（通信与信息系统专业论文）基于复杂事件处理的物联网中间件的研究与应用.pdf

摘要 摘要 信息技术的迅猛发展引起了人类社会全面而深刻的变革，基于r f i d 技术的应 用已经从产品生产、运输、存储、销售发展到售后服务等领域，逐步形成基于r f i d 技术的无线传感器网络( w s n ) 及物联网( i n t e m e to f t h i n g s ) 。r f i d 技术将极大地推动 物联网的应用。供应链管理是l 心i d 技术应用最具潜力的领域之一，在供应链管理 中，r f i d 可以为各个环节提供透明的信息，但是供应链管理对数据的实时性要求 很高，各个环节将产生大量原始标签数据。 r f i d 中间件屏蔽了r f i d 设备的多样性和复杂性，是连接底层硬件设备和企业 应用的纽带。基于r f i d 中间件的应用保证了上层应用的可扩展性以及与其他系统 整合的能力。然而，实现完全基于a l e 规范的中间件并不容易。此外，随着r f i d 技术的广泛应用，缺少复杂事件检测和事件关联处理的r f i d 中间件已经不能满足 应用系统大规模、实时数据的需求。对数据进行有效的复杂事件检测是推动r f i d 中间件应用的一个关键点。 基于上述分析，本文研究复杂事件处理中间件，首先针对国外中间件产品的缺 点，提出复杂事件处理中间件设计，采用o s g i 组件服务的方式降低耦合性，把中 间件设计成足够小、可复用、可协作组件的标准化原型，各组件间具有可动态扩充 和高度模块化的特点，然后把复杂事件处理技术引入到了复杂事件处理中间件中， 使中间件具有了复杂事件处理的能力，事件处理的实时性有较大的提高，通过事件 间的关联匹配能够在一定程度上提高企业的决策效率。 本文还研究了复杂事件处理中间件在实时供应链的应用，建立供应链的事件处 理模型，提取出复杂事件，进行复杂事件语言描述，完成场景模型的实现。通过r f i d 复杂事件处理可以为整个供应链提供实时、透明、精确的管理。最后本文对所设计 的复杂事件处理中间件在实时供应链中进行了实验仿真，实验结果表明该中间件具 有较好的兼容性和复杂事件处理能力，可提高实施r f i d 的效率。 关键词：物联网：r f i d 中间件；复杂事件处理：o s g i ：实时供应链 广东工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yc a u s e sac o m p r e h e n s i v ea n d p r o f o u n dt r a n s f o r m a t i o no fh u m a ns o c i e t y t h ea p p l i c a t i o nb a s e do no fr f i dt e c h n o l o g y h a sb e e nd e v e l o p e df r o mp r o d u c t i o n ，t r a n s p o r t a t i o n ，s t o r a g e ，s a l e st os e r v i c ea n do t h e r f i e l d ，a n dg r a d u a l l yf o r mt h ew i r e l e s ss e n s o rn e t w o r ka n di n t e r n e to ft h i n g s r f i d t e c h n o l o g yi s a ni m p o r t a n tp a r to fi n t e r n e to ft h i n g sa n dw i l l g r e a t l yp r o m o t et h e a p p l i c a t i o n r f i dc a np r o v i d et r a n s p a r e n ti n f o r m a t i o nf o ra l la s p e c t so fs u p p l yc h a i n m a n a g e m e n t ，w h i c hi so n eo ft h em o s tp o t e n t i a la r e a so fr f i dt e c h n o l o g y h o w e v e r , t h e s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n tr e q u i r e sh i g hr e a lt i m ed a t a , a n de v e r yl i n ko fs u p p l yc h a i n w i l lg e n e r a t eal o to fo r i g i n a lt a gd a t a r