style="width:8.20694in;height:4.20069in" /> 本文是学习GB-T 34047-2017 制造过程物联信息集成中间件平台参考体系. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了制造过程物联信息集成中间件平台参考体系结构和集成接口。
本标准适用于制造过程物联信息集成中间件平台的设计、构建和实施。
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 6107
使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设备之间的接口
GB/T 11457—2006 信息技术 软件工程术语
GB/T 29267—2012 热敏和热转印条码打印机通用规范
GB/T 30269.701—2014 信息技术 传感器网络
第701部分：传感器接口：信号接口
GB/T 32830.3—2016 装备制造业 制造过程射频识别
第3部分：系统应用接口规范
ISO/IEC 15961-1 信息技术 物品管理射频识别(RFID): 数据协议
第1部分：应用层接口[In- formation technology—Radio frequency
identification(RFID) for item management: Data protocol—Part 1:
Application interface]
ISO/IEC 15962:2013 信息技术 物品管理射频识别(RFID)
数据协议：数据封装规则和逻辑 存储功能[Information technology—Radio
frequency identification(RFID)for item management—Data
protocol:data encoding rules and logical memory functions]
ISO/IEC 24791-2 信息技术 物品管理射频识别(RFID) 软件体系架构
第2部分：数据管理 [Information technology—Radio frequency
identification(RFID)for item management—Software sys-
tem infrastructure—Part 2:Data management]
ISO/IEC 24791-3 信息技术 物品管理射频识别(RFID) 软件体系架构
第3部分：设备管理 [Information technology—Radio frequency
identification(RFID)for item management—Software sys-
tem infrastructure—Part 3:Device management]
ISO/IEC 24791-5 信息技术 物品管理射频识别(RFID) 软件体系架构
第5部分：设备接口 [Information technology—Radio frequency
identification(RFID)for item management—Software sys-
tem infrastructure—Part 5:Device interface]
GB/T 11457—2006 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
应用 application
通过调用开发接口，在运行过程中使用中间件系统提供功能和服务的各种程序。
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3.2
制造过程物联信息集成中间件 information integration
middleware for internet of things in manu-
facturing processes
连接制造物联设备和制造物联应用程序的计算机软件或服务程序。
3.3
制造过程物联信息集成中间件平台 information integration
middleware platform for internet of
things in manufacturing processes
支持应用程序端通过制造过程物联信息集成中间件，安全地读写物联设备的数据的支撑环境以及
工具集。
下列缩略语适用于本文件。
API:应用程序接口(Application Programming Interface)
DBS: 数据库系统(Database System)
