基于RFID與Android平臺的物品清點系統(tǒng)

　　RFID技術(shù)是一種非接觸式自動識別技術(shù)，由電子標簽及讀寫器組成，具有信息容量大、保密性高、無需人工干預、識別效率高等優(yōu)點。其與上層應用軟件及后臺數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，可實現(xiàn)物品管理、物品防偽、物品定位、身份識別等功能，被廣泛使用于物流管理、交通運輸、工業(yè)自動化等領(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，兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備自動化等功能，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警與智能控制。當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)的家庭自動化系統(tǒng)和基于智能手機的智能家居系統(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)復雜、價格昂貴、不切實際等問題。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性化服務(wù)，價格昂貴，是面向富人群體的消費，且系統(tǒng)設(shè)計復雜，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，在當前客戶個性化需求強烈的市場狀況下，開發(fā)適合大眾消費、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的移動應用系統(tǒng)，用于實現(xiàn)家庭式倉儲管理。

　　1相關(guān)技術(shù)

　　1.1 RFID技術(shù)

　　無線電射頻識別RFID(Radio Frequency Identification)是一種利用無線電的自動識別技術(shù)。典型的RFID系統(tǒng)通常由電子標簽、讀寫器、RFID中間件和應用系統(tǒng)軟件組成[5].電子標簽及讀寫器通過無線電天線進行通信，可讀取標簽中的物品ID信息，實現(xiàn)非接觸識別，并能同時識別多個標簽。電子標簽具有一定的存儲容量，能唯一標識物品，具有使用壽命長、可重復使用等優(yōu)點。RFID中間件是讀寫器與應用系統(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)交付給上層的應用軟件(如數(shù)據(jù)庫)。帶無線通信功能(如藍牙、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獲取電子標簽信息，使得用戶可以隨時隨地獲取RFID標簽信息，解決有線讀寫器不可移動的限制。

　　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)。被廣泛應用于門禁系統(tǒng)、身份識別、產(chǎn)品管理、集裝箱管理、生產(chǎn)線自動化管理等領(lǐng)域。在識別距離方面，讀寫器的可識別范圍與其制作工藝有關(guān)，比如天線設(shè)計、讀寫器功率設(shè)計等。一般的，低高頻系統(tǒng)讀寫距離較小，在10 cm左右，高頻標準ISO15693在降低傳輸速率、加大天線設(shè)計與讀寫功率的情況下，識別距離可達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。在實際應用中，需要考慮價格、讀寫距離、安全特性、存儲信息量等因素，用于確定合適的頻段及方案[6].

　　1.2藍牙技術(shù)

　　藍牙是一種低功耗、中短距離的無線通信技術(shù)，為移動設(shè)備之間提供快速、方便的無線通信連接，被廣泛應用于手機中，其中藍牙耳機是一個典型的應用。藍牙通信規(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許可證。不同的藍牙設(shè)備通信時，可以建立臨時性的實時對等連接。皮網(wǎng)(Piconet)是藍牙最基本的一種網(wǎng)絡(luò)形式，通常由一個主設(shè)備(即主動發(fā)起連接請求的藍牙設(shè)備)和幾個從設(shè)備組成，能同時實現(xiàn)一對多的通信[7].藍牙技術(shù)的優(yōu)點是：可以方便地建立無線連接;移植性強，適用面廣;安全性較高;設(shè)備功耗低，成本較低;開發(fā)設(shè)計較簡單。

　　1.3安卓系統(tǒng)藍牙編程

　　藍牙技術(shù)的開發(fā)核心是根據(jù)藍牙標準所實現(xiàn)的藍牙協(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)議是一個基于C/S結(jié)構(gòu)的協(xié)議，是藍牙協(xié)議棧中的核心協(xié)議。在藍牙系統(tǒng)中，用戶依靠SDP獲取建立藍牙連接所需的設(shè)備信息、服務(wù)信息及服務(wù)特征[8].

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

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

　　(2)BluetoothDevice類定義遠程藍牙設(shè)備;

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

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

　　通過藍牙進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程包括：

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

　　(2)開啟藍牙;

　　(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)閉藍牙硬件。

　　當兩個設(shè)備連接后，各自擁有一個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平臺數(shù)據(jù)存儲方式

　　基于Android平臺的數(shù)據(jù)存儲方式分外部存儲和內(nèi)部存儲兩類。外部存儲方式指：內(nèi)容提供器和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，內(nèi)部存儲方式有：系統(tǒng)配置、文件存儲、SQLite數(shù)據(jù)庫[10].在實際應用開發(fā)中主要使用內(nèi)部存儲方式。系統(tǒng)配置方式指通過Android平臺提供的SharedPreferences類，保存應用程序的一些簡單的配置信息的機制。文件存儲方式使用Java中的IO類實現(xiàn)對內(nèi)部存儲器或SD卡等外部存儲設(shè)備中的文件的讀寫與解析，該方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)插入與修改操作較復雜，每次操作都需讀取整個文件，效率較低。SQLite是一款超輕量級的嵌入式數(shù)據(jù)庫，支持SQL語句，能實現(xiàn)查詢、插入、刪除、修改等操作，具有小、安全、免費等特點。本文提到的系統(tǒng)所選擇的數(shù)據(jù)存儲方式便是SQLite數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)進行操作簡單而快速。