RFID 復(fù)雜事件處理引擎

陳 琛

(武漢商業(yè)服務(wù)學(xué)院，湖北 武漢 430056)

射頻識別（Radio Frequency Identification)技術(shù)是從20 世紀(jì)80 年代產(chǎn)生并發(fā)展起來的一項自動識別技術(shù)，近年來被廣泛的應(yīng)用在物流的各個領(lǐng)域。通過RFID 硬件，可以自動的獲得RFID 標(biāo)簽信息，由于RFID 閱讀器可以同時獲取多個標(biāo)簽的信息，讀取范圍也較大，閱讀器會產(chǎn)生大量的標(biāo)簽信息，這些標(biāo)簽信息本身并不具有業(yè)務(wù)含義，還包含大量的冗余內(nèi)容，如果不加處理的全部提交給物流系統(tǒng)的應(yīng)用軟件將造成上層應(yīng)用極重的負(fù)擔(dān)。因此擔(dān)負(fù)RFID 系統(tǒng)原始標(biāo)簽信息和系統(tǒng)應(yīng)用之間中介的RFID 中間件，將原始的RFID 數(shù)據(jù)處理后再提交給上層應(yīng)用成為了RFID 技術(shù)的一個重要研究內(nèi)容。

本文詳細(xì)介紹了一種RFID 中間件的算法模型，該中間件通過RFID 事件編碼、清洗過濾、規(guī)則定義、目標(biāo)事件識別，可以將RFID 原始的標(biāo)簽信息翻譯成物流業(yè)務(wù)事件，并且可以通過二叉樹靈活的定義和處理各類復(fù)雜事件。

一、RFID 復(fù)雜事件處理引擎框架

本文設(shè)計的RFID 復(fù)雜事件處理引擎位于RFID 讀寫設(shè)備和上層物流應(yīng)用程序之間，承擔(dān)著RFID 標(biāo)簽和現(xiàn)實應(yīng)用之間的中介角色，將原始RFID 數(shù)據(jù)整理翻譯后再提交給物流應(yīng)用軟件。其結(jié)構(gòu)如圖1 所示：

圖1 復(fù)雜事件處理引擎結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)示意圖

當(dāng)RFID 閱讀器主動或被動的獲取到標(biāo)簽的信息時啟動復(fù)雜事件處理引擎，原始的標(biāo)簽信息經(jīng)過數(shù)據(jù)處理引擎的清洗、整理轉(zhuǎn)換為基本物流事件?；疚锪魇录?jīng)過事件處理引擎被翻譯為RFID 事件，最終將能表達(dá)業(yè)務(wù)含義的事件傳遞給上層應(yīng)用。

二、數(shù)據(jù)處理引擎

RFID 數(shù)據(jù)由于閱讀器的重復(fù)上報和環(huán)境、電磁波的影響可能存在冗余和一時讀到一時讀不到標(biāo)簽信息，類似信號中的“雜波”和“毛刺”現(xiàn)象。

以某臺5 次/秒的頻率進行主動掃描的RFID讀寫器為例，某張標(biāo)簽通過讀寫器的范圍，耗時3秒，以曼徹斯特編碼對其產(chǎn)生的RFID 信息進行編碼，0 表示未讀到標(biāo)簽信息，1 表示讀到標(biāo)簽信息，則這次標(biāo)簽通過過程中可能產(chǎn)生的RFID 數(shù)據(jù)為...0[1]0[2]1[3]1[4]1[5]1[6]0[7]1[8]0[9]1[10]1[11]1[12]0[13]0[14]0[15]...如圖2 所示：

圖2 RFID 數(shù)據(jù)示意圖

其中1[4]1[5]1[6]...1[10]1[11]為冗余，0[7]1[8]0[9]1[10]為雜波，真正有價值的數(shù)據(jù)是0[2]1[3]和1[12]0[13]，即標(biāo)簽何時進入閱讀器范圍，何時離開閱讀器范圍。數(shù)據(jù)過濾器從能從原始RFID 數(shù)據(jù)序列中過濾出有價值的數(shù)據(jù)0[2]1[3]和1[12]0[13]，并將其轉(zhuǎn)換為RFID 基本事件，分別代表物體流動過程中的進入和離開某個區(qū)域。

（一）去重過濾器

RFID 原始數(shù)據(jù)的格式為，其中EPC 為標(biāo)簽序號，readerID 為閱讀器編號，即標(biāo)簽的位置信息，timeStamp 時間戳為該數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時間；去重過濾之后的RFID 數(shù)據(jù)用四元結(jié)構(gòu) 保存 first-Stamp 和lastStamp 分別表示某時段內(nèi)第一次和最后一次接收標(biāo)簽數(shù)據(jù)的時間。

