一種基於Agent的RFID中間件及其設備管理方法

2023-10-08 09:55:29 2

專利名稱：一種基於Agent的RFID中間件及其設備管理方法
技術領域：
本發明屬於RFID中間件技術領域，特別是涉及一種基於Agent的RFID中
間件及其設備管理方法。
背景技術：
RFID中間件是RFID系統運作的中樞，對RFID技術的推廣和應用起著至 關重要的作用。RFID中間件扮演RFID標籤和應用程式之間的中介角色，從應 用程序端使用RFID中間件所提供的一組通用應用程式接口(API)，即能連到 RFID閱讀器，讀取RFID標籤數據。即使存儲RFID標籤信息的資料庫軟體或 後端應用程式增加或改由其他軟體取代，或者RFID讀卡器種類變更等情況發生 時，應用端不需修改也能處理，省去了多對多連接的維護複雜性問題。
設備管理是RFID中間件不可或缺的部分。RFID讀卡器設備檢測附屬在物 品上的標籤信息，發送給中間件處理後供後端應用程式使用。設備的工作效率、 設備採集的標籤數據的準確性將影響整個RFID應用系統的穩定性，因此設備管 理是RFID系統中非常重要的一環。在實際應用中，RFID中間件需要管理不同 類型的RFID設備，如果RFID中間件和多樣的異構設備進行直接通信，勢必增 加系統開發的難度，使系統不易擴展和維護。
目前，國內外關於RFID中間件的設備管理方法的研究更多的是在 EPCglobal提出的設備管理協議的基礎上進行的，在採用Agent技術實現RFID 中間件的設備管理方面研究較少。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提出一種基於Agent的RFID中間件。
本發明的另一目的在於根據該中間件提供一種設備管理方法。 通過本發明的中間件及設備管理方法，降低設備的分布性和異構性對RFID 中間件實施設備管理帶來的困難，提高設備管理的效率和靈活性。 為實現上述目的，採用的技術方案如下
一種基於Agent的RFID中間件，包括控制層和代理層，所述中間件設置有 控制代理和設備代理，所述控制代理位於控制層中，所述設備代理位於代理層 中，設備代理與設備層的物理設備一一對應，且每個設備代理均與控制代理連 接。
控制代理是RPID中間件設備管理的核心，負責控制設備管理體系的運作， 它發送指令給設備代理，處理設備代理反饋的信息，進行分析與決策，協調多 個設備代理的工作。設備代理是設備管理任務的具體實施者，它位於RFID中間 件架構的底層，與物理設備一一對應，作為物理設備的代理，接收和響應控制 代理的指令。
所述設備代理由四個相互協作的模塊組成，分別是配置模塊、監控模塊、 消息模塊和數據管理模塊。
為了實現發明目的二，採用的技術方案如下
一種基於Agent的RFID中間件設備管理方法，採用控制代理作為RFID中 間件設備管理的核心，其負責控制設備管理的運作，包括發送指令給設備代理， 處理設備代理反饋的信息，進行分析與決策，協調多個設備代理的工作，並採
用設備代理作為設備管理的具體實施，其位於RFID中間件架構的底層，與物理 設備一一對應，作為物理設備的代理，接收和響應控制代理的指令。
本發明的設備管理方法包括四個獨立的功能步驟，包括設備分組管理、設 備遠程配置、設備狀態監控以及動態作業調度操作步驟。
所述設備分組管理具體根據物理設備的類型，設備所屬的區域，結合應用 的需求，將與物理設備相對應的設備代理按照邏輯意義進行分組，使控制代理 能夠發送統一的指令，控制一組設備的行為。
所述設備遠程配置具體由控制代理根據設備代理提供的設備操作接口，遠 程發送指令，由遠端的設備代理響應指令，執行實際的配置任務。
所述設備狀態監控具體由控制代理髮送指令，選擇設備監控的模式，包括 監聽模式以及同歩査詢模式，對設備進行實時的狀態監控，在監聽模式中，設 備代理只監聽其關注的設備狀態變更事件，並及時反饋給控制代理，而在同步 查詢模式中，由控制代理主動發送查詢指令，了解設備的運行狀態。
所述動態作業調度通過對設備運行數據的統計分析，了解設備的運作狀況 和負載情況，及時變更作業調度計劃，使各個設備處於最佳的工作狀態。
所述動態作業調度由控制代理和設備代理共同完成，每一個設備代理收集 設備的實時運行數據以及設備讀取的標籤數據等信息，並發送給控制代理，控 制代理根據多個設備代理返回的數據進行統計分析之後，作出作業調度的計劃， 發送指令給各個設備代理，改變設備的運行參數，從而改變設備的行為，使設 備處於合適的運行狀態。
