一种基于rfid中间件的嵌入式数据集中器的制造方法

文档序号:6552404阅读:601来源:国知局
一种基于rfid中间件的嵌入式数据集中器的制造方法
【专利摘要】一种基于RFID中间件的嵌入式数据集中器,属于RFID无线射频【技术领域】。包括:嵌入式数据集中器硬件和配置管理软件。所述的嵌入式数据集中器硬件,采用基于ARM的嵌入式硬件环境,包括:处理器、存储器、无线模块、显示屏、通用输入/输出接口,上述硬件集成在两块双层混合集成电路板上,一块集成处理器、存储器、显示屏,处理器与存储器通过主存总线相连,与显示屏通过I/O总线相连;另一块集成无线模块和通用输入/输出接口,无线模块和通用输入/输出接口分别与电路板的I/O总线相连,两块电路板采用主从方式,用UART总线相连。优点在于,解决RFID数据集成的问题;RFID系统产生大量的数据,通过RFID中间件的处理,将有价值的RFID数据输送至企业,实现RFID技术与企业资源信息系统的结合。
【专利说明】-种基于RFID中间件的嵌入式数据集中器

【技术领域】
[0001] 本发明属于RFID无线射频【技术领域】,尤其涉及一种基于RFID中间件的嵌入式数 据集中器。

【背景技术】
[0002] 射频识别技术RFID是利用射频方式进行非接触双向通信交换数据以达到识别目 的的自动识别技术。RFID技术以其独特的优势,逐渐被广泛应用于工业自动化、商业自动化 和交通运输管理等领域。
[0003] RFID系统一般由读写器、电子标签及企业应用系统组成。在实际应用中,存在众 多协议,不同厂商生产的RFID产品具有不同的编程接口,而且每种读写器可能具有不多的 使用和操作方式,这些成为企业应用RFID系统的障碍;同时,如果将读写器读取的信息直 接送往企业应用系统,会产生以下问题:1)将RFID读写器采集到的大量事件直接送入企 业核心系统,会产生大量数据涌入,加重了企业应用系统存储负担,无法保证信息可靠性; 2)RFID读写器最初采集的事件通常是大量的简单事件,并不能被企业应用系统直接使用, 加重了企业应用系统处理的复杂度;3) RFID系统运作存在大量的事件,与企业应用系统处 理速度可能不匹配,需要进行信息流缓冲;4)频繁的操作数据库显然会降低整体业务的性 能,加重了下游系统的负荷。


【发明内容】

[0004] 本发明的目的在于提供基于RFID中间件的嵌入式数据集中器,实现了 RFID系统 与底层读写器接口、上层应用系统中异构数据库复杂性的屏蔽,达到良好的灵活性、可配置 型,解决RFID数据集成的问题;RFID系统产生大量的数据,通过RFID中间件的处理,将有 价值的RFID数据输送至企业,实现RFID技术与企业资源信息系统的结合。
[0005] 本发明连接在RFID读写器和企业应用程序之间,包括:嵌入式数据集中器硬件和 配置管理软件。
[0006] 所述的嵌入式数据集中器硬件,采用基于ARM的嵌入式硬件环境,包括:处理器、 存储器、无线模块、显示屏、通用输入/输出接口,上述硬件集成在两块双层混合集成电路 板上,一块集成处理器、存储器、显示屏,处理器与存储器通过主存总线相连,与显示屏通过 I/O总线相连;另一块集成无线模块和通用输入/输出接口,无线模块和通用输入/输出接 口分别与电路板的I/O总线相连,两块电路板采用主从方式,用UART总线相连。
[0007] 所述的处理器和存储器部署有RFID中间件,中间件运行于嵌入式linux操作系统 下。
[0008] 所述的RFID中间件,包括:读写器接口模块、数据处理模块、数据缓存模块、数据 库、配置管理模块以及上层应用接口。
[0009] 所述的读写器接口模块,与管理配置模块、数据处理模块及数据缓存模块相连,用 于中间件与RFID读写器的数据通信,主要获取RFID数据以及下达配置管理模块的读写器 指令。