EPCIS:产品电子代码信息服务(简称"EPC 信息服务")(Electronic Product Code
Information Services)
ERP: 企业资源计划(Enterprise Resource Planning)
HTTP: 超文本传输协议(Hypertext Transfer Protocol)
MES: 制造执行系统(Manufacturing Execution System)
MOM: 面向消息的中间件(Message-Oriented Middleware)
ONS: 对象名称解析服务(Object Name Service)
RFID: 射频识别(Radio Frequency Identification)
SOAP: 简单对象访问协议(Simple Object Access Protocol)
WMS: 仓库管理系统(Warehouse Management System)
XML: 可扩展置标语言(Extensible Markup Language)
5 制造过程物联信息集成中间件概念及其平台要求
制造过程物联信息集成中间件是一种面向消息的中间件(MOM),
制造过程物联相关数据以消息
的形式，从一个程序以异步的方式传送到另一个或多个程序。制造过程物联信息集成中间件包含的功
能不仅是传递信息，还包括安全性、错误恢复、解译数据、数据缓存、数据广播、定位网络资源等高级
服务。
制造过程物联信息集成中间件是制造过程物联设备和应用程序之间的中介，如图1所示。
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style="width:8.20694in;height:4.20069in" />
图 1 制造过程物联信息集成中间件
5.2 制造过程物联信息集成中间件平台基本功能
制造过程物联信息集成中间件平台是制造过程物联信息集成的枢纽，也是制造过程物联信息集成
的核心设施，应包括以下主要功能：
a)
数据采集：从多种不同读写器和其他物联设备中采集数据。中间件应能兼容多种读写器和其
他物联设备。
b)
设备管理：对硬件设备应能进行统一管理。包括关闭、打开、获取设备参数、发出读取命令、缓
存标签、定义逻辑阅读器等，使上层感觉不到设备的差异，提供透明服务。
c)
数据处理：对大规模的数据流进行过滤和分组。采用一些算法和数据结构剔除掉用户不感兴
趣的、重复的、无规则的数据。
d)
数据传输：能进行数据接收和数据格式转换。中间件应接收来自物联设备的数据，数据编码方
式多种多样且规范标准不统一，进行数据格式处理，并向上层传输。
e) 数据共享：能实现数据的共享。随着部署 RFID
应用的企业增多，大量应用出现推动着数据共
享的需求。高效快速地将物品信息共享给应用系统，提高数据利用的价值，是制造过程物联信
息集成中间件的一个重要功能。本标准主要涉及数据的订阅和分发。
f)
安全服务：数据采集、数据传输和数据共享时，应能实现安全机制。如中间件节点间的身份认
证、中间件节点间的SSL
安全连接、数据包在传输过程中的加密与压缩、应用程序连接到中间
件的身份认证等，并根据授权提供给应用系统相应的数据。
5.3 制造过程物联信息集成中间件平台设计原则
制造过程物联信息中间件平台的设计应符合以下原则：
a) 实时性：应能实现数据的实时采集、传输和处理。
b) 可靠性：应能实现数据的共享传输可靠性。
c) 可扩展性：应能增加新应用，具备良好的可扩展性。
d) 安全性：应提供基本的安全服务功能，提供安全可靠的服务。
e) 其他要求：应遵循功能全面、易设计、易维护、具有可移植性的原则。
6 制造过程物联信息集成中间件平台体系结构
制造过程物联信息集成中间件平台体系结构如图2所示，包括设备层、中间件层和应用层。
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style="width:11.95347in;height:9.93403in" />
图 2 制造过程物联信息集成中间件平台体系结构
设备层主要包括和制造过程物联相关的设备，如 RFID 读写器、RFID
打印机、条码识读器、传感器
等，用于制造过程的数据采集。
6.2.2.1 边缘服务器
边缘服务器位于中间件最底层，直接和设备层交互，主要功能包括：
a)
对于来自不同类型的物联设备的数据进行适配处理，得到统一的、格式化的数据；
b) 对适配处理后的制造过程物联相关数据进行过滤、聚合和计数；
c)
将校验无误的制造过程物联相关数据按照用户定义的协议进行消息包的封装，并将消息包发
送到高级事件处理器。
6.2.2.2 高级事件处理器
高级事件处理器位于中间件的中心层，主要功能包括：
