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1 引言 RFlD技術即無線射頻識別技術，是一種高效的數據采集和識別技術。該技術與互聯網、通訊技術結合可實現全球范圍物品跟蹤與信息共享，因此在物流、交通信息、醫療、零售等領域有著廣泛的應用前景。RFID中間件作為RFID技術的神經中樞，扮演著RFID標簽和應用程序的中介角色．它向下提供底層接口．實現對閱讀器和標簽的控制，向上提供通用的應用程序接口(API)。供不同的應用程序來調用。 目前．RFID中間件技術仍然發展不成熟，尤其是在事件處理方面存在如下缺陷：一方面來自閱讀器的標簽信息數據量太大．并且包含過多的冗余數據．降低了事件處理的效率：另一方面．標簽所包含的語義信息過于簡單，無法被上層應用軟件直接使用。傳統的RFID中間件在事件處理方面僅僅利用平滑過濾算法對標簽數據做簡單的平滑處理，隨后即將處理后的標簽數據上傳給上層應用．這種情況在數據量小的情況下可以滿足一定的需求，但RFID大部分的應用所面對的都是海量的數據，因此傳統的事件處理方法大大增加了上層應用軟件的負擔，使其數據處理效率急劇下降．不能夠滿足現實的需求。 針對以上的問題．本文利用分層設計的思想．將復雜事件處理技術引入RFID中間件．并結合RFID數據特征．設計了一個事件處理模型．有效的解決了上述所存在的問題，并通過一個監獄監控系統實例闡述了該模型在實際中的應用。 2 復雜事件處理概念 復雜事件處理(complex Event Progressing)技術是90年代中期由斯坦福大學的David Luckham教授所提出是一種新興的基于事件流的技術，它將系統數據看作不同類型的事件，通過分析事件間的關系如：成員關系、時間關系以及因果關系．包含關系等．建立不同的事件關系序列庫，即規則庫，利用過濾、關聯、聚合等技術．最終由簡單事件產生高級事件或商業流程。不同的應用系統可以通過它得到不同的高級事件。如庫存管理系統可以得到出庫、入庫高級事件．考勤管理系統可以得到上班、下班、遲到、早退等高級事件。 雖然RFID中間件并沒有統一的設計標準但事件處理卻被一致公認為是RFID中間件的核心功能之一。由于從讀寫器獲得的原始RFID事件只能簡單地描述標簽在感應區中存在的事實．與后臺業務系統中定義的事件層次仍然存在著很大的差距。所以只有利用復雜事件處理技術．通過多層的過濾和歸并，最終將一系列底層的RFID基本事件聚合成一個含有業務信息的高級事件．才能實現將現有應用系統與RFID技術的有效整合。 3 RFID中間件事件處理模型設計 3．1功能要求 (1)能夠將底層的基本事件經過層層過濾最終得到上層應用感興趣的復雜事件 (2)能夠得到不同抽象層次的高級事件 (3)存在高層用戶感興趣的事件序列模式 (4)管理人員可以針對具體的應用需求在不同抽象層次設置事件的過濾條件 3．2 RFID中間件的數據特征 與普通數據相比，RFID數據具有如下特征： (1)時間性、動態性和關聯性。現場動態地產生關于標簽對象狀態變化的觀察數據，這些數據包含觀察時刻以及對應該時刻的對象位置和狀態等屬性。例如，物品的入庫、出庫等狀態。一個RFID標簽數據不是獨立存在的，而是相互關聯的，由時態性和動態性衍生出關聯性。時態關聯表達了事件之間的時序關系，空間關聯表達了事件發展的軌跡，時空關聯共同表達了與對象有關的事件的變化過程。 (2)豐富的隱含語義。被觀察的對象攜帶有與上下文狀態和背景知識有關的信息，這些信息是隱含的，且與上層應用邏輯之間存在密切的關系。利用這些相關信息可進一步導出衍生其他信息。例如，從物品的標簽ID町通過EPCIS查出它的名稱、數量、規格等信息。從閱讀器的位置可得知物品的進貨地點等。RFID標簽數據是一種低層次的基礎數據，只有通過與隱含的數據相結合上升為高級的業務邏輯數據，與現有的應用相集成，才能真正地發揮RFID系統的作用。 (3)冗余性、異構性和實時性。現有的RFID閱讀器還存在誤差問題，不可避免的會發生漏讀、重復讀和錯讀的情況。另一方面一個閱讀器可以識別出多種不同的對象。即RFID數據流中可能包含有多種不同性質的觀察值。例如．在一個安檢入口．既可以識別出進出的人員旭可以識別進出的物品，它們是具有不同性質的對象．所對應的事件語義也不相同。同時通常要求有閱讀器所得到的標簽數據值要能夠實時反映現實世界的當前狀態．即數據值不能“過時”這就要求數據具有一定的實時特征。 (4)流動性、批量性和海量性。RFlD數據是以流的形式快速、自動地由閱讀器進行捕獲，并積累起來以支持跟蹤和監控應用。并且，有時具有批量的特點，即多個標簽對象會被集中地觀察；同時具有海量的數據量，例如．如EPC910bal標準規定的第二代(Gen2)RFID閱讀器標準對閱讀器的閱讀速率做出了規定：每秒鐘1800個電子標簽。