一種組態(tài)化的RFID應用部署仿真設計

1 引言

　　RFID（Radio Frequency Identification）也稱(chēng)射頻識別技術(shù)，可實(shí)現更大范圍內的物品跟蹤與信息共享，并大幅提高管理與運作效率，降低成本。目前RFID 應用軟件多數都是圍繞中間件或讀寫(xiě)器進(jìn)行設計[3]，本文提出并初步實(shí)現了面向RFID 應用部署的可視化仿真系統。該系統利用組態(tài)技術(shù)實(shí)現，仿真運行基于標簽事件驅動(dòng)，并在RFID 測試數據的統計分析基礎上設計了虛擬設備仿真算法，可以幫助用戶(hù)針對具體RFID 應用部署場(chǎng)景建立直觀(guān)準確的應用模型系統。通過(guò)將應用場(chǎng)景內各種實(shí)物和RFID 設備等部署單元抽象為仿真模型，模擬其工作特性和相互關(guān)系[1]，來(lái)分析測試RFID 部署方案在實(shí)際應用中出現的主要問(wèn)題和影響因素，進(jìn)而提出科學(xué)合理的解決方案，為進(jìn)行實(shí)際應用開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支持。

　　2 系統結構與流程設計

　　2.1 體系框架

　　如圖1 所示，系統主要由用戶(hù)界面模塊、數據處理模塊、虛擬設備模塊以及RFID 測試數據庫和本地數據庫五部分組成，它們之間接口獨立，相互協(xié)調工作，共享信息。在該體系架構中，用戶(hù)界面模塊是系統的用戶(hù)接口，負責顯示各種界面控件、部署效果以及動(dòng)態(tài)仿真動(dòng)畫(huà)等，用戶(hù)根據具體RFID 應用場(chǎng)景和業(yè)務(wù)需求自定義部署系統，配置界面調用虛擬設備模塊的各種虛擬設備屬性和配置參數供用戶(hù)修改，其中用到的各種參數均從RFID 測試數據庫中下載。虛擬設備模塊對仿真系統中的虛擬標簽和虛擬讀寫(xiě)器進(jìn)行統一管理，實(shí)時(shí)接收運行過(guò)程中產(chǎn)生的各種原始數據進(jìn)行相關(guān)計算，將計算結果提交數據處理模塊進(jìn)行二次數據處理（如業(yè)務(wù)規則事件觸發(fā)），所有結果數據保存在本地數據庫中，同時(shí)將部分數據返回至用戶(hù)界面模塊。這里需要提到的是設備驅動(dòng)子模塊，該模塊統一封裝常用RFID 設備廠(chǎng)商驅動(dòng)并提供EPC Global 規定的讀寫(xiě)器標準接口，目的是在必要時(shí)連接RFID 實(shí)物設備對仿真系統某些關(guān)鍵節點(diǎn)進(jìn)行校正[6]，使總體仿真結果更加準確可靠。RFID 測試數據庫作為整個(gè)系統的數據源實(shí)時(shí)保持更新，它可以存儲在服務(wù)器數據庫中，也可以保存在本地數據庫中，供仿真系統下載和調用相關(guān)數據，程序代碼通過(guò)JDBC 技術(shù)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)數據庫。

　　圖1 RFID 部署仿真系統體系架構模型

　　2.2 RFID 測試數據庫

　　為了使系統的仿真結果準確可靠，所有虛擬設備配置參數和后臺仿真算法的數據源均由RFID 測試數據庫提供，該數據庫為關(guān)系型數據庫，主要包括讀寫(xiě)器參數表、讀寫(xiě)器配置表、標簽-距離表、標簽-速度表、標簽-角度表、標簽-高度表、標簽-介質(zhì)表、標簽-數量表、標簽-溫度表、標簽-濕度表等數據表格，各項數據表格內的測試數據均在實(shí)驗室模擬環(huán)境測試得出。

　　2.3 動(dòng)態(tài)仿真流程

　　系統動(dòng)態(tài)仿真流程如圖 2 所示，仿真系統運行之前首先載入RFID 測試數據，用戶(hù)根據實(shí)際應用需求自定義應用部署系統，系統自動(dòng)將各項配置轉化為具體參數并保存，供系統仿真運行時(shí)調用。這里的運行態(tài)基于事件驅動(dòng)設計，利用多線(xiàn)程并行實(shí)現，每個(gè)線(xiàn)程中仿真模擬一個(gè)或多個(gè)虛擬標簽，若虛擬標簽觸發(fā)虛擬讀寫(xiě)器成功，則根據用戶(hù)自定義業(yè)務(wù)邏輯規則尋找對應的標簽事件，保存至本地數據庫并實(shí)時(shí)顯示在系統界面中。當所有線(xiàn)程的標簽事件觸發(fā)完畢時(shí)，仿真系統運行結束，此時(shí)所有仿真運行數據均保存在本地數據庫中，部分數據同時(shí)顯示在系統界面內供用戶(hù)查詢(xún)。最后啟動(dòng)數據分析挖掘模塊，根據自定義統計規則和數據挖掘算法對本地數據庫中的相關(guān)數據進(jìn)行整理歸納，統計仿真系統的靜態(tài)負載、動(dòng)態(tài)負載、流程瓶頸等指標，同時(shí)自動(dòng)生成相應的咨詢(xún)建議供用戶(hù)參考[6]，以文字和圖表的形式反饋至系統界面。

　　圖2 系統仿真流程