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a) 在消息服务器上缓存来自边缘服务器上的各种消息；
b)
基于复杂事件处理的高级事件规则使用复杂事件引擎及自定义的语义条件生成上层应用能
直接使用的信息；
c) 将处理好的事件分别存储成相应的 XML 临时文件。
6.2.2.3 应用接口
应用接口主要包括：
a) 应用程序接口 API: 应用访问数据的接口；
b)
适配器：管理控制方式及与其他企业系统的数据接口。适配器应提供如表1所示的功能。
表 1 适配器功能
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6.2.2.4 安全管理模块
安全管理主要功能包括：
a)
通过身份认证防止非法用户使用中间件获取保密信息和商业机密，方法有多种，如静态密码、
印章、指纹、声音、动态口令牌等；
b) 权限管理可根据用户的不同要求，把用户的使用权利限制在合法的范围内；
c) 通过数据加密，防止非法阅读器通过某种方法获得标签数据；
d) 提供中间件节点间的 SSL 安全连接。
制造过程物联信息集成中间件与应用程序和读写器等设备的交互过程在附录 A
中给出。
6.2.2.5 ONS、EPCIS 以及其他服务
应提供访问ONS、EPCIS 的权限，实现制造过程物联网的应用。
主要包括制造企业的其他信息应用系统，如 ERP、MES、WMS、DBS
等，通过数据接口实现集成。
7 制造过程物联信息集成中间件平台接口
RFID 读写器的串行通信接口应符合GB/T6107 的规定；如有USB、RJ45
网口等其他接口，则该接
口应符合相关标准的规定；与中间件通信的能力，应满足 GB/T 32830.3—2016
的要求。
RFID 打印机的接口应满足上述 RFID 读写器接口要求和 GB/T 29267—2012
中4.3.15的要求。
条码打印机的接口应满足 GB/T 29267—2012 中4.3.15的要求。
传感器的接口应满足GB/T 30269.701—2014 中6.2或6.3的要求。
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应满足 ISO/IEC 24791-3、ISO/IEC 24791-5、ISO/IEC 15962:2013附录 B～
附录F 的要求。
a) 应支持与读写器等设备的相互作用；
b) 应支持信息传输绑定功能；
c) 应为数据处理单元提供 ISO/IEC 24791-5
中规定的所有推荐的和可选的命令。 附录B
中给出了中间件平台的设备管理器接口函数，支持逻辑读写器。
中间件平台的应用接口应满足 ISO/IEC 15961-1、ISO/IEC 24791-2 的要求。
应用程序接口是制造过程物联信息集成中间件与应用系统建立数据交互的通道，主要为中间件层
与上层应用系统之间的数据交互提供接口，通过数据接口更方便快捷地获取中间件的数据，同时也使中
间件更好地与制造企业的应用系统进行集成。
应用接口应能实现用户的一些常用基本操作请求，如：指定连接、读取、写入、过滤、查询等。
制造过程物联信息集成中间件平台的功能通过如表2所示五组接口实现。
表 2 制造过程物联信息集成中间件平台接口描述
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|---|---|---|
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制造过程物联信息集成中间件层之间既相互独立又协同工作。层间相互独立是指每层的工作不依
赖于其他层，即便其他层停止工作或处于瘫痪状态也不会对本层的工作产生影响。附录
C 给出了典型
RFID 中间件参考解决方案。
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(资料性附录)
中间件交互场景
A.1 中间件交互过程
中间件与应用程序和读写器的交互过程如图 A.1
所示。中间件与应用程序的交换是通过事件处
理器来完成的。
style="width:11.90694in;height:5.73333in" />
图 A.1 中间件交互过程
A.2 中间件交互模式
在事件管理器中，应支持以下三种交互模式：
a) 异步通知订阅交互模式：
1) 应用程序调用事件管理模块函数 define,定义数据需求文件 ECSpecs,
可设定重复周期值
为0(一旦前一个周期结束，后一个周期立刻开始)和时间间隔。这时 ECSpecs
处于"未请 求状态"。
2) 应用程序调用 Subscribe 函数，订阅需求文件。参数 URI 指向一个接收
