物聯(lián)網(wǎng)中基于復(fù)雜事件的射頻識別技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)中基于復(fù)雜事件的射頻識別技術(shù)

0物流識別的定義在互聯(lián)網(wǎng)時代，人與人之間的距離大大縮小。隨著網(wǎng)絡(luò)之后的“物聯(lián)網(wǎng)”時代，事物和事物之間的距離減少了。互聯(lián)網(wǎng)改變了人們的世界觀,而物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)將再次強(qiáng)烈變革人們的世界觀。物聯(lián)網(wǎng)由20世紀(jì)末EPCglobal及麻省理工學(xué)院自動識別實(shí)驗(yàn)室(Auto-IDLab)提出。它是這樣定義的:利用互聯(lián)網(wǎng)把所有物品通過射頻識別等信息傳感設(shè)備連接起來,實(shí)現(xiàn)識別、追蹤和管理。也就是說,物聯(lián)網(wǎng)是指各類傳感器和現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)相互銜接從而實(shí)現(xiàn)物與物的連接的一個新技術(shù)。射頻識別(RFID,RadioFrequencyIdentification)是物聯(lián)網(wǎng)包含的關(guān)鍵技術(shù)之一,它通過無線射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),是一種非接觸式的自動識別技術(shù),識別過程無須人工干預(yù),可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運(yùn)動物體并可同時識別多個標(biāo)簽,操作快捷方便。RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通訊等技術(shù)相結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品跟蹤與信息共享。RFID系統(tǒng)是一個分布式的信息采集系統(tǒng),數(shù)量眾多的閱讀器產(chǎn)生大量原始數(shù)據(jù),當(dāng)這些沒有經(jīng)過過濾和相關(guān)性處理的原始數(shù)據(jù)從分布在各地的閱讀器進(jìn)入系統(tǒng)后,會通過有線或無線的傳輸方式傳輸?shù)揭粋€主處理計算機(jī)中。在日常業(yè)務(wù)中,標(biāo)簽卡通過閱讀器產(chǎn)生的大量原始數(shù)據(jù)對管理者而言并沒有多大的價值,企業(yè)管理決策者真正需要的是原始數(shù)據(jù)背后所蘊(yùn)含的商業(yè)邏輯和高級信息,從而幫助管理者進(jìn)行決策。事件處理系統(tǒng)完成上述商業(yè)邏輯和高級信息的挖掘。事件處理系統(tǒng)的核心是高級語義事件處理技術(shù),該技術(shù)的目標(biāo)是快速準(zhǔn)確地從紛繁復(fù)雜信息中挖掘出人們感興趣的內(nèi)容;還能夠在不同抽象層直觀明確地表明各事件的相關(guān)性;同時,可以滿足各類使用者對于相異層次信息的需求。目前有很多研究者把目光投向了語義事件處理技術(shù)的研究,并取得了一定的成果。但對語義事件描述語言的研究很少,而且成果并不多。目前語義事件描述語言沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),文獻(xiàn)提出的SASE事件描述語言(SASEEventLanguage)是一個較為成熟的復(fù)雜語義事件描述語言,文中在此基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化處理,補(bǔ)充了若干事件運(yùn)算符以提取高級語義事件,并給出其形式化定義和應(yīng)用實(shí)例。1sae事件語言1.1相關(guān)性處理模塊SASE事件語言體系結(jié)構(gòu)(如圖1所示)包括事件的讀取模塊、過濾和事件相關(guān)性處理模塊。從RFID閱讀器讀取的信息流經(jīng)過數(shù)據(jù)過濾清洗和相關(guān)性識別后,轉(zhuǎn)換為規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)的事件流進(jìn)入SASE事件處理器,事件流可以刷新數(shù)據(jù)庫,外部查詢可以通過事件處理器完成,亦可使用傳統(tǒng)的SQL查詢。