本發明為基於Agent技術的RFID中間件及其設備管理方法，解決了現有中 間件存在的問題，通過引入了兩層代理機制，在RFID中間件中設計控制代理和
設備代理，由設備代理直接管理異構設備，控制代理協調多個設備代理的運作， 實現了管理複雜的異構設備的任務。


圖1為基於Agent的RFID中間件設備管理架構示意圖； 圖2為設備代理的內部結構圖3為設備分組管理的示意圖； 圖4為設備遠程配置的流程圖； 圖5為設備狀態監控的流程圖6為動態作業調度的示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做進一步的說明。
附圖1是本發明提出的一種基於Agent的RFID中間件設備管理方法的架構 圖。如圖所示，本發明提出的設備管理架構由三層組成，分別是控制層，代理 層和設備層。該架構中引入了兩種代理(Agent)實體，即控制代理和設備代理。 控制代理位於RFID中間件的控制層中，是設備管理體系的中樞，管理所有設備 代理的運作，維護設備代理的生命周期。控制代理負責向設備代理髮送控制指 令，接收、分析設備代理反饋的信息，並作出相應的決策。控制代理的主要職 責是協調多個設備代理的工作，完成設備分組管理、設備遠程配置，容錯處理 和動態作業調度的操作。代理層位於RFID中間件架構的底層，該層的設備代理 與物理設備一一對應，它處於RFID中間件和物理設備之間，作為兩者溝通的紐 帶，負責執行控制代理的指令，並反饋設備運作狀況給控制代理。設備代理按 照其所管理的設備類型的不同可分為閱讀器代理(ReaderAgent)、感應器代理
(SensorAgent)等。設備層中包括各種類型的RFID設備，如RFID讀卡器、RFID
印表機和感應器等，其行為由代理層中的設備代理控制。
附圖2是設備代理的內部結構圖。設備代理由四個模塊組成，分別是配置 模塊、監控模塊、消息模塊和數據管理模塊。其中，配置模塊負責執行設備配 置指令，它根據設備代理對應的物理設備所提供的操作功能，抽象出一套設備 操作接口，使得控制代理可以發送與設備無關的指令，對各種設備進行配置； 監控模塊負責監控設備的運行狀態，實時收集設備的運行數據，以便控制代理 了解設備的運行情況；消息模塊負責通信信息的封裝和解析，由於控制代理和 設備代理通信時採用XML格式的消息，因此在發送端，需要將指令封裝成XML 消息發送出去，在接收端，需要對消息進行解析，識別出其中包含的指令；數 據管理模塊完成基本的數據管理功能，如簡單的標籤過濾，標籤事件的平滑， 數據採集數據的統計等，從而減少傳輸給控制層的信息量，降低網絡負擔。以 上所述各個模塊各司其職，互相協作，共同完成多項設備管理的任務，包括接 收控制代理髮送的控制指令，對設備實施配置和控制操作；實時監控設備的運 行狀態，及時反饋設備異常信息；對數據進行基本的處理。
附圖3是設備分組管理的示意圖。設備分組管理功能由控制代理和設備代 理配合完成。控制代理提供了一種目錄服務，可以記錄其所管轄的設備代理的 基本信息。每一個設備代理將它所管理的物理設備的信息，如設備的類型、設 備所部署的區域，或者其他信息在控制代理中註冊。控制代理保存並維護設備 代理註冊的信息，可以根據應用需求査詢它所管理的所有設備。在分組管理的 實現中，控制代理以一組設備具有的共同特徵為條件，如設備的類型或者設備 所處區域等，從目錄服務中執行查詢操作，就可以找到同一類型或者部署在同
一個區域的一組設備，向對應的一組設備代理髮送控制指令就可以對設備實施 統一的控制，改變一組設備的行為。這種功能對RFID系統非常實用，比如要對 某種類型的讀卡器的運行參數值進行更改，或者關閉某個區域中的讀卡器設備等，通過分組管理功能可以非常方便地實現。如附圖3中，可以按照不同的準 則進行邏輯分組，如與設備A對應的設備代理1和設備代理2分為一組，設備 C對應的設備代理4和設備代理5分為一組，處於區域M的所有設備分為一組， 處於區域N的所有設備分為一組，等等。附圖4是實現設備遠程配置的流程圖。設備的配置管理是設備管理體系的 基本組成部分。本發明提出的設備管理方法能實現設備的遠程配置管理，關鍵 在於代理層的設備代理向上層提供了統一的設備操作接口。由於RFID中間件在 不同的應用場景中需要管理眾多不同類型的設備，而這些設備產商提供的設備 編程接口形式各異，大大增加了系統開發和集成的複雜度。本發明中引入的設 備代理解決了這個問題，它向中間件上層模塊屏蔽了底層設備操作接口的多樣 性和差異性，根據主流RFID設備所提供的功能抽象出一套設備操作接口集合。 