ECReports 的地 址，在图 A.1 中，这个地址指向应用程序。这个时候 ECSpecs
状态转换为“请求状态”。 一旦事件周期的开始条件满足时，ECSpecs
立刻转换为"活动状态"。
3) 在图 A.2 中，读写器在事件周期1内没有读取到标签数据，无 ECReports
产生。在事件 周期2内，读写器读取到一个满足 ECSpecs 要求的EPC
标签，并产生一个报告，发送给应
用程序；在事件周期3内，无标签数据被读取。
4) 在事件周期4时，应用程序调用 unsubscribe方法，取消订阅，ECSpecs
转换到"未请求状 态",读取工作不再进行，无 ECReports 产生。
5) 最后，应用程序调用 undefine方法，把 ECSpecs 从中间件中撤销。
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style="width:10.73403in;height:5.50694in" />
图 A.2 异步通知订阅
b) 同步结果查询交互模式：
1) 应用程序调用事件管理模块的define方法，定义 ECSpecs。ECSpecs
的状态转换为"未请 求状态",如图 A.3 所示。
2) 调用 Poll方法，这时ECSpecs
状态转换为"活动状态"。在该事件周期的时间段内，应用 程序被阻塞，等待
poll方法的返回报告。
3) 接收到一个数据。在事件周期结束时，产生报告，传递回给应用程序。
ECSpecs 状态转换 为"未请求状态"。
4) 应用程序重新调用 Poll方法，接收数据，重复步骤2和步骤3。
style="width:9.24028in;height:4.51389in" />
图 A.3 同步结果查询
c) 同步立即交互模式：
1) 应用程序调用 immediate 方法，定义 ECSpecs。ECSpecs
转换到"活动状态"。在事件周 期的时间段内，应用程序被阻塞，等待
immediate 方法返回数据。
2)
在该时间周期内，读写器读取到一个数据。在事件周期结束时，产生报告，作为对
imme- diate方法调用的返回，传递给应用程序。同时从中间件中移除 ECSpecs,
调用结束。如 图 A.4 所示。
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style="width:11.29339in;height:5.44676in" />应用程序
中间件
物联设备
调用立即请求
数据
ECReport
数据
图 A.4 同步报告接收
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(资料性附录)
设备接口描述
在中间件层提供一组接口函数实现与物联设备(以读写器为例)通信，并对读物联设备(以读写器为
例)进行统一维护管理。设备管理器的接口描述如下。
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(资料性附录)
典型 RFID 中间件参考解决方案
C.1 基于 Savant 的 RFID 中间件
C.1.1 概述
"Auto ID SavantSpecificatin 1.0"规范中的 EPC NetWork 技术构架包括
Savant 系统、实体标记语
言、对象名称解析服务。
C.1.2 Savant 系统
每件产品都加上 RFID
标签之后，在产品的生产、运输和销售过程中，识读器将不断收到一连串的
产品电子编码。整个过程中最为重要、同时也是最困难的环节就是传送和管理这些数据，
Auto-ID Center 下的自动识别产品实验室开发的 Savant
软件技术旨在解决这个问题。 Savant 系统是连接标签
识读器和企业应用程序的纽带，在将数据送往企业应用程序之前，它要对标签数据进行过滤、汇总和计
数，压缩数据容量，因此，Savant 系统相当于 EPC NetWork
神经系统，是该新式网络的核心。图 C.1 描
述了Savant 组件与其他应用程序的通讯。
style="width:10.3in;height:5.12569in" />
互调用
图 C.1 Savant 组件及与其他应用程序通讯
C.1.3 对象名称解析服务(ONS)
ONS 是联系前台 Savant 软件和后台 PML 服务器的网络枢纽，并且 ONS
设计与架构都以因特网 域名解析服务 DNS 为基础，因此，可以使整个 EPC
网络以因特网为依托，迅速架构并顺利延伸到世界
各地。
图 C.2 描述了应用EPC
技术的网络分布。在一个局域网内的标签识读器在物理空间上分布在多
个地方，用于识读不同环境的 EPC 标签，识读器再将读到的 EPC