[0010] 所述的数据处理模块,包括RFID数据分组模块模块、RFID数据过滤模块和复杂事 件组装模块,这几个模块依次相连,并与读写器接口模块及上层应用接口模块相连,用于对 RFID原始数据进行分组、过滤及重组,组装成有意义的复杂事件,并以统一的数据格式上传 给上层应用程序。
[0011] 所述的RFID数据分组模块,用于将多个天线,按照业务逻辑映射为一个逻辑分 组,每一个逻辑分组代表了一个具体业务含义,分组规则可以根据实际的系统部署情况来 确定,它屏蔽了数据采集点的具体实现方式,减少了数据处理部分与数据采集部分的软件 耦合度;而对上层模块来说,可见的只有逻辑分组,对RFID原始数据具有初步过滤功能。
[0012] 所述的RFID数据过滤模块,对RFID原始数据进行去冗余化和去噪点处理,是RFID 中间件核心功能之一。
[0013] 所述的去冗余化实现方法是:对标签状态的变化进行(0,1)编码,标签出现为0, 标签消失为1 ;然后依据事件的时间和空间有序性以及业务流程规则,通过计时器机制在 状态和时间两个维度上对数据进行去冗余化;另外结合业务规则,通过设置各种过滤器达 到过滤冗余数据的目的,例如读写器过滤器适用于只关心某一地点标签信息的应用系统; 编码过滤器适用于只关心指定类型的标签用户;时间过滤器适用于只关注某一时段的标签 的应用系统。
[0014] 所述的去噪点处理实现方法是:所谓的RFID系统噪点主要表现为漏读、脏读2个 方面,可以通过smooth算法生成逻辑事件,平滑事件流,清洗漏读数据错误;读写器读取或 数据传输过程中所造成的位错误通过校验码来检测,通过特定的解码规则进行解析,过滤 掉无法解析和编码异常的数据,来解决脏读问题。
[0015] 所述复杂事件组装模块,主要是处理同一事件流中多个事件之间的相关性,对上 层应用提供事件分析和提取功能,使RFID应用程序快速开发、降低成本。
[0016] 所述的数据缓存模块模块,设有一块共享存储区,它连接数据库、数据处理模块和 读写器接口模块,用于缓存从读写器读取的标签数据、数据处理模块处理的中间数据结果 以及按照需求将数据存储在数据库中,这也可以解决数据获取与存储、数据处理之间的速 度不协调问题;获取的标签信息,并没有立即存储到数据库中,而是先放在缓存区,然后经 过数据处理模块处理过滤之后,才将其存入数据库中;数据处理模块生产的中间数据,也 暂存在数据缓存区,然后根据业务规则,有选择的存入数据库中。
[0017] 所述的数据库,采用Mysql数据库,与数据缓存模块、管理配置模块和上层应用接 口模块相连,包括规则库、事件库、设备驱动库、配置参数库,分别采用不同的表空间进行存 储。
[0018] 所述的配置管理模块,与读写器接口模块、数据库和上层应用接口相连,用于调整 读写器工作状态,配置相应读写器驱动和接口参数,配置上层应用接口参数以及编辑规则 库,并把相应的驱动、参数及规则存入数据库;其主要功能有:(1)接受用户对读写器参数 的配置,包括读取周期的设置、天线功率的设置、IP地址、串口号、端口号以及其他参数的 设置;(2)监控调整读写器状态,包括监控读写器与网络的连接是否相通,监控读写器使用 的天线连接是否正常,读写器是否处于启动状态等,并把相关状态信息传送到显示屏进行 显示;(3)读写器工作状态的控制,包括启动、停止、读取信息、添加、删除已有的读写器等; (4)配置上层应用接口参数以及编辑规则库,包括根据业务需求,进行通信参数设置、DLL 配置、业务规则编辑等。
[0019] 所述的上层应用接口,与数据库、数据处理模块和配置管理模块相连,用于将经过 过滤和组装的RFID数据以统一的格式向上层应用软件发送,以实现更为丰富和贴近现实 的功能;上层应用程序接口采用动态链接库DLL形式,采用模块化思想,模块只有在相应的 功能被请求时才加载,方便程序扩展。
