??? 摘?要： 在介紹射頻識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究了RFID中間件關(guān)鍵技術(shù)，并提出了各自的解決辦法。
??? 關(guān)鍵詞： 無線射頻識(shí)別? 中間件? 物聯(lián)網(wǎng)" title="物聯(lián)網(wǎng)">物聯(lián)網(wǎng)? 消息服務(wù)

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??? 無線射頻識(shí)別(RFID)是一種識(shí)別、跟蹤和定位物品的技術(shù)。推出這項(xiàng)技術(shù)的Auto-ID Center的想法是建立一個(gè)對(duì)單品的通用的惟一標(biāo)識(shí)符。這個(gè)惟一的號(hào)碼稱為產(chǎn)品電子碼EPC(Electrotic Product Code)，它被封裝在RFID標(biāo)簽內(nèi)。
??? 在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)和射頻技術(shù)RFID的基礎(chǔ)上，利用全球統(tǒng)一標(biāo)識(shí)系統(tǒng)編碼技術(shù)，給每一個(gè)實(shí)體對(duì)象一個(gè)唯一的代碼，構(gòu)造一個(gè)實(shí)現(xiàn)全球物品信息實(shí)時(shí)共享的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)，簡(jiǎn)稱物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)，即EPC系統(tǒng)。
??? EPC系統(tǒng)的產(chǎn)生將為供應(yīng)鏈" title="供應(yīng)鏈">供應(yīng)鏈管理提供前所未有的、近乎完美的解決方案，以EPC軟硬件技術(shù)構(gòu)建的物聯(lián)網(wǎng),可實(shí)現(xiàn)全球的萬事萬物于任何時(shí)間、任何地點(diǎn)彼此相聯(lián)，互相“交流”，將使產(chǎn)品的生產(chǎn)、倉儲(chǔ)、采購、運(yùn)輸、銷售及消費(fèi)的全過程發(fā)生根本性的變化，包括：更高效的原材料處理過程，消除人工庫存清點(diǎn)以及零售商店的自動(dòng)貨架監(jiān)測(cè)和缺貨監(jiān)測(cè)。除商業(yè)團(tuán)體可以從RFID技術(shù)獲益外，消費(fèi)者同樣也可以從中獲益。
1 EPC物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介
??? EPC系統(tǒng)是一個(gè)非常先進(jìn)、綜合和復(fù)雜的系統(tǒng)，其最終目標(biāo)是為每一個(gè)單品建立全球的、開放的標(biāo)識(shí)標(biāo)準(zhǔn)。它主要由EPC標(biāo)簽、讀寫器" title="讀寫器">讀寫器、Savant(RFID中間件)、對(duì)象名解析服務(wù)ONS(Object Naming Service)、信息服務(wù)(EPC IS)五部分組成。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

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??? 在EPC系統(tǒng)中，當(dāng)某個(gè)讀寫器在其讀取范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)到標(biāo)簽的存在時(shí)，就會(huì)將標(biāo)簽所含EPC數(shù)據(jù)傳往與其相連的Savant中間件，而Savant首先以該EPC數(shù)據(jù)為鍵值，在本地的ONS服務(wù)器(或者Internet上的ONS服務(wù)器)獲取包含該產(chǎn)品信息的EPC信息服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)地址（即IP地址），然后Savant根據(jù)該地址查詢EPC信息服務(wù)器，獲得產(chǎn)品的特定信息，進(jìn)行必要的處理后，把信息傳送到后端企業(yè)應(yīng)用程序" title="應(yīng)用程序">應(yīng)用程序做更深層次的計(jì)算處理，同時(shí)，本地EPC信息服務(wù)器和源EPC信息服務(wù)器對(duì)本次讀寫器讀取進(jìn)行記錄和修改相應(yīng)數(shù)據(jù)^[1]。