f i dm i d d l e w a r es h i e l d st h ed i v e r s i t ya n dc o m p l e x i t yo ft h er f i de q u i p m e n t ， w h i c hl i n k st h el o w e rh a r d w a r ed e v i c e sa n de n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n s a p p l i c a t i o nb a s e do n r f i dm i d d l e w a r ee n s u r e ss c a l a b i l i t yo ft h eu p p e ra p p l i c a t i o na n dt h ea b i l i t yt oi n t e g r a t e w i t ho t h e rs y s t e m s h o w e v e r , i ti sd i f f i c u l tt oi m p l e m e n tam i d d l e w a r et h a tc o m p l e t e l y b a s e do nt h ea l es p e c i f i c a t i o n m o r e o v e r , w i t ht h ew i d ea p p l i c a t i o no fr f i dt e c h n o l o g y , r f i dm i d d l e w a r eo fl a c ko fc o m p l e xe v e n td e t e c t i o na n de v e n tc o r r e l a t i o np r o c e s s i n g c a nn o tm e e tt h ea p p l i c a t i o nr e q u i r e m e n t so fl a r g es c a l ea n dr e a lt i m ed a t a e f f e c t i v e c o m p l e xe v e n td e t e c t i o nf o rd a t ai s ak e yp o i n tt op r o m o t er f i dm i d d l e w a r e a p p l i c a t i o n s b a s e do nt h ea b o v ea n a l y s i s ，t h i sp a p e rp a y sa t t e n t i o nt ot h em i d d l eo fc o m p l e x e v e n tp r o c e s s i n g f i r s t l y , a d e s i g no fr f i dm i d d l e w a r ei s p r o p o s e db e c a u s eo ft h e s h o r t c o m i n g so fm i d d l e w a r ep r o d u c t sa b r o a d t h em i d d l e w a r ei s c o n s t r u c t e di n t oa s m a l le n o u g h , r e u s a b l ea n d i n t e r o p e r a b l es t a n d a r d i z e dp r o t o t y p eu s i n gt h eo s g i c o m p o n e n ts e r v i c e st o r e d u c et h ec o u p l i n g t h ec o m p o n e n t sc a nb e d y n a m i c a l l y e x p a n d e da n dh i g h l ym o d u l a re a c h o t h e r t h e np u tt h e c o m p l e xe v e n tp r o c e s s i n g t e c h n o l o g yi nr f i dm i d d l e w a r e ，s om i d d l e w a r eh a st h ea b i l i t yt oc o m p l e xe v e n t p r o c e s s i n g ，a n dt h er e a lt i m ee v e n th a n d l i n gi sg r e a t l yp r o m o t e d t h ep o l i c