[0020] 所述的无线模块,包括:WiFi模块和GPRS模块,方便移动终端/远程PC以无线的 方式与嵌入式数据集中器进行通信,不受地域的限制;其中移动终端/远程PC上可以部署 企业一个用程序或远程配置管理软件。
[0021] 所述的显示屏,是LED显示屏,利用一片协处理器通过ARM处理器提供的显示数据 控制LED屏的显示,用来显示系统当前状态。
[0022] 所述的通用输入/输出接口,包括以太网接口至少2个,用于连接读写器或企业应 用系统;串行接口,RS232/RS485,与PC机或读写器相连,其中PC机上部署本地配置管理软 件,配置管理信息直接通过消息队列直接发送给系统进行处理;SD卡接口用于增加外部存 储空间;USB接口,用于连接读写器或外部移动硬盘,导入/导出数据;无线模块可以通过无 线方式与移动终端/远程PC通讯,移动终端/远程PC上部署企业应用程序或远程配置管 理软件,它以C/S或B/S模式,通过socket接口发送命令给中间件系统,无线模块解析远程 命令以后,将命令信息发送到配置管理模块进行处理;电源接口,外接电源24V直流电源供 电。
[0023] 所述的配置管理软件,属于人机交互软件,是RFID中间件的配置管理模块可视化 显示,用于配置相应的读写器接口参数、设置读写器设备的工作状态以及编辑业务规则;其 中,读写器的配置采用面相对象的方式,对不同的连接方式建立不同的类,针对不同的RFID 读写器的底层通信协议或开发包建立相应的类,逐一实现其中的命令函数,读写器连入系 统的时候选择连接方式,根据连接方式生成不同的对象;当有一种的新的连接方式时,只需 要再加入该接口方式的类就可以了,方便程序的升级和更新,提高了系统的可扩展性;用类 的方式实现读写器的连接,屏蔽了各种设备的差异性。
[0024] 本发明的优点在于,实现RFID系统与底层读写器接口、上层应用系统中异构数据 库复杂性的屏蔽,达到良好的灵活性、可配置型,解决RFID数据集成的问题;这些技术的实 施,具体的有益效果表现在以下几个方面:
[0025] (1)屏蔽硬件的差异性
[0026] 为上层应用提供各种RFID读写器的统一接口,使得设备差异对上层来说透明;当 读写器种类变化或增加时,应用端不用修改,解决多对多连接维护复杂性问题,提高了系统 的可扩展性。
[0027] (2)解决RFID数据过滤、集成的问题
[0028] 通过过滤冗余数据,减轻了网络带宽方面、处理器方面以及数据存储方面的负担; 通过复杂事件组装,按照一定的业务需求组装事件,与各种现有应用系统进行很好的集成, 提供了企业应用系统的工作效率。
[0029] (3)提供了灵活的配置操作
[0030] 企业可以根据自己的实际业务需求、企业应用系统的实际情况,自行设定相关的 RFID中间件参数,将企业所需的RFID数据顺利地导入企业系统,大大降低系统的开发成 本。

【专利附图】

【附图说明】
[0031] 图1是本发明硬件结构图。
[0032] 图2是本发明RFID中间件结构框图。

【具体实施方式】
[0033] 本发明的硬件结构图如图1所示,包括:嵌入式数据集中器硬件和配置管理软件。
[0034] 所述的嵌入式数据集中器硬件,采用基于ARM的嵌入式硬件环境,包括:处理器、 存储器、无线模块、显示屏、通用输入/输出接口,上述硬件集成在两块双层混合集成电路 板上,一块集成处理器、存储器、显示屏,处理器与存储器通过主存总线相连,与显示屏通过 I/O总线相连;另一块集成无线模块和通用输入/输出接口,无线模块和通用输入/输出接 口分别与电路板的I/O总线相连,两块电路板采用主从方式,用UART总线相连。
[0035] 所述的处理器和存储器部署有RFID中间件,中间件运行于嵌入式linux操作系统 下。
[0036] 所述的RFID中间件,其结构框图如图2所示,包括:读写器接口模块、数据处理模 块、数据缓存模块、数据库、配置管理模块以及上层应用接口。
