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【实时Linux实战系列】基于RFID的实时资产追踪系统

news 2025/8/13 12:00:22

在现代企业中，资产管理和追踪是确保运营效率和资源优化的关键环节。传统的资产追踪方法往往依赖于人工记录和定期盘点，这种方法不仅耗时耗力，而且容易出现错误。随着技术的发展，基于RFID（射频识别）的实时资产追踪系统应运而生，它能够提供实时、准确的资产位置和状态信息，极大地提高了管理效率。

实时Linux系统因其高实时性和稳定性，成为实现基于RFID的资产追踪系统的理想平台。掌握基于RFID的实时资产追踪系统的设计与实现技能，对于开发者来说不仅能够提升项目的竞争力，还能为复杂场景下的系统开发提供有力支持。本文将详细介绍如何在实时Linux系统中实现基于RFID的资产追踪系统，涵盖RFID技术的基本原理、系统架构设计、数据处理和存储的技术实现。

核心概念

实时任务的特性

实时任务是指在严格的时间约束下必须完成的任务。在基于RFID的资产追踪系统中，实时任务包括RFID标签读取、数据处理、数据传输和状态更新。这些任务需要在规定的时间内完成，以确保系统的实时性和可靠性。

使用的工具

实时Linux系统：如Ubuntu 20.04 LTS带PREEMPT-RT补丁。
Python：一种高级编程语言，适合用于数据处理和系统开发。
RFID读写器：用于读取和写入RFID标签的设备。
MySQL：一个开源的关系型数据库，适合用于存储资产追踪数据。
Node-RED：一个基于流的开发工具，适合用于快速开发资产追踪系统。

环境准备

软硬件环境

操作系统：实时Linux系统（如Ubuntu 20.04 LTS带PREEMPT-RT补丁）
开发工具：Linux命令行工具、Python 3、GCC编译器
硬件设备：服务器或高性能计算节点、RFID读写器、RFID标签
版本信息：
- 操作系统：Ubuntu 20.04 LTS
- Python：3.8.5
- MySQL：8.0.23
- Node-RED：1.3.6

环境安装与配置

安装Python和相关库

sudo apt-get update
sudo apt-get install python3 python3-pip
pip3 install paho-mqtt mysql-connector-python

安装MySQL

sudo apt-get install mysql-server
sudo systemctl start mysql
sudo systemctl enable mysql

安装Node-RED

sudo apt-get install nodejs npm
sudo npm install -g node-red

配置MySQL数据库
- 初始化MySQL数据库：
```
sudo mysql_secure_installation
```
创建数据库和用户：

sudo mysql -u root -p
CREATE DATABASE asset_tracking;
CREATE USER 'asset_user'@'localhost' IDENTIFIED BY 'password';
GRANT ALL PRIVILEGES ON asset_tracking.* TO 'asset_user'@'localhost';
FLUSH PRIVILEGES;
exit;

配置Node-RED
- 启动Node-RED：
- ```
node-red
```
- 打开浏览器，访问http://localhost:1880。

实际案例与步骤

RFID数据采集

使用Python和RFID读写器采集数据

安装RFID读写器驱动
```
sudo apt-get install libnfc-dev
```
编写Python脚本采集RFID数据

import nfc
import timedef on_connect(tag):print(f"Tag ID: {tag.identifier.hex()}")clf = nfc.ContactlessFrontend('usb')
clf.connect(rdwr={'on-connect': on_connect})
clf.close()

说明：此脚本使用NFC库读取RFID标签的ID。

数据处理与传输

使用MQTT协议传输RFID数据

安装Paho-MQTT库
```
pip3 install paho-mqtt
```
编写Python脚本传输RFID数据

import paho.mqtt.client as mqtt
import nfc
import timeMQTT_BROKER = "localhost"
MQTT_PORT = 1883
MQTT_TOPIC = "rfid/data"def on_connect(tag):client = mqtt.Client()client.connect(MQTT_BROKER, MQTT_PORT, 60)client.publish(MQTT_TOPIC, tag.identifier.hex())client.disconnect()clf = nfc.ContactlessFrontend('usb')
clf.connect(rdwr={'on-connect': on_connect})
clf.close()

说明：此脚本通过MQTT协议将RFID标签的ID发送到消息代理。

数据存储

使用MySQL存储RFID数据

编写Python脚本存储RFID数据

import mysql.connector
import paho.mqtt.client as mqttMQTT_BROKER = "localhost"
MQTT_PORT = 1883
MQTT_TOPIC = "rfid/data"def on_message(client, userdata, message):tag_id = message.payload.decode("utf-8")db = mysql.connector.connect(host="localhost",user="asset_user",password="password",database="asset_tracking")cursor = db.cursor()cursor.execute("INSERT INTO rfid_data (tag_id) VALUES (%s)", (tag_id,))db.commit()cursor.close()db.close()print(f"Stored RFID data: {tag_id}")client = mqtt.Client()
client.connect(MQTT_BROKER, MQTT_PORT, 60)
client.on_message = on_message
client.subscribe(MQTT_TOPIC)
client.loop_forever()

说明：此脚本通过MQTT协议接收RFID数据，并将数据存储到MySQL数据库中。

数据可视化

使用Node-RED和MySQL可视化RFID数据

配置Node-RED流程
- 打开浏览器，访问http://localhost:1880。
- 添加一个mqtt in节点，配置为订阅rfid/data主题。
- 添加一个mysql节点，配置为连接到MySQL数据库。
- 添加一个debug节点，用于显示RFID数据。
- 部署流程。

实时警报生成

使用Python生成实时警报

编写Python脚本生成警报

import paho.mqtt.client as mqtt
import smtplib
from email.mime.text import MIMETextMQTT_BROKER = "localhost"
MQTT_PORT = 1883
MQTT_TOPIC = "rfid/data"def send_alert_email(subject, body):msg = MIMEText(body)msg['Subject'] = subjectmsg['From'] = "your_email@example.com"msg['To'] = "recipient_email@example.com"with smtplib.SMTP('smtp.example.com', 587) as server:server.starttls()server.login("your_email@example.com", "your_password")server.sendmail("your_email@example.com", "recipient_email@example.com", msg.as_string())def on_message(client, userdata, message):tag_id = message.payload.decode("utf-8")send_alert_email("RFID Alert", f"RFID Tag Detected: {tag_id}")client = mqtt.Client()
client.connect(MQTT_BROKER, MQTT_PORT, 60)
client.on_message = on_message
client.subscribe(MQTT_TOPIC)
client.loop_forever()

说明：此脚本在检测到RFID标签时，通过电子邮件发送警报。