基于SaaS 模式和RFID 技术的企业管理系统设计与实现

胡共由，胡捷程，凌 力

0 引言

随着经济的快速发展，物联网(Internet of Things,IOT)应运而生，企业则越来越关心如何能够借助这些新兴技术来提高管理效率，同时加快消费者、分销商、制造商和供应商之间的信息传递速度。一个完善的基于RFID 技术的管理系统能够帮助企业实现对人事、物流、资产等资源的智能管理，使得人事的管理调度更加快捷，生产过程控制和物流管理更加精确，大大降低资产流动过程中的误差。SaaS 模式则提供给企业很多人性化的软件服务，很大程度上减轻了企业的服务器管理、维护负担，同时保证数据安全性。

由此为出发点，本文深入研究了RFID 技术和SaaS 模式，并结合这两大热点设计了一个在企业管理中能够普遍适用的人事物流管理系统，并建立信息共享平台，实现信息在企业与企业间、企业与货主之间的信息快速共享，通过一个实际项目验证了此管理系统的实效性，该系统可以在实际应用中进行推广。

1 RFID 技术

物联网[1]，被预言为继互联网之后全球信息产业的又一次科技与经济浪潮，它让电子技术、自动化技术、通信技术、机械技术等相互关联起来并从技术上融为一体，实现了让通信技术从人与人向人与物、物与物的方向进行拓展。RFID(Radio Frequency Identification)，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便在物流、零售、制造业、服务业、身份识别、防伪等领域都得到了广泛应用。

2 SaaS 模式

随着互联网技术和应用软件开发的日渐成熟，SaaS(Software as a Service)[3]逐渐成为了一种全新的软件应用模式。作为SaaS的服务提供商，他们只需要按照客户的实际需求将应用软件系统部署在自己的服务器上，并通过互联网向用户提供所需要的软件服务即可满足客户的运营要求。用户只需要关心“如何使用”好这些外包服务供应商所提供的软件服务即可，而不必像过去那样一面自己要使用应用软件、管理后台数据，一面又要去维护服务器的日常运行。SaaS 模式的出现，创新的将硬件服务器同软件服务分离开，通过一个外包公司去做硬件方面的日常维护工作，这样作为客户方的企业尤其是中小型企业省去了很多购买、搭建、运行、维护基础设计方面的问题，大大降低了硬件成本提升了企业内部的运营效率。

3 系统设计与实现

现代化的发展要求企业管理能够越来越快捷、精确、实时、智能化，结合SaaS 模式和RFID 技术的管理系统无疑能给企业的现代化管理提供参考。本文设计的管理系统总体结构，如图1所示：

图1 系统总体结构

系统中要求受管理的人、物都有个拥有一个唯一标识的RFID 标签，利用标签为每一个人和物品确定一个唯一的EPC 码，同时按照管理要求在企业内部设置足够多的RFID阅读器，例如需要人事签到则在大门入口放置一个阅读器，需要记录车间工人的每一步操作则在每一个工位放置一个阅读器等等。RFID 阅读器通过智能终端连接代理服务器(这里的代理服务器是指提供软件服务的网络应用服务器，在下文中会详细介绍)，智能终端可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机等等，用于通过阅读器对RFID 标签中的数据进行阅读、修改、插入、删除等基本操作。智能终端通过企业内网连接代理服务器，代理服务器提供各种具体SaaS服务，比如人事签到、奖金查询、企业地图向导等，而这些代理服务器是由提供软件服务的外包公司所提供，外包公司的web 服务器通过互联网向各企业提供SaaS 服务，并将各公司交予其保管的企业数据信息保存在数据云中。

基于上述的构建理念，本文从数据采集、数据控制、应用服务三个方面对系统进行了设计，并通过一个项目进行了实现，下面对几个模块进行深入分析。

3.1 数据采集

数据采集模块即物联网结构中的物理感知层，其主要功能和任务是通过RFID 标签和RFID 读写器进行数据采集、记录和传输，也是整个系统之所以称之为基于RFID 技术系统的根本所在。数据采集模块的硬件组成主要有RFID 标签和RFID 阅读器。