y m a k i n g e f f i c i e n c yc a nb ei m p r o v e dt oac e r t a i n e x t e n tb e t w e e nt h ee v e n t sa s s o c i a t e dw i t l l a b s t r a c t m a t c h i n g t h i sp a p e ra l s op a y sa t t e n t i o nt ot h ea p p l i c a t i o no fr f i dc o m p l e xe v e n tp r o c e s s i n g i nr e a l - t i m es u p p l yc h a i n i no r d e rt od e s c r i b et h em o d e lw i t hc o m p l e xe v e n tl a n g u a g e a n di m p l e m e n tt h es c e n eo fm o d e l ，a l le v e n tp r o c e s s i n gm o d e lf o rs u p p l yc h a i ni sb u i l tt o e x t r a c tc o m p l e xe v e n t r f i dc o m p l e xe v e n tp r o c e s s i n gc a np r o v i d er e a l t i m e ， t r a n s p a r e n ta n da c c u r a t em a n a g e m e n tf o rt h ee n t i r es u p p l yc h a i n f i n a l l y , t h i sp a p e r g i v e sas i m u l a t i o no fm i d d l e w a r ei n r e a lt i m es u p p l yc h a i n ，r e s u l t ss h o wt h a tt h e m i d d l e w a r eh a sa g o o dc o m p a t i b i l i t ya n dc o m p l e xe v e n tp r o c e s s i n gt h a tc a ni m p r o v et h e e f f i c i e n c yo ft h ei m p l e m e n t a t i o no fr f i d k e y - w o r d s ：i n t e r n e to ft h i n g s ；r f i dm i d d l e w a r e ；c o m p l e xe v e n tp r o c e s s i n g ；o s g i ；r e a l t i m es u p p l yc h a i n i i i 广东工业大学硕士学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c t 一i i c o n t e n t s v i c h a r p t e r1i n t r o d u c t i o n - 1 1 1b a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c eo fs u b j e c t 1 1 2e p cm i d d l e w a r es u m m a r y 2 1 2 1r f i ds y s t e mc o m p o n e n t 2 1 2 2e p cm i d d l e w a r ea r c h i t e c t u r e 3 1 2 3r e s e a r c hs t a t u so fr f i dm i d d l e w a r e 5 1 3t h ec o n t e n to fr e s e a r c ha n dt h e s i ss t r u c t u r e 7 1 4b r i e fs u m m a r y 8 c h a r p t e r2c o m p l e xe v e n tp r o c e s s i n g 9 2 1b a s i cc o n c e p t 9 2 2h i e r a r c h i c a lm o d e lo fc o m p l e xe v e n tp r o c e s s i n g 10 2 3r f i dc o m p l e xe v e n tp r o c e s s i n g 1 1 2 4r e s e a r c hs