去重過濾器定義時間窗寬度dupWidth，在時間窗范圍內(nèi)的同一地點出現(xiàn)的標(biāo)簽數(shù)據(jù)說明為冗余信息，只更新時間標(biāo)簽最后出現(xiàn)的時間。

（二）雜波過濾器

去重過濾器之后將圖2 所示的RFID 原始數(shù)據(jù)序列過濾為...0[1]0[2]1[3]0[7]1[8]0[9]1[10]1[12]0[13]0[14]0[15]...其中0[7]1[8]0[9]1[10]是由于環(huán)境因素或電磁干擾等產(chǎn)生的雜波，需要清洗整理。

雜波過濾器定義雜波過濾寬度noiseWidth，雜波寬度內(nèi)的標(biāo)簽反復(fù)出現(xiàn)認(rèn)為是雜波，將其過濾掉。

（三）基本事件產(chǎn)生器

經(jīng)過去重過濾和雜波過濾之后，圖2 中的序列只剩下0[2]1[3]和1[12]0[13]，對應(yīng)的數(shù)據(jù)為 其中firstStamp 對應(yīng)標(biāo)簽進入閱讀器的時間，lastStamp 對應(yīng)標(biāo)簽離開閱讀器的時間。

對于物流的應(yīng)用系統(tǒng)來說，關(guān)注的有價值的活動或者重要的變化記錄，比如標(biāo)簽的狀態(tài)變化，其中0[2]1[3]表明標(biāo)簽進入某個地點，1[12]0[13]表示離開。

根據(jù)變化的思想，定義兩類基本物流事件，分別是進入事件和離開事件，也就是RFID 數(shù)據(jù)的01 序列和10 序列。同樣采用曼徹斯特對基本事件進行編碼，進入事件用0 表示，離開事件用1 表示，并用結(jié)構(gòu)。則圖2 所示的RFID 數(shù)據(jù)序列翻譯為兩個基本事件，分別是進入事件<0,EPC,readerID,firstStamp> 和離開事件<1,EPC,readerID,lastStamp>。

三、事件處理引擎

經(jīng)過數(shù)據(jù)處理引擎將RFID 原始數(shù)據(jù)翻譯成基本事件，記錄了標(biāo)簽的重要變化，但是在實際應(yīng)用中，物流應(yīng)用需要能夠處理各種事件，甚至很多復(fù)雜事件，這些復(fù)雜事件都是由基本事件按照各種條件嵌套組合而成。本文設(shè)計的規(guī)則定義采用二叉樹結(jié)構(gòu)進行復(fù)雜事件定義。

（1）二叉樹規(guī)則定義

本設(shè)計采用二叉樹定義規(guī)則。每顆由父節(jié)點和左右兩顆子樹構(gòu)成，父節(jié)點和子樹都可以進行二叉樹的嵌套定義。其中父節(jié)點為規(guī)則樹的觸發(fā)條件，左子樹為后續(xù)條件，右子樹為后續(xù)條件和觸發(fā)條件之間的時間間隔。

進入和離開事件這兩件基本事件是二叉樹的各級葉子結(jié)點，以圖2 所示的標(biāo)簽通過閱讀器事件為例，其規(guī)則定義如下圖3 所示，其中不同的時間間隔可以表示快速通過和慢速通過。

圖3 不同通過事件規(guī)則樹

（2）事件翻譯器

根據(jù)規(guī)則定義器定義的事件，通過從葉子結(jié)點依次比對規(guī)則樹判斷是否發(fā)生該事件。以出庫活動為例，假設(shè)某次出庫共3 件商品（分別貼有3 張不同的標(biāo)簽A、B、C），如果在stayTime 內(nèi)裝車離開是正常出庫，否則是耗時出庫，則兩種復(fù)雜事件的規(guī)則二叉樹分別如圖4 所示：

圖4 復(fù)雜事件規(guī)則樹

四、小結(jié)

本文設(shè)計了一種RFID 事件處理引擎，通過數(shù)據(jù)處理引擎和事件處理引擎實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的清洗和處理，并將RFID 數(shù)據(jù)翻譯成各種靈活的物流業(yè)務(wù)事件供上層應(yīng)用使用。本設(shè)計定義了兩種基本物流事件，并以這兩種基本事件為基礎(chǔ)，通過二叉樹可以定義各種復(fù)雜的業(yè)務(wù)事件,使該設(shè)計不依賴和局限與RFID 設(shè)備和應(yīng)用環(huán)境。

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