基于RFID與Android平臺(tái)的物品清點(diǎn)系統(tǒng)

　　RFID技術(shù)是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，由電子標(biāo)簽及讀寫器組成，具有信息容量大、保密性高、無需人工干預(yù)、識(shí)別效率高等優(yōu)點(diǎn)。其與上層應(yīng)用軟件及后臺(tái)數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)物品管理、物品防偽、物品定位、身份識(shí)別等功能，被廣泛使用于物流管理、交通運(yùn)輸、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。

　　在智能家居中，RFID主要用于門禁系統(tǒng)、人員定位[1]等。智能家居(Smart Home)是以住宅為平臺(tái)，兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備自動(dòng)化等功能，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的，體現(xiàn)高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境[2].智能家居的核心功能是安防報(bào)警與智能控制。當(dāng)前市場上的智能家居系統(tǒng)主要有基于樓宇對講技術(shù)的智能家居系統(tǒng)、基于現(xiàn)場總線技術(shù)的家庭自動(dòng)化系統(tǒng)和基于智能手機(jī)的智能家居系統(tǒng)三大類[3].主要的產(chǎn)品有：智能鎖、監(jiān)控設(shè)備、各類環(huán)境傳感器、智能電動(dòng)窗簾系統(tǒng)、家電控制等。國內(nèi)智能家居行業(yè)起步較晚，智能家居產(chǎn)品存在系統(tǒng)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、不切實(shí)際等問題。智能家居企業(yè)所銷售的并不是產(chǎn)品，而是為特定的某部分人量身定做的一套完整的個(gè)性化服務(wù)，價(jià)格昂貴，是面向富人群體的消費(fèi)，且系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，產(chǎn)品也不夠多元化。這將不利于智能家居的長期發(fā)展[4].

　　因此，在當(dāng)前客戶個(gè)性化需求強(qiáng)烈的市場狀況下，開發(fā)適合大眾消費(fèi)、操作方便的智能家居產(chǎn)品具有重要意義。本文基于便攜式RFID與Android智能終端，是一款適用人群較廣、操作方便的智能物品清點(diǎn)的移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)家庭式倉儲(chǔ)管理。

　　1相關(guān)技術(shù)

　　1.1 RFID技術(shù)

　　無線電射頻識(shí)別RFID(Radio Frequency Identification)是一種利用無線電的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。典型的RFID系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽、讀寫器、RFID中間件和應(yīng)用系統(tǒng)軟件組成[5].電子標(biāo)簽及讀寫器通過無線電天線進(jìn)行通信，可讀取標(biāo)簽中的物品ID信息，實(shí)現(xiàn)非接觸識(shí)別，并能同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽。電子標(biāo)簽具有一定的存儲(chǔ)容量，能唯一標(biāo)識(shí)物品，具有使用壽命長、可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。RFID中間件是讀寫器與應(yīng)用系統(tǒng)軟件的中介，管理著讀寫器及其讀取的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)交付給上層的應(yīng)用軟件(如數(shù)據(jù)庫)。帶無線通信功能(如藍(lán)牙、WiFi)的RFID讀寫器將無線通信模塊嵌入讀寫器中，上層軟件通過無線通信信號(hào)獲取電子標(biāo)簽信息，使得用戶可以隨時(shí)隨地獲取RFID標(biāo)簽信息，解決有線讀寫器不可移動(dòng)的限制。

　　RFID系統(tǒng)按其使用的無線電頻率可分為低頻RFID系統(tǒng)、高頻RFID系統(tǒng)及超高頻RFID系統(tǒng)。被廣泛應(yīng)用于門禁系統(tǒng)、身份識(shí)別、產(chǎn)品管理、集裝箱管理、生產(chǎn)線自動(dòng)化管理等領(lǐng)域。在識(shí)別距離方面，讀寫器的可識(shí)別范圍與其制作工藝有關(guān)，比如天線設(shè)計(jì)、讀寫器功率設(shè)計(jì)等。一般的，低高頻系統(tǒng)讀寫距離較小，在10 cm左右，高頻標(biāo)準(zhǔn)ISO15693在降低傳輸速率、加大天線設(shè)計(jì)與讀寫功率的情況下，識(shí)別距離可達(dá)1 m;超高頻在較大工作范圍，能做到較快的傳輸速率，工作距離可達(dá)3 m~10 m，但是超高頻電波受環(huán)境影響大，不能穿透許多材料，比如水、灰塵等。在實(shí)際應(yīng)用中，需要考慮價(jià)格、讀寫距離、安全特性、存儲(chǔ)信息量等因素，用于確定合適的頻段及方案[6].