??? 如果每件產(chǎn)品都被加上RFID標(biāo)簽，則在產(chǎn)品的生產(chǎn)、運(yùn)輸和銷售過程中，讀寫器將不斷收到一連串的產(chǎn)品電子編碼。整個(gè)過程中最為重要、同時(shí)也是最困難的環(huán)節(jié)就是如何傳送和管理這些數(shù)據(jù)。為此，可用RFID中間件管理這些巨大的EPC數(shù)據(jù)流。
2 RFID中間件關(guān)鍵技術(shù)
??? RFID中間件在物聯(lián)網(wǎng)中處于讀寫器和企業(yè)應(yīng)用程序之間，相當(dāng)于該網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)系統(tǒng)。Savant系統(tǒng)采用分布式的結(jié)構(gòu)，以層次化進(jìn)行組織、管理數(shù)據(jù)流，具有數(shù)據(jù)的搜集、過濾、整合與傳遞等功能，因此能將有用的信息傳送到企業(yè)后端的應(yīng)用系統(tǒng)" title="應(yīng)用系統(tǒng)">應(yīng)用系統(tǒng)或者其他Savant系統(tǒng)中^[2]。
??? 各個(gè)Savant系統(tǒng)分布在供應(yīng)鏈的各個(gè)層次節(jié)點(diǎn)上，如生產(chǎn)車間、倉庫、配送中心以及零售店，甚至在運(yùn)輸工具上。每一個(gè)層次上的Savant系統(tǒng)都將收集、存儲(chǔ)和處理信息，并與其他的Savant系統(tǒng)進(jìn)行交流。例如：一個(gè)運(yùn)行在商店的Savant系統(tǒng)可能要通知分銷中心還需要其他的產(chǎn)品，在分銷中心的Savant系統(tǒng)則通知一批貨物已經(jīng)于一個(gè)具體的時(shí)間出貨了。
??? 由于讀寫器異?；蛘邩?biāo)簽之間的相互干擾，有時(shí)采集到的EPC數(shù)據(jù)可能是不完整的或是錯(cuò)誤的，甚至出現(xiàn)漏讀的情況。因此，Savant要對(duì)Reader讀取到的EPC數(shù)據(jù)流進(jìn)行平滑處理，平滑處理可以清除其不完整和錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，將漏讀的可能性降至最低。
??? 讀寫器可以標(biāo)識(shí)讀范圍內(nèi)的所有標(biāo)簽，但是不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。RFID設(shè)備讀取的數(shù)據(jù)并不一定只由某一個(gè)應(yīng)用程序來使用，它可能被多個(gè)應(yīng)用程序使用(包括企業(yè)內(nèi)部各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)甚至是企業(yè)商業(yè)伙伴的應(yīng)用系統(tǒng))，每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)還可能需要許多數(shù)據(jù)的不同集合。因此，Savant需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理(比如冗余數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)聚合)。
??? 在研究RFID中間件中需要解決的問題很多，在這里主要討論三個(gè)關(guān)鍵問題：數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)聚合和信息傳遞。
2.1? 數(shù)據(jù)過濾^[3]
??? Savant接收來自讀寫器的海量EPC數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)存在大量的冗余信息，并且也存在一些錯(cuò)讀的信息。所以要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，消除冗余數(shù)據(jù)，并且過濾掉“無用”信息以便傳送給應(yīng)用程序或上級(jí)Savant以“有用”信息。
??? 冗余數(shù)據(jù)包括:(1)在短期內(nèi)同一臺(tái)讀寫器對(duì)同一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)上報(bào)。如在倉儲(chǔ)管理中，對(duì)固定不動(dòng)的貨物重復(fù)上報(bào)，在進(jìn)貨出貨的過程中，重復(fù)檢測(cè)到相同物品。(2)多臺(tái)臨近的讀寫器對(duì)相同數(shù)據(jù)都進(jìn)行上報(bào)。讀寫器存在一定的漏檢率，這和閱讀器天線的擺放位置、物品離閱讀器遠(yuǎn)近、物品的質(zhì)地都有關(guān)系。通常為了保證讀取率，可能會(huì)在同一個(gè)地方相鄰擺放多臺(tái)閱讀器。這樣多臺(tái)讀寫器將監(jiān)測(cè)到的物品上報(bào)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)重復(fù)。