1)RFID 标签。标签中所记录的数据相比于数据中心则较为严苛，首先标签内存有限不可能像数据库一样为每一个数据提供很大的存储空间，因此选择标签和设计标签数据字段的时候要考虑到每个数据的上下限，尽可能控制数据位数，同时还应该为每一张标签设计保留字段以备不时之需；其次，系统中所应用的RFID 标签均属于可读写标签，可读写次数也是衡量标签价格的重要指标，而在系统中用于签到的标签和车间用于生产管理的标签其读写频率显然是不一样的，那么在选择标签时应考虑使用多款不同型号的标签。基于上述考虑，在本项目中我们使用了基于ISO14443a 协议卡及RFID 电子标签，其内存大小为1KB，可读写次数为10 万次，感应频率为13.56MHz，工作温度为-20 -70 摄氏度，符合项目要求，是系统中的主要硬件设备之一。

2)RFID 读写器。RFID 读写器的职责是高效准确地获取RFID 标签上的EPC 数据信息并将其同服务器相连接的各种控制终端进行数据交互。一般来说RFID 读写器只是一个中间设备，关键是处理好读写器同智能终端之间的兼容问题。基于上述要求，本项目中我们采用了B30FA-S 读写器，适用ISO14443a 协议，工作频率是13.56MHz，工作电压为DC5V，接口类型有RS232、TTL、USB(项目中我们使用USB 接口)，工作温度为-25-60 摄氏度，并支持我们所选用的14443a 电子标签。RFID 读写器将RFID 电子标签同智能终端进行了连接，对数据交互有着关键作用，是系统的重要组成部分。

3.2 数据控制

数据控制即物联网结构中的网络层，负责数据在RFID电子标签和数据中心之间的交互工作，并对两端的数据进行处理，本系统中数据控制模块主要有RFID 控制终端和web服务器组成。

1)RFID 控制终端。本系统中控制终端必须是智能终端，类型可以是手机、平板电脑、台式机等，通过GSM、WLAN、3G、WiFi 等与web 服务器进行交互，不仅通过RFID 读写器对RFID 标签起控制作用，还起着对EPC 信息的过滤、逻辑判断、转发、与数据中心和业务模块通信等重要作用。在本项目中，我们需要两种智能终端，一种是程序设计师在后台设计软件程序的时候用到的终端，PC 是比较理想的选择；另一种是在车间、工地等工作地点，员工需要实时地对RFID 标签上的数据进行处理时所使用的，这时候终端需要满足便于携带、容易操作、功能齐全等要求，我们选择了联想乐 Pad A2207，512MB 系统内存，Android4.0 操作系统，内置GPS 导航，10 小时左右的续航，足够为一个外出工作的工人提供舒适流畅的操作平台。

2)Web服务器。将RFID移动终端同后台数据库进行交互通信，分别将终端和数据库的数据进行XML文件的生成和解析，从而形成数据传输。项目中我们用Apache搭建web服务器连接后台数据库，并引入XML格式文件来共享数据库，形成服务元素，其中XML格式为：

以下例举两个基于web服务器典型的数据操作元素：

1.数据修改

Web服务器的核心作用就是有以上这些web服务的基本操作元素(插入、删除、修改、新建等)，随意组合便可形成综合性的软件服务，比如员工签到、人事变动、奖惩查看、物流管理、生产进度查看等等实际性的应用服务，这些服务交由代理服务器向企业提供，企业员工用自己的RFID标签登录后便能在web页面看到跟自己权限相对应的服务。

3.3 应用服务

应用服务即物联网结构中的应用层，是在web服务器提供的服务元素基础上生成能够实际应用的综合性服务项目，同时该层的SaaS管理中心对软件服务的提供以及数据云的操作等都有着关键作用[2]。应用服务的组成即是SaaS模式管理中心。

