一种基于数据过滤的RFID中间件

蔡映雪，胡辉，陈伽，陈军，胡松，蔡昭权

（惠州学院，惠州　516007）

一种基于数据过滤的RFID中间件

蔡映雪，胡辉，陈伽，陈军，胡松，蔡昭权

（惠州学院，惠州516007）

在IC卡种类繁多的今天，无线射频识别RFID技术被应用于身份证、一卡通、物流管理等领域。然而由于基于RFID技术的产品种类繁多且互不兼容，使得RFID产品的数据在不同领域不同应用中难以互通共用，实时采集的RFID也可能出现冗余和不可靠等问题。提出一种基于RFID中间件的数据过滤方法，有效地解决不同类型RFID产品之间数据整合和冗余性问题。

RFID；数据过滤；数据冗余

0　引言

在IC卡被大量使用的而今天，无线射频识别RFID技术自然也渗透到人们的日常生活中，而随着物联网的发展和“互联网+”概念的推广，可以预见到不久的将来，所有能够连接到互联网的设备或个体都将被一一识别和区分标记，可想而知RFID在未来将会以标记符号的角色维系着个体与个体之间的关系，同时区别它们的特性［1］。数以亿计的RFID将会为人们带来巨额的工作量，如何合理管理和整合这些来自RFID的数据，过滤冗余性数据就成为了讨论的焦点［2］。

本文提出了一种基于数据过滤的RFID中间件，通过采用阅读器范围过滤，标签范围过滤，标签冗余过滤，标签事件过滤四种过滤方法，使得数据过滤的逻辑更为灵活，解决了不同类型RFID产品之间数据整合和冗余性问题。

1　国内外研究现状

美国的企业在应用RFID技术的项目中发现将RFID数据正确录入并处理复杂度很高，不仅费时费力，效率也不高，于是提出了RFID中间件的概念，希望通过RFID中间件可以将捕获的数据预处理后再交由系统录入管理，从而达到流水作业的效果［3］。由此促使了一些企业开始研发RFID中间件，其中较为典型的中间件有BEA公司的Weblogic RFID Software［4］、IBM的WebSphere RFID Solution、MIT的Auto-ID中心的EPC系统［5］。

在国内，首届中国国际EPC与物联网高层论坛首先将RFID技术引入，国家的科技计划和政策也给予了大力支持，但技术差距还较为明显［6］。但国内的一流大学仍然不甘人后，上海交大面向物流的数据集成和管理开发了可重构的RFID中间件RRI3.0，浙江大学研发的钱塘RFID中间件实现了较为复杂的事件处理引擎。

2　数据过滤方法

（1）阅读器范围过滤

阅读器范围过滤方法可以实现从众多标签数据中，过滤出用户指定阅读器范围的标签数据。如在仓储管理中，用户可以使用该过滤方法，通过获取某个货柜的标签信息来了解该货柜的物品信息。在RFID系统把每个阅读器对应的阅读器ID和掩码作为阅读器范围过滤的依据，按照阅读器的掩码的不同，来判断哪些是用户指定的阅读器。

（2）标签范围过滤

标签过滤方法负责从大量的标签数据中过滤出用户指定产品的标签数据。按照RFID系统的标签编码规范，全球范围内的每一个产品都可以根据其标签编码的识别ID进行识别。通过判别所有标签消息EPC码，从中选出满足用户需要了解的标签数据。

（3）标签冗余过滤

该过滤器采用平滑过滤方式。该方法通过将在规定短时间内出现次数超过某个阈值的标签作为真正出现的标签，阻止一些偶尔在远处出现过一次又被阅读器监测到的标签上报，从而达到数据的平滑。

（4）标签事件过滤

这种过滤方法通过新出现的标签、消失的标签、当前的标签和经过的标签四种标签标记不同事件。标签的状态和在读写器范围停留的时间可以用来判断标签的模式，根据事件类型和计数值来判定标签的模式，进而确定标签的类型的方法，达到分类过滤的目的。

3　基于数据过滤的RFID中间件

3.1过滤算法设计

（1）阅读器范围过滤方法

阅读器范围过滤方法维护三张表格。一张为输入表格，接收经过适配层统一格式处理过的标签数据，供给过滤模块实用，此时表格中标签数据的结构如下：

一张为输出表格，存储经过阅读器过滤方法过滤后的数据，供给后面的程序模块实用；第三张为阅读器地址和掩码存储表，存储客户命令读取的阅读器的地址和掩码。算法如下：

步骤1：输入数据。

步骤2：比较标签节点的阅读器ID和掩码。

步骤3：输出列表。

图1　阅读器范围过滤算法流程图

（2）标签范围过滤方法

标签范围过滤方法与阅读器范围过滤大致相同，不过需要注意的是：用户输入的标签ID可以是一个，也可以是一组。当是一组掩码时，只要满足任何一个ID的标签，都算是满足要求的标签。另外，EPC过滤器比较的是标签节点中的标签ID，阅读器过滤器中比较的是标签节点中的阅读器的ID。

（3）标签冗余过滤方法

该过滤规则维护两张表格：表一（如表1）和表二（如表2）。阅读器读取一次标签数据，将数据存入表一，表一的第二项表示该标签在此次扫描中是否出现。过滤方法开始工作时，清空表格一，当标签被阅读器读取时，存入表格一，并将表一的第二项置为1，把数据存入到表二，抛上跳事件。在下一个阅读器读取周期中，将标签数据和表一进行比较，如果表一中的标签数据又被阅读器扫描到，则将该标签在表一中的第二项置1；如果是表格中没有，而被扫描到的数据，认为是新出现的标签数据，则加入该项，并置1，那么向表二抛出一个上跳事件。如果表一中的标签数据在这次读取中没有出现，则将表一的第二项置0。