[0037] 所述的读写器接口模块,与管理配置模块、数据处理模块及数据缓存模块相连,用 于中间件与RFID读写器的数据通信,主要获取RFID数据以及下达配置管理模块的读写器 指令。
[0038] 所述的数据处理模块,包括RFID数据分组模块模块、RFID数据过滤模块和复杂事 件组装模块,这几个模块依次相连,并与读写器接口模块及上层应用接口模块相连,用于对 RFID原始数据进行分组、过滤及重组,组装成有意义的复杂事件,并以统一的数据格式上传 给上层应用程序。
[0039] 所述的RFID数据分组模块,用于将多个天线,按照业务逻辑映射为一个逻辑分 组,每一个逻辑分组代表了一个具体业务含义,分组规则可以根据实际的系统部署情况来 确定,它屏蔽了数据采集点的具体实现方式,减少了数据处理部分与数据采集部分的软件 耦合度;而对上层模块来说,可见的只有逻辑分组,对RFID原始数据具有初步过滤功能。
[0040] 所述的RFID数据过滤模块,对RFID原始数据进行去冗余化和去噪点处理,是RFID 中间件核心功能之一。
[0041] 所述的去冗余化实现方法是:对标签状态的变化进行(0,1)编码,标签出现为0, 标签消失为1 ;然后依据事件的时间和空间有序性以及业务流程规则,通过计时器机制在 状态和时间两个维度上对数据进行去冗余化;另外结合业务规则,通过设置各种过滤器达 到过滤冗余数据的目的,例如读写器过滤器适用于只关心某一地点标签信息的应用系统; 编码过滤器适用于只关心指定类型的标签用户;时间过滤器适用于只关注某一时段的标签 的应用系统。
[0042] 所述的去噪点处理实现方法是:所谓的RFID系统噪点主要表现为漏读、脏读2个 方面,可以通过smooth算法生成逻辑事件,平滑事件流,清洗漏读数据错误;读写器读取或 数据传输过程中所造成的位错误通过校验码来检测,通过特定的解码规则进行解析,过滤 掉无法解析和编码异常的数据,来解决脏读问题。
[0043] 所述复杂事件组装模块,主要是处理同一事件流中多个事件之间的相关性,对上 层应用提供事件分析和提取功能,使RFID应用程序快速开发、降低成本。
[0044] 所述的数据缓存模块模块,设有一块共享存储区,它连接数据库、数据处理模块和 读写器接口模块,用于缓存从读写器读取的标签数据、数据处理模块处理的中间数据结果 以及按照需求将数据存储在数据库中,这也可以解决数据获取与存储、数据处理之间的速 度不协调问题;获取的标签信息,并没有立即存储到数据库中,而是先放在缓存区,然后经 过数据处理模块处理过滤之后,才将其存入数据库中;数据处理模块生产的中间数据,也暂 存在数据缓存区,然后根据业务规则,有选择的存入数据库中。
[0045] 所述的数据库,采用Mysql数据库,与数据缓存模块、管理配置模块和上层应用接 口模块相连,包括规则库、事件库、设备驱动库、配置参数库,分别采用不同的表空间进行存 储。
[0046] 所述的管理配置模块,与读写器接口模块、数据库和上层应用接口相连,用于调整 读写器工作状态,配置相应读写器驱动和接口参数,配置上层应用接口参数以及编辑规则 库,并把相应的驱动、参数及规则存入数据库;其主要功能有:(1)接受用户对读写器参数 的配置,包括读取周期的设置、天线功率的设置、IP地址、串口号、端口号以及其他参数的 设置;(2)监控调整读写器状态,包括监控读写器与网络的连接是否相通,监控读写器使用 的天线连接是否正常,读写器是否处于启动状态等,并把相关状态信息传送到显示屏进行 显示;(3)读写器工作状态的控制,包括启动、停止、读取信息、添加、删除已有的读写器等; (4)配置上层应用接口参数以及编辑规则库,包括根据业务需求,进行通信参数设置、DLL 配置、业务规则编辑等。