SaaS服务是基于webservice组件的方式来进行开发的，webservice的跨异构平台特性，适合SaaS网管系统跨Internet的特征，也与数据传输部分的XML/SOAP方案完全兼容，同时也便于系统扩展，是整个RFID技术管理系统系统快捷、效率、安全运行的关键所在。项目中我们所设计实现的SaaS模式下网络管理系统结构，如图2所示：

图2 SaaS 模式结构

该系统运用了比较流行的模块架构，外包公司会给每个购买了软件服务企业单位配置一台代理服务器，用来采集、传输数据，该代理服务器通过Internet同SaaS网管中心进行数据交互，网管中心则会独立的处理来自各个企业单位的数据业务，并将结果同各自的后台数据库进行交互。另一方面，购买了软件服务的企业单位可以通过web浏览器来查看和监控本单位的运行情况和数据流量，发生故障或产生其他争端时可以第一时间同服务供应商进行交流。对于数据中心，项目中我们采用了SQL server2008来建立数据库，是整个RFID技术管理系统的核心，存储着企业内部的所有人事、物流、业务数据，是形成云服务的数据来源。基于以上结构的SaaS服务，我们实现了人事签到、生产监控等实际应用服务，下面就这两项软件服务进行介绍。

1）人事签到。我们将一部RFID 读卡器放于门口，用一台PC 用作智能终端连接代理服务器，在代理服务器用网页即可找到“人事签到”软件服务选项，可以对签到时间、迟到时间、矿工时间等自行进行设置，项目中我们设置每天早上5:00-8:30 为正常签到时间，8:30-9:00 设置为迟到签到时间，9:00 之后若有人签到则直接视为旷工半天，其他则视为旷工一天，这些数据都存入数据中心为人事管理所用。

2）生产监控。在需要进行实时监管的车间，我们在每一个工位都设置一个RFID 阅读器，给工人每人提供一个Android Pad 智能终端用来连接RFID 阅读器和代理服务器，同时要对数据进行实时操作。软件应用程序通过Pad 上的网页即可访问，点击“生产监管”获得该软件服务。在一项工序开始前工人必须扫描自己的RFID 身份卡和工作对象上的RFID 物料卡，工序完成之后在扫描一次RFID 物料卡则整个监管流程结束。这此过程中，Pad 通过阅读器记录了工作人员ID、工作物料ID、工作起始时间和完成时间，并实时地将数据记录到了数据中心，可谓是对生产过程就行了全方位的实时监控。

4 总结

结合SaaS 模式和RFID 技术的系统给企业提供了人事管理、作业进程、工作完成度查询、检错纠错、财务统计等一系列的功能，且这些功能都可以在移动终端中实时的进行查询操作。经项目验证该系统可以为企业提供新颖的管理理念，RFID 技术使得企业的管理效率大大提高，人事、物业、资产等管理条理清晰并保证时效性，同时SaaS 模式降低了企业维护成本和数据风险，而XML 格式的架构可以提供很好的数据扩展性。我们下一步的工作将在此基础上继续深入研究RFID 技术在企业管理中的实际应用，并结合统一认证、数据安全性等问题对系统做更进一步的完善。

[1]朱洪波,杨龙祥,朱琪.物联网技术进展与应用[J].南京邮电大学学报,2011,1(2):1-9.

[2]张海江.基于云计算的物联网数据挖掘[J].微型电脑应用,2012,28(6):10-13.

[3]何鹏.基于SaaS的网络管理系统框架研究[J].计算机工程与设计,2011,32(12):3952-3956.

[4]王红熳.基于RFID 和移动计算技术的白酒产品溯源系统设计[J].SOFTWARE,2012,33(1):29-33.

[5]Gao B.K.Development of the mobile Web service distribution system platform-independence[J].Proceedings of 2004 International Conference on Machine Learning and Cybernetics,2004.