编码信息通过局域网上传到本地服务
器，由服务器所带 Savant
软件对这些数据进行集中处理，然后，由本地服务器通过查找本地 ONS 服务
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或通过路由器到达远程 ONS 服务器查找所需 EPC 编码对应的 PML
服务器地址，本地服务器就可以
与找到的PML 服务器建立通讯了。
style="width:9.52014in;height:5.81389in" />
图 C.2 EPC 技术网络图
C.1.4 实体标记语言(PML)
PML 是基于人们广为接受的可扩展标识语言(XML) 而发展起来的。 PML
提供了一个描述自然
物体，过程和环境的标准，并可供工业和商业中的软件开发、数据存储和分析工具之用。它将提供一种
动态的环境，使与物体相关的静态的、暂时的、动态的和统计加工过的数据可以互相交换。因为它将会
成为描述所有自然物体、过程和环境的统一标准，PML
的应用将会非常广泛，并且进入到所有行业。 PML
随着时间还会发展演变，就像互联网的基本语言 HTML
一样，它现在已经发展为比刚引入时复
杂得多的一种语言了。
EPC 系统的工作原理如下：在由 EPC 标签、识读器、Savant
服务器、物联网、ONS 服务器、PML 服
务器以及众多数据库组成的实物互联网中，识读器读出的 EPC
只是一个信息参考(指针),由这个信息 参考从Internet找到IP
地址并获取该地址中存放的相关的物品信息，并采用分布式 Savant 软件系统
处理和管理由识读器读取的一连串EPC 信息。由于在标签上只有一个 EPC
代码，计算机需要知道与 该 EPC 匹配的其他信息，这就需要 ONS
来提供一种自动化的网络数据库服务，Savant 将 EPC 传给 ONS,ONS 指示
Savant 到一个保存着产品文件的 PML 服务器查找，该文件可由 Savant
复制，因而文
件中的产品信息就能传到供应链上，相对应地，EPC 系统的工作流程如图 C.3
所示。
style="width:11.10694in;height:3.04514in" />
图 C.3 EPC 系统工作流程图
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C.2 BEA WEBLOGIC RFID 解 决 方 案
C.2.1 概述
在 RFID
架构中定义了表示层、业务流程层、服务层和集成层。每一层都有一组明确的功能，而且
定义了明确的接口与其他层次进行交互。 RFID 架构如图C.4 所示。
style="width:11.91328in;height:7.5801in" />识读器信息 供应商信息
人工审查 交互模块 外部交互 事件模块
开发平台 系统管理 安全性
接收发货迈知单
WIB 服务
标签移动 RTID 消息线程 商业流程
商业规划 协作 通知 服务
Weblogic
平台
数据入口 数据集成 消息队列 集成
ONS
WSM/FRP
EPCIS
LDAP
数据
数据
数据
图 C.4 BEA WEBLOGIC RFID 架 构
C.2.2 表示层
表示层中所有组件起的都是系统接口的作用。这些接口使用户得以向系统发出请求。它综合使用
HTML (特别是表格)、图形内容和JavaScript。
表示层以适于用户阅读的方式整合第三方 EIS 和服务。
灵活的导航系统方便使用内容管理功能，可定制的外观和感受可以为不同的用户群体提供不同的信息。
表示层充分利用了WebLogic
平台提供的至关重要的基础架构服务。这些服务包括用于容错(在 HTTP
会话中)、负载均衡、配置、登录和错误处理中的用户会话数据副本。表示层还隐藏了集成和处
理的复杂性，与业务流程、服务和集成层的通信通过定义明确的接口实现。因此，多个门户应用可以重
复使用同一组业务服务。例如，用于提供客户服务门户的许多服务都可以用于提供客户自助服务门户。
C.2.3 业 务 流 程 层
业务流程层囊括了应用对工作流的所有需要，它提供了使业务流程自动化和减少为完成业务流程
所需要的人工干预的能力。业务流程层协调服务、数据源以及人之间的交互，从而实现业务流程自
动化。
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连接 RFID 解决方案最重要的一个接口就是通过业务流程层实现的。因为，RFID
解决方案主要是 解决集成问题，事件模型和RFID
消息总线是该架构的两个关键组件，是作为接入系统的主要接口。本
层中的业务流程是消息总线上事件的使用者。
一个或多个流程可处理同一个事件。业务流程层的核心 是 BEAWeb Logic