[0047] 所述的上层应用接口,与数据库、数据处理模块和配置管理模块相连,用于将经过 过滤和组装的RFID数据以统一的格式向上层应用软件发送,以实现更为丰富和贴近现实 的功能;上层应用程序接口采用动态链接库DLL形式,采用模块化思想,模块只有在相应的 功能被请求时才加载,方便程序扩展。
[0048] 所述的无线模块,包括:WiFi模块和GPRS模块,方便移动终端/远程PC以无线的 方式与嵌入式数据集中器进行通信,不受地域的限制;其中移动终端/远程PC上可以部署 企业一个用程序或远程配置管理软件。
[0049] 所述的显示屏,是LED显示屏,利用一片协处理器通过ARM处理器提供的显示数据 控制LED屏的显示,用来显示系统当前状态。
[0050] 所述的通用输入/输出接口,包括以太网接口至少2个,用于连接读写器或企业应 用系统;串行接口,RS232/RS485,与PC机或读写器相连,其中PC机上部署本地配置管理软 件,配置管理信息直接通过消息队列直接发送给系统进行处理;SD卡接口用于增加外部存 储空间;USB接口,用于连接读写器或外部移动硬盘,导入/导出数据;无线模块可以通过无 线方式与移动终端/远程PC通讯,移动终端/远程PC上部署企业应用程序或远程配置管 理软件,它以C/S或B/S模式,通过socket接口发送命令给中间件系统,无线模块解析远程 命令以后,将命令信息发送到配置管理模块进行处理;电源接口,外接电源24V直流电源供 电。
[0051] 所述的配置管理软件,属于人机交互软件,是RFID中间件的配置管理模块可视化 显示,用于配置相应的读写器接口参数、设置读写器设备的工作状态以及编辑业务规则;其 中,读写器的配置采用面相对象的方式,对不同的连接方式建立不同的类,针对不同的RFID 读写器的底层通信协议或开发包建立相应的类,逐一实现其中的命令函数,读写器连入系 统的时候选择连接方式,根据连接方式生成不同的对象;当有一种的新的连接方式时,只需 要再加入该接口方式的类就可以了,方便程序的升级和更新,提高了系统的可扩展性;用类 的方式实现读写器的连接,屏蔽了各种设备的差异性。
[0052] 以上对本发明实施方式提供的技术方案进行了详细的介绍,本文中应用了具体实 施例对本发明所实施的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解 本发明实施的原理;同时,对于本领域的一般技术人员,本发明实施例,在【具体实施方式】以 及应用范围上均有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1. 一种基于RFID中间件的嵌入式数据集中器,实现RFID系统与底层读写器接口、上层 应用系统中异构数据库复杂性的屏蔽;其特征在于, 所述的嵌入式系统,包括:处理器、存储器、无线模块、显示屏、通用输入/输出接口,上 述硬件集成在两块双层混合集成电路板上,一块集成处理器、存储器、显示屏,处理器与存 储器通过主存总线相连,与显示屏通过I/O总线相连,另一块集成无线模块和通用输入/输 出接口,无线模块和通用输入/输出接口分别与电路板的I/O总线相连,两块电路板采用主 从方式,用UART总线相连; 所述的处理器和存储器部署有RFID中间件; 所述的无线模块包括:WiFi模块和GPRS模块; 所述的显示屏是LED显示屏; 所述的通用输入/输出接口,包括以太网接口至少2个,用于连接读写器或企业应用系 统;串行接口,RS232/RS485,与PC机或读写器相连; 所述的RFID中间件包括:读写器接口模块、数据处理模块、数据缓存模块、数据库、配 置管理模块以及上层应用接口; 所述的读写器接口模块,与管理配置模块、数据处理模块及数据缓存模块相连,用于中 间件与RFID读写器的数据通信,获取RFID数据以及下达配置管理模块的读写器指令; 所述的数据处理模块,包括RFID数据分组模块模块、RFID数据过滤模块和复杂事件组 装模块,这几个模块依次相连,并与读写器接口模块及上层应用接口模块相连,用于对RFID 