一種組態(tài)化的RFID應(yīng)用部署仿真設(shè)計(jì)

1 引言

　　RFID（Radio Frequency Identification）也稱射頻識(shí)別技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)的物品跟蹤與信息共享，并大幅提高管理與運(yùn)作效率，降低成本。目前RFID 應(yīng)用軟件多數(shù)都是圍繞中間件或讀寫(xiě)器進(jìn)行設(shè)計(jì)[3]，本文提出并初步實(shí)現(xiàn)了面向RFID 應(yīng)用部署的可視化仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用組態(tài)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，仿真運(yùn)行基于標(biāo)簽事件驅(qū)動(dòng)，并在RFID 測(cè)試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了虛擬設(shè)備仿真算法，可以幫助用戶針對(duì)具體RFID 應(yīng)用部署場(chǎng)景建立直觀準(zhǔn)確的應(yīng)用模型系統(tǒng)。通過(guò)將應(yīng)用場(chǎng)景內(nèi)各種實(shí)物和RFID 設(shè)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(cè)試RFID 部署方案在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)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(yīng)用開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支持。

　　2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與流程設(shè)計(jì)

　　2.1 體系框架

　　如圖1 所示，系統(tǒng)主要由用戶界面模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、虛擬設(shè)備模塊以及RFID 測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)和本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)五部分組成，它們之間接口獨(dú)立，相互協(xié)調(diào)工作，共享信息。在該體系架構(gòu)中，用戶界面模塊是系統(tǒng)的用戶接口，負(fù)責(zé)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，用戶根據(jù)具體RFID 應(yīng)用場(chǎng)景和業(yè)務(wù)需求自定義部署系統(tǒng)，配置界面調(diào)用虛擬設(shè)備模塊的各種虛擬設(shè)備屬性和配置參數(shù)供用戶修改，其中用到的各種參數(shù)均從RFID 測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)中下載。虛擬設(shè)備模塊對(duì)仿真系統(tǒng)中的虛擬標(biāo)簽和虛擬讀寫(xiě)器進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)時(shí)接收運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的各種原始數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果提交數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行二次數(shù)據(jù)處理（如業(yè)務(wù)規(guī)則事件觸發(fā)），所有結(jié)果數(shù)據(jù)保存在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)將部分?jǐn)?shù)據(jù)返回至用戶界面模塊。這里需要提到的是設(shè)備驅(qū)動(dòng)子模塊，該模塊統(tǒng)一封裝常用RFID 設(shè)備廠商驅(qū)動(dòng)并提供EPC Global 規(guī)定的讀寫(xiě)器標(biāo)準(zhǔn)接口，目的是在必要時(shí)連接RFID 實(shí)物設(shè)備對(duì)仿真系統(tǒng)某些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行校正[6]，使總體仿真結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。RFID 測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)作為整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源實(shí)時(shí)保持更新，它可以存儲(chǔ)在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中，也可以保存在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中，供仿真系統(tǒng)下載和調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)，程序代碼通過(guò)JDBC 技術(shù)來(lái)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　圖1 RFID 部署仿真系統(tǒng)體系架構(gòu)模型

　　2.2 RFID 測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)

　　為了使系統(tǒng)的仿真結(jié)果準(zhǔn)確可靠，所有虛擬設(shè)備配置參數(shù)和后臺(tái)仿真算法的數(shù)據(jù)源均由RFID 測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)提供，該數(shù)據(jù)庫(kù)為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，主要包括讀寫(xiě)器參數(shù)表、讀寫(xiě)器配置表、標(biāo)簽-距離表、標(biāo)簽-速度表、標(biāo)簽-角度表、標(biāo)簽-高度表、標(biāo)簽-介質(zhì)表、標(biāo)簽-數(shù)量表、標(biāo)簽-溫度表、標(biāo)簽-濕度表等數(shù)據(jù)表格，各項(xiàng)數(shù)據(jù)表格內(nèi)的測(cè)試數(shù)據(jù)均在實(shí)驗(yàn)室模擬環(huán)境測(cè)試得出。

　　2.3 動(dòng)態(tài)仿真流程

　　系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真流程如圖 2 所示，仿真系統(tǒng)運(yùn)行之前首先載入RFID 測(cè)試數(shù)據(jù)，用戶根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求自定義應(yīng)用部署系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)將各項(xiàng)配置轉(zhuǎn)化為具體參數(shù)并保存，供系統(tǒng)仿真運(yùn)行時(shí)調(diào)用。這里的運(yùn)行態(tài)基于事件驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，利用多線程并行實(shí)現(xiàn)，每個(gè)線程中仿真模擬一個(gè)或多個(gè)虛擬標(biāo)簽，若虛擬標(biāo)簽觸發(fā)虛擬讀寫(xiě)器成功，則根據(jù)用戶自定義業(yè)務(wù)邏輯規(guī)則尋找對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽事件，保存至本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)并實(shí)時(shí)顯示在系統(tǒng)界面中。當(dāng)所有線程的標(biāo)簽事件觸發(fā)完畢時(shí)，仿真系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)束，此時(shí)所有仿真運(yùn)行數(shù)據(jù)均保存在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中，部分?jǐn)?shù)據(jù)同時(shí)顯示在系統(tǒng)界面內(nèi)供用戶查詢。最后啟動(dòng)數(shù)據(jù)分析挖掘模塊，根據(jù)自定義統(tǒng)計(jì)規(guī)則和數(shù)據(jù)挖掘算法對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理歸納，統(tǒng)計(jì)仿真系統(tǒng)的靜態(tài)負(fù)載、動(dòng)態(tài)負(fù)載、流程瓶頸等指標(biāo)，同時(shí)自動(dòng)生成相應(yīng)的咨詢建議供用戶參考[6]，以文字和圖表的形式反饋至系統(tǒng)界面。

　　圖2 系統(tǒng)仿真流程