設備代理的引入，使RFID中間件的核心模塊不必直接控制底層的異構設備，而 是將設備管理的任務委託給底層的設備代理執行，簡化了設備的配置，提高了 設備管理的效率。此外，為實現設備的遠程配置，本方法在設備代理與控制代理之間採用了 基於XML消息的通信方式，使指令的發送和接收具有平臺獨立性。上述條件使設備配置管理可以遠程實現，並且RFID系統的部署也非常靈 活。每個設備代理與一個物理設備對應，實現一對一的管理。設備代理分布在 和物理設備直接相連的主機中，並和部署在中央伺服器的控制代理進行通信。 設備代理接收控制代理對設備的配置和管理指令，解析指令後調用相應的設備 操作接口對設備進行配置。因此，只需要通過中央伺服器的控制代理向遠程主 機中的設備代理髮出指令，無須人工幹預遠程的主機和設備，就可以對設備實 施配置管理。 一個典型的設備配置流程說明如下步驟l: RFID中間件為把讀卡器A和B的讀取模式設置成Auto模式，由 控制代理根據設備代理定義的設備操作接口 setAutoReadMode(true)，向設備代 理A和B發出指令；步驟2:該指令以XML消息流的方式通過網絡連接發送給相應的設備代理 A和B;步驟3:設備代理A和B接收到XML消息後，通過消息模塊解析消息，識 別出該指令為setAutoReadMode(true);步驟4:設備代理A和B分別通過配置模塊調用對應物理設備特定的操作 接口，比如setReadMode(RFID—AUTO)和enableAutoReadMode(true)，設置讀卡 器的讀取模式；步驟5:設備代理A和B分別根據配置模塊返回的操作結果，生成回覆信 息，該信息經過消息模塊的封裝以XML消息流的方式返回給控制代理；步驟6:控制代理接收到回復消息之後，解析消息，檢查配置的結果，並採 取相應的操作。至此， 一個簡單的設備配置流程結束。附圖5是設備狀態監控的流程圖。設備代理通過監控模塊監測物理設備的 運行狀態，及時應對設備異常情況，保證設備持久穩定地運行。在設備監控的 實現中，採用了兩種模式， 一種是監聽者模式，另一種是同步查詢模式。設備
代理的監控模塊負責監測設備的實時運行狀態，收集並統計相關的數據，如讀 卡器設備累計讀取的標籤數目，讀卡器天線的功率，最近一次發送報表的時間 等反映設備健康狀態的信息。在監聽者模式中，設備代理根據應用的需求，訂 閱其關注的設備狀態變更事件，當監控模塊檢測到相應的事件發生時，立即通 知設備代理。如果設備代理無法處理該事件，它將向控制代理髮出告警信息， 由控制代理作進一步的處理。在同步査詢模式中，由控制代理髮出査詢設備狀 態的指令，設備代理對這些指令作出響應，返回監控模塊收集的相關數據，使 中間件了解設備的健康狀況。在設備監控的基礎上，可以實施容錯處理。在監 控過程中，如果發生設備故障或其他異常情況導致通信連接失敗，設備代理立 即嘗試重新與設備建立連接，如果經過多次嘗試仍然無法解決，則將該異常情 況記錄在日誌中，同時向控制代理髮出告警信息，請求控制代理作進一步的處 理。如果系統部署了備用設備，設備代理可以與備用設備建立連接，並立即啟 用，替代原有設備繼續工作，從而減少設備異常帶來的損失，增強了RFID中間件和RFID系統的健壯性。附圖6是動態作業調度的示意圖。通過控制代理與多個設備代理的協同工 作，可'以動態地對設備進行作業調度，提高設備的工作效率和系統的總體性能。 在RFID應用中，需要在多個區域部署讀卡器，比如在倉儲管理應用中在倉庫入 口和出口部署RFID讀卡器，監控各個關鍵區域的運行情況，根據預定的流程， 貼著標籤的物品將按一定的路線依次經過各個區域的讀卡器，因此每個讀卡器 讀取到標籤的時間和單位時間內讀取標籤的數量受流程的影響具有一定的差 異。如果讀卡器設備一直處於忙狀態，頻繁地檢測其監控範圍內的標籤，將會 消耗大量資源。本發明提出的動態作業調度方法解決了這個問題，利用多個設