原始数据进行分组、过滤及重组,组装成有意义的复杂事件,并以统一的数据格式上传给上 层应用程序; 所述的数据缓存模块模块,设有一块共享存储区,它连接数据库、数据处理模块和读写 器接口模块,用于缓存从读写器读取的标签数据、数据处理模块处理的中间数据结果以及 按照需求将数据存储在数据库中,解决数据获取与存储、数据处理之间的速度不协调问题; 获取的标签信息,并没有立即存储到数据库中,而是先放在缓存区,然后经过数据处理模块 处理过滤之后,才将其存入数据库中;数据处理模块生产的中间数据,也暂存在数据缓存 区,然后根据业务规则,有选择的存入数据库中; 所述的配置管理模块,与读写器接口模块、数据库和上层应用接口相连,用于调整读写 器工作状态,配置相应读写器驱动和接口参数,配置上层应用接口参数以及编辑规则库,并 把相应的驱动、参数及规则存入数据库;其功能有:接受用户对读写器参数的配置,包括读 取周期的设置、天线功率的设置、IP地址、串口号、端口号以及其他参数的设置;监控调整 读写器状态,包括监控读写器与网络的连接是否相通,监控读写器使用的天线连接是否正 常,读写器是否处于启动状态等,并把相关状态信息传送到显示屏进行显示;读写器工作 状态的控制,包括启动、停止、读取信息、添加、删除已有的读写器等;(4)配置上层应用接 口参数以及编辑规则库,包括根据业务需求,进行通信参数设置、DLL配置、业务规则编辑。 所述的上层应用接口,与数据库、数据处理模块和配置管理模块相连,用于将经过过滤 和组装的RFID数据以统一的格式向上层应用软件发送,以实现更为丰富和贴近现实的功 能;上层应用程序接口采用动态链接库DLL形式,采用模块化,模块只有在相应的功能被请 求时才加载,方便程序扩展。
2. 根据权利要求1所述的嵌入式数据集中器,其特征在于,所述的RFID数据分组模 块,用于将多个天线,按照业务逻辑映射为一个逻辑分组,每一个逻辑分组代表了一个具体 业务含义,分组规则根据实际的系统部署情况来确定,它屏蔽了数据采集点的具体实现方 式,减少了数据处理部分与数据采集部分的软件耦合度;而对上层模块,只有逻辑分组,对 RFID原始数据具有初步过滤功能。
3. 根据权利要求1所述的嵌入式数据集中器,其特征在于,所述的RFID数据过滤模块, 对RFID原始数据进行去冗余化和去噪点处理; 所述的去冗余化实现方法是:对标签状态的变化进行(〇,1)编码,标签出现为0,标签 消失为1 ;然后依据事件的时间和空间有序性以及业务流程规则,通过计时器机制在状态 和时间两个维度上对数据进行去冗余化;另外结合业务规则,通过设置各种过滤器达到过 滤冗余数据的目的,读写器过滤器适用于只关心某一地点标签信息的应用系统;编码过滤 器适用于只关心指定类型的标签用户;时间过滤器适用于只关注某一时段的标签的应用系 统。 所述的去噪点处理实现方法是:所谓的RFID系统噪点表现为漏读、脏读2个方面,通 过smooth算法生成逻辑事件,平滑事件流,清洗漏读数据错误;读写器读取或数据传输过 程中所造成的位错误通过校验码来检测,通过特定的解码规则进行解析,过滤掉无法解析 和编码异常的数据,来解决脏读问题。
4. 根据权利要求1所述的嵌入式数据集中器,其特征在于,所述复杂事件组装模块,处 理同一事件流中多个事件之间的相关性,对上层应用提供事件分析和提取功能,使RFID应 用程序快速开发、降低成本。
【文档编号】G06K17/00GK104091187SQ201410318993
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月6日 优先权日:2014年7月6日
【发明者】赵永丽, 王丽娜 申请人:冶金自动化研究设计院
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