t a t u so fc o m p l e xe v e n tp r o c e s s i n g 一1 2 2 5b r i e fs u m m a r y 13 c h a r p t e r3d e s i g no nm i d d l e w a r eo fc o m p l e xe v e n tp r o c e s s i n g 1 5 3 1i n t e r n a t i o n a lr f i dm i d d l e w a r ea r c h i t e c t u r e 15 3 1 1e p c g l o b a la l es p e c i f i c a t i o n 15 3 1 2s u nr f i dm i d d l e w a r e 15 3 1 3b e ar f i dm i d d l e w a r e 17 3 1 4a n a l y s i so fi n t e r n a t i o n a lr f i dm i d d l e w a r e 18 3 2s y s t e ma r c h i t e c t u r ea n df u n c t i o n a ls u m m a r y 19 3 2 1s y s t e ma r c h i t e c t u r e 1 9 3 2 2f u n c t i o n a ls u m m a r y 2 0 3 3r e a d e ra b s t r a c t i o nl a y e rd e s i g n 2 1 3 3 1a d a p t e rd e s i g n 2 2 3 3 2d a t ac o l l e c t i o nd e s i g n 2 6 3 4a p p l i c a t i o ns e r v i c ed e s i g n 31 3 4 1c o r ec o m p o n e n t 3 1 3 4 2d a t ap r o c e s s i n g 3 4 3 5i n t e g r a t i o nd e s i g n 3 7 v i 3 6b r i e fs u m m a r y 4 0 c h a p t e r4a p p l i c a t i o na n da n a l y s i so nm i d d l e w a r eo fc o m p l e xe v e n tp r o c e s s i n g 41 4 1s c e n ed e s c r i p t i o n 4l 4 2d e s c r i p t i o no fe v e n tp r o c e s s i n gl a n g u a g e 4 2 4 3i m p l e m e n t a t i o no ft h es c e n e 4 4 4 4t e s ta n da n l y s i s 4 9 4 5b r i e fs u m m a r y 51 c o n c l u s i o n 5 2 r e f e r e n c e 5 4 t h ep u b l i s h e dp a p e r sd u r i n gm a s t e rp e r o i d 5 8 d e c l a r a t i o n 5 9 a c k n o w l e d g e m e n s 6 0 v n 第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题研究的背景和意义 物联网( i n t e m e to f t h i n g s ) 是在计算机互联网的基础上通过传感器、r f i d 、g p s 等技术，把物品与物品结合起来而形成的一个巨大网络。物联网是继计算机、互联 网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，目标是构造一个覆盖世界上万事万物 的“物联网 。物联网是战略性新兴产业的重要组成部分，将在国民经济发展中发挥 重要作用。发展物联网对于促进经济发展和社会进步具有重要的现实意义。目前， 物联网已上升到国家战略层面，国内外都把它的发展提到了国家级的战略高度，已 被世界各国当作应对国际金融危机、振兴经济的重点领域。 物联网中间件的发展由应用程序中间件、架构中间件和解决方案中间件等三个 阶段组成。目前，物联网中间件最主要的代表是r f i d 中间件。r f i d 中间件是位于 数据感知设备与在后台应用软件之间的一种应用系统软件。r f i d 中间件的主要任 务包括：( 1 ) 屏蔽感知设备的接口差异。应用系统不必关心各个物理设备的具体接 口，而集中精力关注应用业务逻辑的实现。