備代理之間的協同工作，可以動態地對讀卡器設備進行作業調度，為部署在不 同區域的讀卡器設置最合適的工作時間和讀取頻率，以優化資源的配置。該方 法的具體實現描述如下1) 設應用場景中一共部署N個讀卡器設備，按先後順序標記為Reader, i二l,2,…N， 與Readeri對應的設備代理標記為DeviceAgent;。2) 系統運行時，DeviceAgenti統計Reader;讀取的標籤信息，包括每個標籤 讀取的時間，相鄰兩個標籤到達當前讀卡器的平均時間間隔(記為Ti)，並將這些 信息周期性地發送給其下一個結點的設備代理。3) DeviceAgenti接收到DeviceAgentw發送的統計信息之後，與它自己的統 計信息進行比較，計算標籤從Reader到Read印所經過的平均時間TSi4) 根據統計數據，制定作業計劃，變更讀卡器的運行參數，對讀卡器的運 作進行適當的調度。如本例所述，將Reader;的讀取頻率(Read Cycle Frequency) 設置為Ti，使Read印每隔Ti時間啟動一次讀周期，檢測標籤。當Reader;檢測 到一個標籤時，由對應的DeviceAgenti發送通知信息給DeviceAgenti+1 ， DeviceAgentw接收到通知信息後，設置定時器，在時間間隔後驅動Readeri+1 執行讀操作。5) 重複步驟2-4，直到系統關閉。通過對讀卡器設備實施動態作業調度，可以調節讀卡器的讀取頻率，使讀 卡器在忙狀態和空閒狀態之間合理切換，在合適的時間對進入其讀取範圍的標 籤進行檢測，從而避免讀卡器在沒有標籤進入其讀取範圍的時段一直處於忙狀 態，合理地減少設備的工作負載。
權利要求
1、一種基於Agent的RFID中間件，包括控制層和代理層，其特徵在於所述中間件設置有控制代理和設備代理，所述控制代理位於控制層中，所述設備代理位於代理層中，設備代理與設備層的物理設備一一對應，且每個設備代理均與控制代理連接。
2、 根據權利要求l所述的基於Agent的RFID中間件，其特徵在於所述設 備代理由四個相互協作的模塊組成，分別是配置模塊、監控模塊、消息模塊和 數據管理模塊。
3、 一種採用權利要求2所述中間件的設備管理方法，其特徵在於採用控制 代理作為RFID中間件設備管理的核心，其負責控制設備管理的運作，包括發送 指令給設備代理，處理設備代理反饋的信息，進行分析與決策，協調多個設備 代理的工作，並採用設備代理作為設備管理的具體實施，其位於RFID中間件架 構的底層，與物理設備一一對應，作為物理設備的代理，接收和響應控制代理 的指令。
4、 根據權利要求3所述的設備管理方法，其特徵在於包括有設備分組管理 操作，所述設備分組管理具體根據物理設備的類型，設備所屬的區域，結合應 用的需求，將與物理設備相對應的設備代理按照邏輯意義進行分組，使控制代 理能夠發送統一的指令，控制一組設備的行為。
5、 根據權利要求3所述的設備管理方法，其特徵在於包括有設備遠程配置 操作，所述設備遠程配置具體由控制代理根據設備代理提供的設備操作接口 ， 遠程發送指令，由遠端的設備代理響應指令，執行實際的配置任務。
6、 根據權利要求3所述的設備管理方法，其特徵在於包括有設備狀態監控操作，所述設備狀態監控具體由控制代理髮送指令，選擇設備監控的模式，包 括監聽模式以及同步査詢模式，對設備進行實時的狀態監控，在監聽模式中， 設備代理只監聽其關注的設備狀態變更事件，並及時反饋給控制代理，而在同 步查詢模式中，由控制代理主動發送查詢指令，了解設備的運行狀態。
7、 根據權利要求3所述的設備管理方法，其特徵在於包括有動態作業調度 操作，所述動態作業調度通過對設備運行數據的統計分析，了解設備的運作狀 況和負載情況，及時變更作業調度計劃，使各個設備處於最佳的工作狀態。
8、 根據權利要求7所述的設備管理方法，其特徵在於所述動態作業調度由控制代理和設備代理共同完成，每一個設備代理收集設備的實時運行數據以及 設備讀取的標籤數據等信息，並發送給控制代理，控制代理根據多個設備代理 返回的數據進行統計分析之後，作出作業調度的計劃，發送指令給各個設備代 理，改變設備的運行參數，從而改變設備的行為，使設備處於合適的運行狀態。
全文摘要
本發明提供一種基於Agent的RFID中間件及其設備管理方法，包括控制層和代理層，其特徵在於所述中間件設置有控制代理和設備代理，所述控制代理位於控制層中，所述設備代理位於代理層中，設備代理與設備層的物理設備一一對應，且每個設備代理均與控制代理連接。本發明為基於Agent技術的RFID中間件及其設備管理方法，解決了現有中間件存在的問題，通過引入了兩層代理機制，在RFID中間件中設計控制代理和設備代理，由設備代理直接管理異構設備，控制代理協調多個設備代理的運作，實現了管理複雜的異構設備的任務。
文檔編號G06K17/00GK101398906SQ20081019906
公開日2009年4月1日 申請日期2008年10月10日 優先權日2008年10月10日
發明者劉發貴, 劉澤浩, 揭育柱, 愷 林, 林躍東 申請人:華南理工大學