也就是說．一個擁有20臺閱讀器的配送中心在高峰期一秒鐘可以閱讀36000個事件。如何實時地對巨量的RFID數據進行處理及如何充分挖掘出RFID數據所包含的有用信息已成為RFID中間件研究的重要內容。 3．3分層設計思想 將復雜的問題進行層次劃分．每層各完成相應的功能。這是處理復雜問題常用的解決方式像國際上的OSI網絡參考模型．TCP／IP協議的分層結構都是這種思想的體現。這種分層的思想同樣可以引入到RFID中間件的復雜事件處理中，以基本事件作為劃分的基礎。將RFID的事件劃分成不同的抽象層次，經過多層的過濾．最終得到上層應用軟件所需要的信息數據。同時大規模RFID設備的部署引發大量的原始數據流，除了數據及邏輯復雜性外，RFID中間件需要實時快速處理成千上萬的數據流．采用分層的過濾方式有利于減少事件處理的延時。 在事件的分層模型中，需要配置事件過濾器和事件整合器。事件過濾器：預先存儲了事件類型。對于任意類型的事件輸入，只輸出符合條件的事件類型。事件整合器：預先定義了一些事件序列規則。即模式信息，對于任意輸入的事件序列，需要與預定義的模式信息進行匹配．只有匹配成功的才可以作為高級事件輸出。 事件過濾器和事件整合器可以根據系統的需要設置一個或任意多個。即每一個事件過濾器(事件整合器)的輸出作為上層事件過濾器(事件整合器)的輸入，通過層層處理，最終得到所需要的數據。 3．4事件處理模型 基于分層設計的思想，結合RFID中間件系統的數據特征，本文設計事件處理模型如圖l所示。從事件處理流程角度看，從下向上分別為：冗余事件過濾、類型識別過濾、模式過濾和業務規則過濾。從事件的角度看．劃分為基本事件和抽象事件，抽象事件又細分為：有效事件、模式事件和業務規則事件。 冗余事件過濾器：RFlD中間件接收來自閱讀器的海量的EPC標簽數據，這些數據存在著大量的重復讀、漏讀和錯讀的信息，為了有效獲取數據，運用冗余事件過濾器，消除冗余數據。 類型識別過濾器：根據EPCglobal組織的標簽數據規范，任何一種標簽數據格式都由三部分組成：即頭部域，過濾域和域標識符，其中頭部域和域標識符統稱為EPC標識符，根據EPC標識符，就可以對任何一個EPC標簽進行類型判斷。 模式過濾器：根據具體的應用環境而不同。在模式過濾器里存儲的是管理員預先定義的上層應用所感興趣的事件序列規則．即模式。事件序列之間的關系包括時間關系，層次關系，包含關系。因果關系等其中以時間關系最為常見。有效事件序列經過模式過濾器時，會進行模式匹配，匹配成功的有效事件序列轉化為模式事件。 業務規則整合器：在模式事件的基礎之上通過查找本地或遠程的EPCIS服務器．將相關的屬性信息附加在高級事件上．最終得到上層軟件感興趣的業務事件。 管理人員：本分層事件處理模型的優勢在于．使用人員可以根據系統的需要．在不同的抽象層次進行過濾條件設置。如系統管理員可能關心的是系統底層過濾器的設置，而終端用戶可能關心業務規則的設置。 
圖1 RFID事件處理模型 抽象事件層次見表1：
4 應用舉例 以RFID監獄監控系統為例，來說明復雜事件處理模型在RFID中間件系統中的應用。監獄監控系統中有一項功能．禁止某些罪犯聚集(如本例的犯人2和犯人3)，否則會出現報警。整個分層的事件處理流程如圖2所示。 含有冗余數據的事件首先經過冗余事件過濾器．過濾掉重復和錯讀的數據，輸出了含有犯人和警員的基本事件．這些基本事件作為類型識別過濾器的輸入，過濾掉了警員信息．輸出僅含有犯人的有效事件，有效事件經過模式過濾器與內部預先定義的模式規則進行匹配，當發現犯人2和犯人3為有效序列后，輸出告警事件，告警事件經過業務規則過濾器，通過查找EPCIS信息服務器。融合了與此規則相關的屬性信息，輸出告警報告上傳給上層的監獄監控系統。
圖2監獄監控系統中的RFID事件處理流程圖 5 結論 作為國內外的研究熱點之一．復雜事件處理技術在金融、物流、軍事等領域都有著廣泛的應用前景。本文基于分層設計的思想，結合RFID系統的數據特征，將復雜事件處理技術引入到RFID中間件系統中。提出了一種RFID中間件事件處理模型。該模型允許在不同的抽象層次上設置過濾條件，經過多層過濾，最終得到上層應用軟件感興趣的業務信息。如何結合基于JAVA的規則引擎對規則進行靈活設置．還需要在今后的學習中進一步研究和探索來完善此模型設計。 本文作者創新點：該模型通過把事件劃分為多個抽象層次．管理人員可以靈活地根據具體的應用需求．設置過濾條件．大大減少了網絡上的數據傳輸量。有效解決了傳統RFID事件處理中數據傳輸量大，數據處理效率低的問題，因此該設計模型對RFID中間件的事件處理具有很好的現實意義。 作者：張曉鵬，李建民，林振榮 來源：《微計算機信息》(嵌入式與SOC)2009年第9-2期 |