( 2 ) 对感知设备传来的数据进行收集 ( c o l l e c t i o n ) 和过滤( f i l t e r i n g ) ，减少从读写器传往企业应用的大量原始数据、生成加 入了语意解释的事件数据。中间件屏蔽了读写器的多样性和复杂性，能处理从读写 器获得的数据流，在将数据传给后台应用软件之前，中间件对数据进行预处理和逻 辑事件的检测工作。 复杂事件处理( c o m p l e xe v e n tp r o c e s s i n g ) 以事件驱动( e v e n td r i v e n ) 的观点来处 理信息系统中产生的海量数据，可用于检测系统中的异常行为或者感兴趣的行为模 式，预测未来事件等，是一种处理信息的新技术。在大多数存在数据流的领域都可 以使用事件处理技术，或者用于改进原有的处理方式。例如金融系统、网络管理、 传感器环境等方面。 随着r f i d 应用的不断深入，一方面，各类感知设备越来越多，所支持的协议 也不尽相同；另一方面，中间件处理感知设备传来的数据量越来越庞大，企业应用 程序对中间件的要求也越来越高。而由于感知设备的特性，导致数据流中必然存在 漏读、多读、脏读数据，中间件需要对这些不准确的数据进行清洗，向企业应用程 广东工业大学硕士学位论文 序提供可靠的数据。这就要求中间件能够提供更加灵活的方式来生成含有逻辑的复 杂事件。 基于上述分析，本课题提出了一种基于复杂事件处理的r f i d 中间件的研究。 该方案可通过读写器抽象层对r f i d 读写器建立统一的平台，收集读写器传来的原 始标签数据，然后经应用服务层复杂事件处理技术对数据进行预处理和逻辑事件的 检测工作，以及进行模式匹配、关联分析等智能推理，对事件数据作有意义的挖掘， 最后为上层应用系统提供可靠、动态和实时性的数据。最后本文以实时供应链为例 说明复杂事件处理中间件在实际中的应用，阐述了在实时供应链中涉及的复杂事件 处理，给出了场景模型的实现，并进行了实验仿真和分析。 1 2e p c 中间件概述 1 2 1r f i d 系统组成 r f i d ( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ) 1 】是一种无线识别技术，通过依赖附加到对 象( 如托盘、集装箱、资产、车辆和宠物) 的标签( t a g ) ，采用非接触式射频电磁场传 输依附对象的标签数据，从而达到自动识别和跟踪的目的。虽然r f i d 技术已出现 多年，但近年来由于标签( t a g ) 价格的显著下降和更高的读取可靠性使r f i d 技术在 许多领域得到了广泛的应用。到2 0 1 0 年，r f i d 设备和标签的成本显著下降，性能 和可靠性提高到了9 9 9 ，并有了稳定的u h f 无源r f i d 国际标准，这些标准由 e p c g l o b a l 负责制定。r f i d 技术可用于多个领域，如：访问管理、货物追踪、收费 和非接触式支付、机读旅行证件、大规模分布式传感器网络和机场行李跟踪物流等。 典型的r f i d 系统主要由读写器、电子标签、r f i d 中间件和应用系统软件组成 1 2 。如图1 1 所示： 2 第一章绪论 命令 数据 响应单元 l 应r f i d 物 写数据 理能量 y 用 1卜、 中 刀卜、 编码 系 少 间 存 接 统件储 口 器 。 解码 7读数据 图1 1r f i d 系统结构 f i g 1 - 1r f i ds y s t e ma r c h i t e e m r c 1 应用系统 应用系统是e p c 后端软件及企业应用系统。在明晰的系统层次上，e p c 标准还 统一了数据的报文格式，并规范了输出传输流程。这样，r f i d 系统的部署就会变 的严谨有序。 2 r f i d 中间件 中间件是信息采集的中间件和应用程序接口，负责对读写器所采集到的标签中 的信息进行简单的预处理，然后将信息传送到网络层或应用层的数据接口。 3 读写器 读写器( r e a d e r ) 通过天线与r f i d 电子标签进行双向通信，实现对标签数据的读 出和写入，并且在应用软件和数据载体之间传输数据。典型的读写器【3 】通常包括射 频接口模块、控制单元模块和读写器天线。 4 电子标签 电子标签是存储信息的数据载体。电子标签采用r f i d 技术，通过读写器耦合 元件实现能量的传递和数据的交换，可以透过外部材料读取数据，具有使用寿命长、 标签储存信息量大、读取距离远等特点。 1 2 2e p c 中间件体系结构 物联网体系结构可分为三层：感知层、网络层和应用层，如图1 2 所示： 广东工业大学硕士学位论文 圆圈囤 园圆圈 龇 r v网络层 、 博 黜 厂 感知层 、 圉圉圉圈 图l - 2 物联网体系结构 f i g 1 2t h ea r c h i t e c t u r eo fi n t e m e to ft h i n g s 感知层的作用是识别物理世界的物体和采集数据，包括传感器、r f i d 读写器、 摄像头、g p s 等设备。 