1.2ent和int兩句作為查詢事件模式的核心部分SASE事件查詢處理語言與數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)化查詢SQL語言有高度的相似之處,但是這種語言的設(shè)計著重在事件模式的匹配。SASE語言來自于SQL的select擴(kuò)展,其結(jié)構(gòu)如下:其中,EVENT語句是必須存在的,它是SASE查詢的核心部分,其他語句根據(jù)實(shí)際需要可以缺省。FROM子句說明了輸入事件流的名字,它指出查詢所針對的具體的事件流,當(dāng)省略FROM子句,查詢就是針對系統(tǒng)默認(rèn)的輸入事件流。EVENT、WHERE、WITHIN三條語句共同構(gòu)成事件的匹配塊。EVENT語句說明了在輸入的事件流中想要查詢的事件模式;WITHIN子句指出查詢的時間窗口約束,WHERE子句如果存在,說明除了事件模式外其它的一些約束條件。文中就語法結(jié)構(gòu)中的eventpattern做出形式化定義,并補(bǔ)充若干事件運(yùn)算符以提取或檢測高級語義事件。2事件與事件的時域特性在復(fù)雜語義事件處理系統(tǒng)中,主要解決兩大問題:(1)海量的數(shù)據(jù)流:系統(tǒng)將從分布的RFID閱讀器獲取大量事件,其數(shù)量級可能會達(dá)到每秒鐘數(shù)千個甚至更多。(2)在海量信息中提取相關(guān)事件:對于上述海量的事件,系統(tǒng)不能簡單處理,而是要通過基本事件之間的各種可能的運(yùn)算挖掘出決策者需要的復(fù)雜事件。事件是系統(tǒng)運(yùn)行過程中的某特定時刻對系統(tǒng)有某種意義的“發(fā)生”,標(biāo)志著系統(tǒng)行為和系統(tǒng)行為發(fā)生的時間特性。事件處理系統(tǒng)的輸入是一個事件流(eventstream),它來自于分布于各處的閱讀器所感應(yīng)到的事件信息。一個事件表示了在某個時間點(diǎn)事情的發(fā)生與否。每個事件都有一個標(biāo)志性屬性——時間屬性,由于這個屬性的離散特性,使用時間戳表示,只表示事件發(fā)生的先后順序,不代表具體的時間。文中不討論事件的數(shù)據(jù)清洗工作,因此還假設(shè)所有的事件都是規(guī)則的、標(biāo)準(zhǔn)的,這樣可以把注意力放到事件描述語言和程序的處理上。2.1事件運(yùn)算規(guī)則在RFID系統(tǒng)中,文中做如下定義:定義1原子事件:RFID閱讀器和RFID標(biāo)簽之間的一次信息交互被定義成一個原子事件。原子事件用下面的三元組來表示:<ReaderID,LabelID,Timestamp>。其中ReaderID為閱讀器標(biāo)識,LabelID為電子標(biāo)簽標(biāo)識,Timestamp為事件發(fā)生的時間戳。定義2復(fù)雜事件:是由原子事件或者復(fù)雜事件按照一定的運(yùn)算規(guī)則形成的事件。復(fù)雜事件用下面的二元組來表示:<Cell,Operation>。其中Cell是復(fù)雜事件的組成元素,Cell={原子事件|復(fù)雜事件},Operation為事件運(yùn)算規(guī)則。例1Rd_1為質(zhì)檢入口的閱讀器,Rd_2為合格產(chǎn)品出口閱讀器,Rd_3為不合格產(chǎn)品出口閱讀器,p1,p2,p3是三個產(chǎn)品上粘貼的RFID標(biāo)簽,有如下事件:E1=<Rd_1,p1,1>//Rd_1讀取的原子事件,語義為產(chǎn)品p1進(jìn)入質(zhì)檢E2=<Rd_1,p2,2>//Rd_1讀取的原子事件,語義為產(chǎn)品p2進(jìn)入質(zhì)檢E3=<Rd_1,p3,3>//Rd_1讀取的原子事件,語義為產(chǎn)品p3進(jìn)入質(zhì)檢E4=<Rd_2,p1,4>//Rd_2讀取的原子事件,語義為產(chǎn)品p1為合格產(chǎn)品E5=<Rd_3,p2,5>//Rd_3讀取的原子事件,語義為產(chǎn)品p2為不合格產(chǎn)品E6=<Rd_2,p3,6>//Rd_2讀取的原子事件,語義為產(chǎn)品p3為合格產(chǎn)品E7=<{E1,E4},{E1.RID=Rd_1,E4.RID=Rd_2,E1.OID=E4.OID,E1.Timestamp<E4.Timestamp}>//由E1,E4構(gòu)成的復(fù)雜事件,語義為產(chǎn)品p1