　　1.2藍(lán)牙技術(shù)

　　藍(lán)牙是一種低功耗、中短距離的無線通信技術(shù)，為移動(dòng)設(shè)備之間提供快速、方便的無線通信連接，被廣泛應(yīng)用于手機(jī)中，其中藍(lán)牙耳機(jī)是一個(gè)典型的應(yīng)用。藍(lán)牙通信規(guī)范是全球統(tǒng)一的，工作頻段為全球統(tǒng)一開放的2.4 GHz頻段，該頻段的使用無需向各國的無線電資源管理部門申請?jiān)S可證。不同的藍(lán)牙設(shè)備通信時(shí)，可以建立臨時(shí)性的實(shí)時(shí)對等連接。皮網(wǎng)(Piconet)是藍(lán)牙最基本的一種網(wǎng)絡(luò)形式，通常由一個(gè)主設(shè)備(即主動(dòng)發(fā)起連接請求的藍(lán)牙設(shè)備)和幾個(gè)從設(shè)備組成，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)一對多的通信[7].藍(lán)牙技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：可以方便地建立無線連接;移植性強(qiáng)，適用面廣;安全性較高;設(shè)備功耗低，成本較低;開發(fā)設(shè)計(jì)較簡單。

　　1.3安卓系統(tǒng)藍(lán)牙編程

　　藍(lán)牙技術(shù)的開發(fā)核心是根據(jù)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)所實(shí)現(xiàn)的藍(lán)牙協(xié)議棧。該協(xié)議棧包含了眾多協(xié)議，主要有邏輯鏈路控制和適配協(xié)議(L2CAP)、服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SDP)、串口模擬協(xié)議(RFCOMM)等。其中SDP協(xié)議是一個(gè)基于C/S結(jié)構(gòu)的協(xié)議，是藍(lán)牙協(xié)議棧中的核心協(xié)議。在藍(lán)牙系統(tǒng)中，用戶依靠SDP獲取建立藍(lán)牙連接所需的設(shè)備信息、服務(wù)信息及服務(wù)特征[8].

　　Android SDK從2.0版本開始支持藍(lán)牙功能，應(yīng)用程序必須在AndroidManifest.xml文件中加入一定的權(quán)限才能使用藍(lán)牙服務(wù)：android.permission.BLUETOOTH權(quán)限允許用戶連接藍(lán)牙設(shè)備，android.permission.BLUETOOTH_ADMIN權(quán)限允許用戶管理藍(lán)牙硬件及使用相關(guān)服務(wù)，包括開啟或關(guān)閉藍(lán)牙硬件、掃描可連接藍(lán)牙設(shè)備、傳送數(shù)據(jù)等。相關(guān)的藍(lán)牙API在android.bluetooth包中進(jìn)行定義，包含以下幾個(gè)主要類：

　　(1)BluetoothAdapter類代表設(shè)備上的藍(lán)牙硬件;

　　(2)BluetoothDevice類定義遠(yuǎn)程藍(lán)牙設(shè)備;

　　(3)BluetoothServerSocket類用來打開監(jiān)聽到達(dá)連接的套接字，并且在連接后提供一個(gè)BluetoothSocket對象;

　　(4)BluetoothSocket類用來建立同遠(yuǎn)程設(shè)備的連接，獲取輸入輸出流。

　　通過藍(lán)牙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程包括：

　　(1)檢查可用的藍(lán)牙硬件。并不是所有Android終端都具有藍(lán)牙功能，因此使用前需確定是否有可用的藍(lán)牙硬件;

　　(2)開啟藍(lán)牙;

　　(3)查詢已配對設(shè)備;

　　(4)搜索設(shè)備;

　　(5)建立設(shè)備間的連接;

　　(6)數(shù)據(jù)交互;

　　(7)關(guān)閉藍(lán)牙硬件。

　　當(dāng)兩個(gè)設(shè)備連接后，各自擁有一個(gè)BluetoothSocket對象，并獲得用來讀取信息的InputStream對象和發(fā)送信息的OutputStream對象[9].

　　1.4 Android平臺(tái)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式

　　基于Android平臺(tái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式分外部存儲(chǔ)和內(nèi)部存儲(chǔ)兩類。外部存儲(chǔ)方式指：內(nèi)容提供器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，內(nèi)部存儲(chǔ)方式有：系統(tǒng)配置、文件存儲(chǔ)、SQLite數(shù)據(jù)庫[10].在實(shí)際應(yīng)用開發(fā)中主要使用內(nèi)部存儲(chǔ)方式。系統(tǒng)配置方式指通過Android平臺(tái)提供的SharedPreferences類，保存應(yīng)用程序的一些簡單的配置信息的機(jī)制。文件存儲(chǔ)方式使用Java中的IO類實(shí)現(xiàn)對內(nèi)部存儲(chǔ)器或SD卡等外部存儲(chǔ)設(shè)備中的文件的讀寫與解析，該方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)插入與修改操作較復(fù)雜，每次操作都需讀取整個(gè)文件，效率較低。SQLite是一款超輕量級(jí)的嵌入式數(shù)據(jù)庫，支持SQL語句，能實(shí)現(xiàn)查詢、插入、刪除、修改等操作，具有小、安全、免費(fèi)等特點(diǎn)。本文提到的系統(tǒng)所選擇的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式便是SQLite數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作簡單而快速。