网络层由互联网、有线网络和无线网络等组成，通过物联网标准协议对感知层 采集的数据进行传递和处理。 应用层通过网络层的数据处理，可为用户提供丰富的物联网应用，包括智能医 疗、智能物流、智能家居、公共安全、食品追溯、环境监测等。 在物联网应用中，物体都贴上标签，物品的生产、运输和销售过程中，读写设 备将不断收到一连串的e p c 码。整个过程中最为重要、同时也是最困难的环节就是 传送和管理这些数据。s a v a n t 与大多数的企业管理软件不同，它不是一个拱形结构 的应用程序。而是利用了一个分布式的结构，以层次化进行组织、管理数据流。s a v a n t 在e p c 应用系统中是信息提取、信息处理和传送的核心部分。在最新的e p c g l o b a l 规范中，其内涵得到了进一步的扩展，该中间件被称为应用层事件( a l e ) 。a l e 标 准是e p c 物联网架构中对中间件的标准。s a v a n t 中间件系统结构【4 】如图1 3 所示： 4 第一章绪论 图1 - 3s a v a n t 中间件系统结构框架 f i g 1 - 3s a v a n tm i d d l e w a r es y s t e ma r c h i t e c t u r ef r a m e w o r k s a v a n t 中间件系统结构包括读写器( r e a d e r ) 接口、处理模块、应用程序接口三部 分。读写器接口负责前端和相关硬件的通信接口；处理模块包括系统与数据标准处 理模块；应用程序接口负责后端与其他应用软件的通信接口及使用者自定义的功能 模块。 1 读写器( r e a d e r ) 接口的功能 提供读写器硬件与中间件的接口；负责读写器和适配器与后端软件之间的通信 接口，并能支持多种读写器和适配器；能够接受远程命令，控制读写器和适配器。 2 处理模块的功能 在系统管辖下，能够观察所有读写器的状态；提供处理模块向系统注册的机制； 提供e p c 编码和非e p c 转换的功能；提供管理读写器的功能，如新增、删除、停 用、群组等；提供过滤不同读写器接收内容的功能，进行数据处理。 3 应用程序接口功能 连接企业内部现有的数据库或e p c 相关数据库，使外部应用系统可透过此中间 件取得相关e p c 和非e p c 信息。 5 圈困 广东x - , _ l k 大学硕士学位论文 1 2 3r f i d 中间件研究现状综述 目前，r f i d 中间件得到国际软件巨头的广泛关注，o r a c l e 、i b m 等著名国际i t 企业都在这方面投入了大量资源，相继推出了各自的r f i d 中间件产品。 i b mr f i d 中间件【5 】是一套基于j a v a 并遵循j 2 e e 企业架构开发的一套开放式中 间件产品，其产品将r f i d 事件与企业的商业模型及应用程序进行映射，提取应用 程序关心的事件和数据。目前，i b mr f i d 中间件已成功应用于许多企业的商品供 应链之中，例如全球零售商m e t r o 公司。 o r a c l er f i d 中间件【6 】具备海量数据的处理能力，o r a c l e 基于传感器的服务是一 组范围广泛的功能集合，能够使企业快速、轻松地将基于传感器的信息集成到他们 的企业系统中。 m i c r o s o f t 中间件产品【7 】以s q l 数据库和w i n d o w s 操作系统为依托，主要运行 于微软的w i n d o w s 系列操作平台。微软还准备将r f i d 中间件产品集成为w i n d o w s 平台的一部分，并专门为r f i d 中间件产品的数据传输进行系统级的网络优化。 s y b a s e 中间件【8 】为开发商提供全套r f i d 读写器的性能。该中间件将r f i d 数据 所需要的业务流程映射到现有企业的系统中。客户可以建立独有的规则，并根据这 些规则监控实时事件流和r f i d 中间件取得的信息数据。s y b a s e 中间件的安全套件 已经被s a p 整合进s a p 企业应用系统。 b e ar f i d 产品【9 】是一个端到端、基于标准的r f i d 基础架构平台，能自动运行 具有r f i d 功能的业务流程。r f i d 基础架构技术与面向服务架构( s o a ) 驱动的平台 结合，使企业可利用网络边缘和数据中心资产，并在所有层次上获得扩展性能。 s u n 公司的r f i d 中间件i io 】包括三个部分：j a v as y s t e mr f i ds o f t w a r e 、c a p s 、 b 2 b 的应用。