經(jīng)過質(zhì)檢為合格產(chǎn)品E8=<{E2,E5},{E2.RID=Rd_1,E5.RID=Rd_2,E2.OID=E5.OID,E2.Timestamp<E5.Timestamp}>//由E2,E5構(gòu)成的復(fù)雜事件,語義為產(chǎn)品p2經(jīng)過質(zhì)檢為不合格產(chǎn)品E9=<{E3,E6},{E3.RID=Rd_1,E6.RID=Rd_2,E3.OID=E6.OID,E3.Timestamp<E6.Timestamp}>//由E3,E6構(gòu)成的復(fù)雜事件,語義為產(chǎn)品p3經(jīng)過質(zhì)檢為合格產(chǎn)品2.2事件程式en若干成分事件用系統(tǒng)規(guī)定的運(yùn)算符連接起來,構(gòu)成復(fù)雜事件。成分事件可以是原子事件或復(fù)雜事件。復(fù)雜事件的組成用事件表達(dá)式表示。定義3事件表達(dá)式:至少滿足下列條件之一則視為事件表達(dá)式:①任意原子事件e都是事件表達(dá)式;②如果e1,e2,…,en是事件表達(dá)式,則事件運(yùn)算符作用于e1,e2,…,en上的結(jié)果為事件表達(dá)式;③對于任意事件表達(dá)式,(e)是事件表達(dá)式。2.3e發(fā)生嚴(yán)重事件事件表達(dá)式的語義表達(dá)能力取決于系統(tǒng)支持的事件運(yùn)算符。設(shè)e1,e2為兩個事件實(shí)例,下面給出各種事件運(yùn)算符的定義:①共同發(fā)生運(yùn)算符∧:這是一個二元運(yùn)算符,e1∧e2表示e1和e2都發(fā)生的復(fù)雜事件;②選擇發(fā)生運(yùn)算符∣:這是一個二元運(yùn)算符,e1∣e2表示e1和e2有且僅有一個發(fā)生的復(fù)雜事件;③合并發(fā)生運(yùn)算符∨:這是一個二元運(yùn)算符,e1∨e2表示e1和e2至少有一個發(fā)生的復(fù)雜事件;④不發(fā)生┐:這是一個一元運(yùn)算符,┐e1表示若e1不發(fā)生的事件;⑤順序發(fā)生<:這是一個二元運(yùn)算符,e1<e2表示若e1結(jié)束后發(fā)生e2的復(fù)合事件,e1.Timestamp<e2.Timestamp。例2在例1的基礎(chǔ)上,增加如下事件:E4’=<Rd_3,p1,4>//Rd_3讀取的原子事件,語義為產(chǎn)品p1為不合格產(chǎn)品事件表達(dá)式E1∧E2∧E3語義為產(chǎn)品p1,p2,p3均已進(jìn)入質(zhì)檢事件表達(dá)式E4∣E4’語義為產(chǎn)品p1只能為合格或不合格產(chǎn)品事件表達(dá)式E4∨E4’語義為產(chǎn)品p1已經(jīng)完成質(zhì)檢事件表達(dá)式E1<E4語義為產(chǎn)品p1已正常完成質(zhì)檢3閱讀器的鑒定例如某工廠所有產(chǎn)品都貼有唯一的產(chǎn)品ID的RFID標(biāo)簽,且必須通過質(zhì)檢后方能出廠,同時對質(zhì)檢工作效率有約定(比如不能超過24小時)。該廠設(shè)有至少兩個倉庫:未檢倉庫和已檢倉庫,未檢倉庫有兩個閱讀器Rd_in1和Rd_out1,已檢倉庫有兩個閱讀器Rd_in2和Rd_out2,質(zhì)檢部有兩個閱讀器Rd_in3和Rd_out3,所有閱讀器讀取到的信息都進(jìn)入事件流product_stream。為表達(dá)簡便,文中用各閱讀器名稱表示該閱讀器所讀取的原子事件。應(yīng)用1:實(shí)時監(jiān)測當(dāng)天的產(chǎn)品生產(chǎn)情況FROMproduct_streamEVENTRd_in1x應(yīng)用2:實(shí)時監(jiān)測質(zhì)檢工作效率FROMproduct_streamEVENTRd_in3x∧Rd_out3yWHEREx.OID=y.OIDWITHIN24hours應(yīng)用3:下列程序監(jiān)測未經(jīng)質(zhì)檢進(jìn)入已檢倉庫FROMproduct_streamEVENT┐Rd_out3x∧Rd_in2yWHEREx.OID=y.OID復(fù)雜事件監(jiān)測由實(shí)際應(yīng)用而有不同的表達(dá),文中只例舉了幾個簡單的應(yīng)用。4基于商業(yè)邏輯的數(shù)據(jù)RFID技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù),標(biāo)簽卡通過閱讀器產(chǎn)生海量的原始事