Integration,它提供了在其上创建、执行、管理和监视业务流程的关键基础架构。
Web Logic Integration
还包括通信和数据转换功能。其他系统因此可以被纳入到业务流程之中。业
务流程层通过意义明确的接口与服务层和集成层进行通信。
C.2.4 服务层
服务层是执行业务逻辑和进行数据处理的地方。它还提供了用于支持企业应用的重要基础架构。
服务层最常见的组件是 Enterprise Java Beans(EJB)和面向 Web
服务接口的定制控件。控件是较新的
Java结构，使用它开发者不必了解复杂的J2EE 就可以构建业务逻辑。
由开发人员构建业务逻辑，由 BEAWebLogic Workshop框架创建适当的J2EE
结构(如，无状态会
话 bean、有状态会话 bean、实体 bean、消息驱动 bean
等),从而提供所希望得到的操作。
BEA WebLogic Workshop框架还为控件生成Web
服务。这为应用生成可重复使用的服务提供了 一种便捷方法，进一步促进了 SOA
的推广。各种表示设备、业务流程或其他应用也可以使用这些服
务。服务层存放在BEA WebLogic Server上 。BEA WebLogic
Server提供必要的基础架构服务，如容
错数据副本、负载均衡、安全、线程管理、配置、登录、错误处理、事务管理、系统监视、环境管理等。服务
层依赖集成层从不同的外部源获得所需要的数据、存储数据、向其他相关系统发送信息和从其他相关系
统接受信息。
C.2.5 集成层
集成层提供访问RFID 应用以外其他企业信息系统(EIS)
的功能。这一层隐藏了从架构中级别较 高的层次访问外部系统的复杂性。对 RFID
来说，外部系统包括但不局限于以下系统：Velosel公司的
产品信息管理系统(PIM)、VeriSign 公司的对象名称服务系统(ONS)、Connecterra
公司的 ECP-IS、各
种数据库管理系统。访问这些外来系统的机制可以多种多样。对数据库的访问通过
Java Database Connectivity(JDBC)来实现。访问目录服务(如 LDAP)
可以通过标准的 LDAP 应用编程接口(API) 实 现。访问内容管理系统可以通过
WebLogic Portal 内容管理服务提供商接口(SPI)。 访问 PIM、ONS
和 EPC-IS 可以通过 Web 服务接口实现。
数据集成是 SOA
中又一个可提供服务的领域。用于管理数据的控件可以被展现为提供数据访问
功能的服务。为企业提供业务功能和流程的其他服务可充分利用这些服务。
C.3 IBM RFID 中间件解决方案
IBM RFID 中间件全称是 IBM WebSphere RFID Software。 中间件结构如图C.5
所示，RFID 中间
件主要包括边缘控制器、前置服务器两部分。边缘控制器主要负责与 RFID
硬件设备之间的通信，对 RFID
读写器所提供的数据进行过滤、整合，将其提供给前置服务器。前置服务器充当了所有
RFID 设
备信息采集的汇合中心，存储数据并与企业后台管理系统整合。边缘控制器主要由控制器、过滤器、读
写器代理等部分组成。前置服务器主要由 WAS(WebSphereApplication
Server)、MQ 中间件、DB2 数
据库等部分组成。边缘控制器与前置服务器之间采用发布主题/订阅主题的方式通信。
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style="width:8.82014in;height:6.16528in" />
图 C.5 IBM RFID 中间件架构
读写器获得标签数据之后将其发布到 Microbroker
总线上；控制器和过滤器订阅了标签数据这一 主题，就从 Microbroker
总线上得到数据，过滤器对数据进行过滤，忽略重复的标签信息，将正确的标签
信息的头信息去掉，然后将处理后的标签数据(Pallet Tag)发布到 Microbroker
总线上。前置服务器订
阅了 Pallet Tag 这一主题，就从 Microbroker
总线上获得数据，然后将其提供给 WAS。WAS 中的消息
驱动 Bean 对数据进行进一步过滤、整理，将数据通过 MQ 以 XML
的格式提供给企业应用系统。
style="width:3.11331in" />GB/T 34047—2017
[1] GB/T [2] GB/T
[3] ITU-T
ware
28168—2011 30883—2014
F.744 Service
更多内容 可以 GB-T 34047-2017 制造过程物联信息集成中间件平台参考体系. 进一步学习