其中j a v as y s t e mr f i ds o f t w a r e 是与r f i d 读写设备直接打交道的软 件套件。主要的功能包括r f i d 的读写器和s e n s o r 传感器数据的提取、过滤和加工 以及同其他应用的集成接口。 r f i d 中间件在国内也取得了一定的成果。中科院自动化研究所研发了r f i d 基 础架构软件。华中科技大学研发了支持多通信的s m a r t i 。上海交通大学开发了面向 商业物流的数据管理与集成中间件s r m 1 1 l 。香港大学谭宗仁教授领导研发了r f i d 中间件r e a d y ，香港科技大学林良才教授领导研发了r f i d 中间件。范文兵等【1 2 】 研究了r f i d 中间件的标准化与实现方法。徐佩佩【1 3 】提出了基于底层通信协议的 6 第一章绪论 r f i d 中间件概念，通过标签数据压缩功能降低企业成本。林凤群【1 4 】提出了轻量型 r f i d 中间件，以m y s q l 数据库作为数据采集的集成点。许炜等【1 5 l 提出了一种自适 应的阅读窗口平滑过滤器，用于读写器准确捕捉标签。张树峰【1 6 】设计了面向物流和 库存管理的r f i d 复杂事件处理中间件原型。李小平等【 】研究了一种新的r f i d 中 间件平台，将设计数据采集层、事件处理层、信息发布层。傅啸等【1 8 】提出了一种基 于o s g i 的r f i d 中间件安全框架，该框架具有可动态扩充、集中管理以及高度模 块化的特点。蒋邵岗等【1 9 1 研究了r f i d 中间件数据处理与过滤方法。刘丽华2 0 1 研究 了集成多协议r f i d 的中间件，但仅仅是用了r f i d 设备自带的函数和开发包。 国内主要r f i d 中间件厂商包括东方通科技、清华同方、山东中创、上海普元 等。东方通科技推出系列中间件产品，包括基础中间件、集成中间件和行业领域平 台三个层次的多款中间件软件产品。e z r f i d 为清华同方的中间件产品【2 1 1 。e z r f i d 为硬件和应用程序间的中介角色，将实现不同节点不同追溯环节上的各种不同的 r f i d 设备和软件顺畅地协同运行。其功能包括递信息、解译数据、安全性、数据 广播、错误恢复、定位网络资源、找出符合成本的路径、消息与要求的优先次序等 服务。深圳远望谷和i b m 联手开发了r f i d 中间件适配层软件。深圳立格公司开发 了a i tl y n k o a l e 中间件产品【2 2 1 。深圳金蝶、山东中创、上海普元、中关村科技、 点击科技等厂商也推出了中间件产品。但总的来说，目前我国r f i d 中间件技术和 产品还很薄弱。 从国内外关于r f i d 中间件的研究现状可以看出，e p c 中间件规范的制定有力 地推动了r f i d 中间件的发展，国内外厂商相继推出中间件产品，国内科研机构和 高校也投入了大量资源进行研究，取得了一定成果。然而r f i d 中间件的研究仍处 于研究初级阶段，特别是在事件处理能力和实时性上，现有的中间件事件处理能力 有限，基本只提供简单的事件过滤功能；现有的中间件基本上以传统数据库的方式 实现，不能满足大规模的实时业务需求。所以对r f i d 中间件，尤其是事件处理能 力和实时性的研究具有很深的意义。 1 3 论文的主要内容与及结构安排 本学位论文对r f i d 中间件、复杂事件处理技术和供应链管理等若干问题进行 研究和探讨，主要研究内容如下： 1 搜集国内外关于r f i d 中间件开发的优秀理论和开发技术，以及成功经验。 7 广东工业大学硕士学位论丈 深入分析各自的体系结构和功能，对比各自产品所提供的解决方案，并总结多方中 间件产品的优缺点。 2 深入分析r f i d 中间件的组成模块，包括感知设备通信模块、事件管理模块、 业务事件报告上传模块和核心业务逻辑处理模块等。深入研究中间件在供应链管理 的应用。 3 深入研究复杂事件处理技术，分析它的核心组件、模型设计、事件处理语言 ( e p l ) 等相关内容，理解它的实现原理和机制，并分析几种复杂事件检测模型及算法。 4 复杂事件处理中间件的设计，采用o s g i 技术降低各组件间的耦合性，把中 间件构建成足够小、可复用、可协作组件的标准化原型。建立中间件结构模型和复 杂事件处理模型，具备屏蔽读写器接口差异、复杂事件检测与处理等功能。 5 以实时供应链为例说明复杂事件处理中间件在实际中的应用，阐述了在实时 供应链中涉及的复杂事件处理，给出了场景模型的实现，并进行了实验仿真和分析。 本论文各章节内容安排如下： 第一章介绍了课题研究的背景和意义，概述了r f i d 中间件技术，从而引出本 文的主要研究内容。 第二章概述了复杂事件处理技术，介绍了其层次模型，分析了国内外研究现状。 第三章介绍了国外r f i d 中间件优缺点，论述了复杂事件处理中间件系统架构 和功能，并对各层的设计作了详细的讲述。 