??? 除了上面的問題外，很多情況下用戶可能還希望得到某些特定貨物的信息、新出現(xiàn)的貨物信息、消失的貨物信息或者只是某些地方的讀寫器讀到的貨物信息。用戶在使用數(shù)據(jù)時(shí)，希望最小化冗余，盡量得到靠近需求的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，這就要靠Savant來解決。
??? 對(duì)于冗余信息的解決辦法是設(shè)置各種過濾器處理?？捎玫倪^濾器有很多種，典型的過濾器有四種：產(chǎn)品過濾器、時(shí)間過濾器、EPC碼過濾器和平滑過濾器。產(chǎn)品過濾器只發(fā)送與某一產(chǎn)品或制造商相關(guān)的產(chǎn)品信息，也就是說，過濾器只發(fā)送某一范圍或方式的EPC數(shù)據(jù)。時(shí)間過濾器可以根據(jù)時(shí)間記錄來過濾事件，例如，一個(gè)時(shí)間過濾器可能只發(fā)送最近10分鐘內(nèi)的事件。EPC碼過濾器可以只發(fā)送符合某個(gè)規(guī)則的EPC碼。平滑過濾器負(fù)責(zé)處理那些出錯(cuò)的情況，包括漏讀和讀錯(cuò)。
??? 根據(jù)實(shí)際需要過濾器可以像拼裝玩具一樣被一個(gè)接一個(gè)地拼接起來，以獲得期望的事件。例如，一個(gè)平滑過濾器可以和一個(gè)產(chǎn)品過濾器結(jié)合，將反盜竊應(yīng)用程序感興趣的事件分離出來。
2.2 數(shù)據(jù)聚合
??? 從讀寫器接收的原始RFID數(shù)據(jù)流都是些簡(jiǎn)單零散的單一信息，為了給應(yīng)用程序或者其他的RFID中間件提供有意義的信息，需要對(duì)RFID數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合處理^[4]?？梢圆捎脧?fù)雜事件處理CEP(Complex Event Processing)技術(shù)來對(duì)RFID數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以得到有意義的事件信息。復(fù)雜事件處理是一個(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域，用于處理大量的簡(jiǎn)單事件，并從其中整理出有價(jià)值的事件，可幫助人們通過分析諸如此類的簡(jiǎn)單事件，并通過推斷得出復(fù)雜事件，把簡(jiǎn)單事件轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的事件，從中獲取可操作的信息^[5]。
??? 在這里，利用數(shù)據(jù)聚合將原始的RFID數(shù)據(jù)流簡(jiǎn)化成更有意義的復(fù)雜事件，如一個(gè)標(biāo)簽在讀寫器識(shí)讀范圍內(nèi)的首次出現(xiàn)及它隨后的消失，如圖2所示。通過分析一定數(shù)量的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)就可以判斷標(biāo)簽進(jìn)入事件和離開事件。聚合可以用來解決臨時(shí)錯(cuò)誤讀取所帶來的問題從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)平滑。聚合類型如表1所示。

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??? 本文簡(jiǎn)單介紹了物聯(lián)網(wǎng)，闡述了RFID三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)及其解決辦法。作為物聯(lián)網(wǎng)神經(jīng)系統(tǒng)的RFID中間件實(shí)現(xiàn)了讀寫器與企業(yè)應(yīng)用程序端的連接，省去了多對(duì)多連接的維護(hù)復(fù)雜性問題，降低了企業(yè)整合費(fèi)用。但是，RFID中間件是一個(gè)復(fù)雜而又重要的系統(tǒng)，它的進(jìn)一步推廣應(yīng)用還需要逐步地改進(jìn)和完善。
參考文獻(xiàn)
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[4]?GOYAL A. Technical report savant^TM guide. AUTO-ID CENTER, 2003:3-7.
[5]?楊清,徐建良.基于復(fù)雜事件處理技術(shù)的RFID系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析[J].微計(jì)算機(jī)信息.2006,(9):2-4.