng)化方面的研究工作，E-mail:13756119528@139.com。

130062長(zhǎng)春，解放軍208醫(yī)院放療科（崔英奎）；510515廣州，南方醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院（鄒 岸，林 霖）

林 霖，E-mail:linlin0023@smu.edu.cn