第四章以实时供应链为例说明r f i d 复杂事件处理技术在实际中的应用，阐述了 在实时供应链中涉及的复杂事件处理，给出了场景模型的实现，并进行了实验仿真 和分析。 1 4 本章小结 在本章中，首先讨论了课题研究的背景和研究意义，然后介绍了r f i d 中间件， 包括系统组成、体系结构和研究现状，最后论述了本论文的主要研究内容及论文的 结构安排。 8 第二章复杂事件处理 2 1 基本概念 第二章复杂事件处理 事件( e v e n t ) 可以看作是在现实世界或系统中可观察到的状态改变。例如下一笔 订单、r f i d 传感器扫描物件的上报信息。在事件驱动架构中包含了两个部份，事 件产生者、事件消费者。事件产生者发布信息给管理者，而事件消费者则向管理者 订阅信息，事件则触发了下一个事件或是服务( s e r v i c e ) ，当某个事件发生时，系统 及做出相对应的动作。 复杂事件处理( c o m p l e xe v e n tp r o c e s s i n g ) 以事件驱动( e v e n td r i v e n ) 的观点来处 理信息系统中产生的海量数据，可用于检测系统中的异常行为或者感兴趣的行为模 式，预测未来事件等，是一种处理信息的新技术。事件可以是已经发生或者正在发 生的任何事物。事件可以来自于真实世界或者虚拟世界，例如飞机降落、火车开车、 r f i d 读写器收发数据、数据库访问、网络服务等。从简单事件到复杂事件处理的 直观示意图如图2 1 所示： c o m p l e x e v e n tl e v e l s i m p l ee v e n tl e v e l 图2 1 复杂事件处理示意图 f i g 2 - ld i a g r a mo fc o m p l e xe v e n tp r o c e s s i n g 复杂事件处理能够检测事件间复杂的关系，为用户提供实时、可靠、有价值的 高级事件信息。通过对原始事件数据进行智能识别、模式匹配、关联分析等智能推 9 广东工业大学硕士学位论文 理手段，利用事件之间的因果关系和层次关系为企业决策提供可靠的依据，增强企 业应对变更的柔性。 2 2 复杂事件处理层次模型 复杂事件处理关键在于如何高效地将海量原始事件复合成为对上层应用有意 义、包含高级语义信息的复杂事件。复杂事件处理过程可划分为如下几个层次： 1 事件清洗 由于感知设备的特性，导致数据流中必然存在漏读、多读、脏读数据，因此复 杂事件处理引擎需要对这些不准确的数据进行清洗，减少噪音数据的产生，从而大 大提高数据采集的质量，向企业应用程序提供可靠的数据。 2 事件压缩 大规模应用服务器的部署将产生惊人的海量数据。目前，通用r f i d 读写器每 秒可以产生1 5 0 3 0 0 个标签数据。假如在一个应用服务器中部署2 0 0 个读写器，每 条数据占1 0b y t e ，则每秒产生3 6 万条数据，每天产生3 0 6 0g b 数据，需要处理 的数据量非常庞大，因此需要一种高效的事件压缩算法。 3 事件检测 原始事件仅仅能够反映事件发生的事实，虽然它也能够提供许多跟事件解读过 程有关的细节信息，但是这些内容与后台业务系统中定义的事件层次仍然存在着很 大的差距，无法表达一个完整的业务含义，因此不能满足上层企业应用的需求。复 杂事件处理过程的核心问题就是事件检测，将一系列原始事件通过检测，聚集等操 作之后复合成更为高级的复杂事件。 4 事件查询语言 传统的数据处理是将数据按照关系型数据记录集合的方式存储到介质中，然后 运用结构化查询语言进行查询处理。然而由于事件流数据具有海量性、连续性、和 实时性的特点决定了传统数据结构化查询语言无法解决事件流数据带来的挑战，需 要建立一种专门针对事件流处理的复杂事件查询语言。用户通过定义事件检测与产 生规则、事件触发条件，返回结果格式等来查询订阅事件。 1 0 第二章复杂事件处理 2 3r f i d 复杂事件处理 基于r f i d 技术【2 3 】的应用已经从产品生产、运输、存储、销售发展到售后服务 等领域，逐步形成基于r f i d 技术的无线传感器网络( w s n ) 及物联网，r f i d 技术将 推动全面的智能化管理【2 4 1 。在r f i d 应用中，标签数据具有如下特点： 1 数据格式异构性，标签读取的漏读、重复读造成数据不确定性。 2 事件的时间属性及事件发生轨迹的时空相关性f 2 5 1 。如r f i d 读写器在离散时 间点读取被观测对象的标签，产生数据中包含观察时刻，对象位置及状态等信息。 对数据需要关联处理以支持跟踪和监控，如物品先经过仓库入口后到达货架表明该 物品入库，而先经过货架后经过仓库出口则表明该物品出库。 3 事件的语义信息。被检测的对象具有上下文背景信息，如r f i d 标签内仅包 含有物体的e p c i 2 6 】编号，与该e p