基于RFID與Android平臺的物品清點系統
RFID技術是一種非接觸式自動識別技術,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、識別效率高等優點。其與上層應用軟件及后臺數據庫相結合,可實現物品管理、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、工業自動化等領域。
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/270829.htm在智能家居中,RFID主要用于門禁系統、人員定位[1]等。智能家居(Smart Home)是以住宅為平臺,兼備建筑、網絡通信、信息家電、設備自動化等功能,集系統、結構、服務、管理為一體的,體現高效、舒適、安全、便利、環保的居住環境[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主要有基于樓宇對講技術的智能家居系統、基于現場總線技術的家庭自動化系統和基于智能手機的智能家居系統三大類[3].主要的產品有:智能鎖、監控設備、各類環境傳感器、智能電動窗簾系統、家電控制等。國內智能家居行業起步較晚,智能家居產品存在系統復雜、價格昂貴、不切實際等問題。智能家居企業所銷售的并不是產品,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,價格昂貴,是面向富人群體的消費,且系統設計復雜,產品也不夠多元化。這將不利于智能家居的長期發展[4].
因此,在當前客戶個性化需求強烈的市場狀況下,開發適合大眾消費、操作方便的智能家居產品具有重要意義。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,用于實現家庭式倉儲管理。
1相關技術
1.1 RFID技術
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。典型的RFID系統通常由電子標簽、讀寫器、RFID中間件和應用系統軟件組成[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、可重復使用等優點。RFID中間件是讀寫器與應用系統軟件的中介,管理著讀寫器及其讀取的數據,并將數據交付給上層的應用軟件(如數據庫)。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系統按其使用的無線電頻率可分為低頻RFID系統、高頻RFID系統及超高頻RFID系統。被廣泛應用于門禁系統、身份識別、產品管理、集裝箱管理、生產線自動化管理等領域。在識別距離方面,讀寫器的可識別范圍與其制作工藝有關,比如天線設計、讀寫器功率設計等。一般的,低高頻系統讀寫距離較小,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
藍牙是一種低功耗、中短距離的無線通信技術,為移動設備之間提供快速、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。藍牙通信規范是全球統一的,工作頻段為全球統一開放的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。不同的藍牙設備通信時,可以建立臨時性的實時對等連接。皮網(Piconet)是藍牙最基本的一種網絡形式,通常由一個主設備(即主動發起連接請求的藍牙設備)和幾個從設備組成,能同時實現一對多的通信[7].藍牙技術的優點是:可以方便地建立無線連接;移植性強,適用面廣;安全性較高;設備功耗低,成本較低;開發設計較簡單。
1.3安卓系統藍牙編程
藍牙技術的開發核心是根據藍牙標準所實現的藍牙協議棧。該協議棧包含了眾多協議,主要有邏輯鏈路控制和適配協議(L2CAP)、服務發現協議(SDP)、串口模擬協議(RFCOMM)等。其中SDP協議是一個基于C/S結構的協議,是藍牙協議棧中的核心協議。在藍牙系統中,用戶依靠SDP獲取建立藍牙連接所需的設備信息、服務信息及服務特征[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限才能使用藍牙服務:android.permission.BLUETOOTH權限允許用戶連接藍牙設備,android.permission.BLUETOOTH_ADMIN權限允許用戶管理藍牙硬件及使用相關服務,包括開啟或關閉藍牙硬件、掃描可連接藍牙設備、傳送數據等。相關的藍牙API在android.bluetooth包中進行定義,包含以下幾個主要類:
(1)BluetoothAdapter類代表設備上的藍牙硬件;
(2)BluetoothDevice類定義遠程藍牙設備;
(3)BluetoothServerSocket類用來打開監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備的連接,獲取輸入輸出流。
通過藍牙進行數據傳輸的過程包括:
(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)查詢已配對設備;
(4)搜索設備;
(5)建立設備間的連接;
(6)數據交互;
(7)關閉藍牙硬件。
當兩個設備連接后,各自擁有一個BluetoothSocket對象,并獲得用來讀取信息的InputStream對象和發送信息的OutputStream對象[9].
1.4 Android平臺數據存儲方式
基于Android平臺的數據存儲方式分外部存儲和內部存儲兩類。外部存儲方式指:內容提供器和網絡數據庫,內部存儲方式有:系統配置、文件存儲、SQLite數據庫[10].在實際應用開發中主要使用內部存儲方式。系統配置方式指通過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類實現對內部存儲器或SD卡等外部存儲設備中的文件的讀寫與解析,該方式實現數據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據庫,支持SQL語句,能實現查詢、插入、刪除、修改等操作,具有小、安全、免費等特點。本文提到的系統所選擇的數據存儲方式便是SQLite數據庫,對數據進行操作簡單而快速。
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