定时轮询一次表一，如果该第二项为0，那么说明在前一秒该标签没出现，则认为发生了一次下跳，那么把该表项清除，向后面的表二抛出下跳事件。在该次轮询中，把所有的1设置为0。

表2中的第二项用来表示标签数据的状态，上跳表示该标签数据进入读写器范围，下跳表示标签离开读写器范围。第三项用计数器来表示标签的状态和在读写器范围内停留的时间，依此来判断当前数据是否为需要被清除的冗余数据或偶尔出现的数据。

表1　标签的状态

表2　标签的模式

（4）标签事件过滤方法

标签事件过滤方法与标签冗余过滤方法大致一样，不同的是在表二中根据事件类型和计数值来判定标签的模式，进而确定标签的类型的方法。需要说明的是，离开模式和消失的标签相对应；加入模式和新出现的标签相对应；停留模式与通过模式和通过的数据标签相对应，区别是经过阅读器覆盖范围的时间不同。至于当前标签，就是此时刻表一中的所有标签数据。

3.2数据过滤模块设计

数据过滤模块的由三部分组成。

（1）数据处理线程：每个逻辑读写器都有自己的数据处理线程。它把从自己代表的读写器接收到的数据分析成系统中统一的格式，调用在创建读写器时候设定的过滤方法，对标签进行逻辑过滤。标签会被保存到本地数据库。该线程是每个逻辑读写器私有的线程。每个逻辑读写器都有这么一个线程，用来处理来自该逻辑读写器的标签数据。该线程主要完成下面三项工作：

读写器初始化工作：由于每个读写器可能都需要一个初始化过程，而该线程是每个读写器的私有线程，因此该线程最适合对各个读写器进行初始化工作。在这个线程的开始处，会调用读写器预先设定的读写器初始化函数对读写器进行初始化工作。

读写器标签解析工作：由于各种读写器的标签信息可能格式各不相同，需要把标签解析成系统中统一的格式。这是通过创建读写器时候预设的函数来完成，例如对于alien读写器，这个函数就是alien_data_parse函数。

读写器标签过滤工作：数据处理线程通过调用预设的数据过滤函数来完成数据过滤工作。

（2）过滤方法：每个逻辑读写器在创建的时候都可以预设自己需要的过滤方法。过滤方法由数据处理线程调用。在数据过滤方法中，每个读写器可以使用特殊的过滤逻辑，而不干扰其他读写器的过滤行为。

（3）数据库刷写线程：该线程的地位比较特殊。它既需要在数据库模块中把标签信息写入到本地的数据库中，又需要在数据库操作中完成对标签数据状态的判断工作。该线程最后生成的标签状态变化信息，就是最后完成一系列过滤以后，最后上报的数据。

4　结语

通过对基于阅读器范围、标签范围、标签冗余和标签事件四类数据过滤算法以及数据过滤模块的设计，提出了一种基于数据过滤的RFID中间件研发思路。本文提出了一种基于数据过滤的RFID中间件，通过采用阅读器范围过滤、标签范围过滤、标签冗余过滤、标签事件过滤四种过滤方法，使得数据过滤的逻辑更为灵活，解决了不同类型RFID产品之间数据整合和冗余性问题。

［1］李满意，刘培国.万物互联时代RFID应用与安全并重——访国防科技大学刘培国教授［J］.保密科学技术，2016（2）.

［2］Ma J，Sheng Q Z，Xie D，et al.Efficiently Managing Uncertain Data in RFID Sensor Networks［J］.World Wide Web-Internet&Web Information Systems，2015，18（4）：819-844.

［3］摩托罗拉公司.RFID加速美国服装零售店的库存周转［J］.信息与电脑，2009（5）：30-31.

［4］邓海生，李军怀.基于SOA的RFID中间件的研究与实现［J］.电子技术应用，2007，33（10）：131-134.

［5］吴孟佳.一种新的RFID互相认证机制符合EPC Class 1 Generation 2标准［J］.亚洲大学光电与通讯学系学位论文，2011.

［6］贺彩玲，张翠花.RFID国内外发展现状与趋势探究［J］.电子测试，2013（8）：217-218.

A Kind of RFID Middleware Based on Data Filtering

CAI Ying-xei，HU Hui，CHEN Jia，CHEN Jun，HU Song，CAI Zhao-quan
（Huizhou University，Huizhou 516007）

In a wide variety of IC card today，radio frequency identification（RFID）technology has been used in identity cards，card，and logistics management.However，due to RFID-based product range and are not compatible，so that the data of the RFID products in different applications in different areas difficult to communicate a common，real-time acquisition of RFID redundant and reliable problem may also occur.Proposes a data filtering method based on the RFID middleware，effectively solves the data integration between different types of RFID products and redundancy problem.

RFID；Data Filtering；Data Redundancy

广东省教科规划项目（No.11JXZ012，14JXN065）、广东省自然科学基金项目（No.S2013010013432、No.S2013010015940）、广东省教育厅项目（No.2013LYM00874）、广东省高校优秀青年创新人才培养计划资助项目（No.2013LYM_0087）、惠州市科技计划项目（No.2013B020015008、No.2014B020004026、No.2014B050013016、No.2014B020004023）、肇庆市科技计划目（No.2015B010902009）

1007-1423（2016）26-0077-04DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.26.019

蔡映雪（1983-），女，广东陆丰人，本科，学士，研究方向为计算机软件

2016-07-05

2016-09-10