CN101398906A

CN101398906A - 一种基于Agent的RFID中间件及其设备管理方法

Info

Publication number: CN101398906A
Application number: CNA2008101990658A
Authority: CN
Inventors: 刘发贵; 刘泽浩; 揭育柱; 林跃东; 林恺
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2009-04-01

Abstract

本发明提供一种基于Agent的RFID中间件及其设备管理方法，包括控制层和代理层，其特征在于所述中间件设置有控制代理和设备代理，所述控制代理位于控制层中，所述设备代理位于代理层中，设备代理与设备层的物理设备一一对应，且每个设备代理均与控制代理连接。本发明为基于Agent技术的RFID中间件及其设备管理方法，解决了现有中间件存在的问题，通过引入了两层代理机制，在RFID中间件中设计控制代理和设备代理，由设备代理直接管理异构设备，控制代理协调多个设备代理的运作，实现了管理复杂的异构设备的任务。

Description

一种基于Agent的RFID中间件及其设备管理方法

技术领域

本发明属于RFID中间件技术领域，特别是涉及一种基于Agent的RFID中间件及其设备管理方法。

技术背景

RFID中间件是RFID系统运作的中枢，对RFID技术的推广和应用起着至关重要的作用。RFID中间件扮演RFID标签和应用程序之间的中介角色，从应用程序端使用RFID中间件所提供的一组通用应用程序接口(API)，即能连到RFID阅读器，读取RFID标签数据。即使存储RFID标签信息的数据库软件或后端应用程序增加或改由其他软件取代，或者RFID读卡器种类变更等情况发生时，应用端不需修改也能处理，省去了多对多连接的维护复杂性问题。

设备管理是RFID中间件不可或缺的部分。RFID读卡器设备检测附属在物品上的标签信息，发送给中间件处理后供后端应用程序使用。设备的工作效率、设备采集的标签数据的准确性将影响整个RFID应用系统的稳定性，因此设备管理是RFID系统中非常重要的一环。在实际应用中，RFID中间件需要管理不同类型的RFID设备，如果RFID中间件和多样的异构设备进行直接通信，势必增加系统开发的难度，使系统不易扩展和维护。

目前，国内外关于RFID中间件的设备管理方法的研究更多的是在EPCglobal提出的设备管理协议的基础上进行的，在采用Agent技术实现RFID中间件的设备管理方面研究较少。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于Agent的RFID中间件。

本发明的另一目的在于根据该中间件提供一种设备管理方法。

通过本发明的中间件及设备管理方法，降低设备的分布性和异构性对RFID中间件实施设备管理带来的困难，提高设备管理的效率和灵活性。

为实现上述目的，采用的技术方案如下：

一种基于Agent的RFID中间件，包括控制层和代理层，所述中间件设置有控制代理和设备代理，所述控制代理位于控制层中，所述设备代理位于代理层中，设备代理与设备层的物理设备一一对应，且每个设备代理均与控制代理连接。

控制代理是RFID中间件设备管理的核心，负责控制设备管理体系的运作，它发送指令给设备代理，处理设备代理反馈的信息，进行分析与决策，协调多个设备代理的工作。设备代理是设备管理任务的具体实施者，它位于RFID中间件架构的底层，与物理设备一一对应，作为物理设备的代理，接收和响应控制代理的指令。

所述设备代理由四个相互协作的模块组成，分别是配置模块、监控模块、消息模块和数据管理模块。

为了实现发明目的二，采用的技术方案如下：

一种基于Agent的RFID中间件设备管理方法，采用控制代理作为RFID中间件设备管理的核心，其负责控制设备管理的运作，包括发送指令给设备代理，处理设备代理反馈的信息，进行分析与决策，协调多个设备代理的工作，并采用设备代理作为设备管理的具体实施，其位于RFID中间件架构的底层，与物理设备一一对应，作为物理设备的代理，接收和响应控制代理的指令。

本发明的设备管理方法包括四个独立的功能步骤，包括设备分组管理、设备远程配置、设备状态监控以及动态作业调度操作步骤。

所述设备分组管理具体根据物理设备的类型，设备所属的区域，结合应用的需求，将与物理设备相对应的设备代理按照逻辑意义进行分组，使控制代理能够发送统一的指令，控制一组设备的行为。

所述设备远程配置具体由控制代理根据设备代理提供的设备操作接口，远程发送指令，由远端的设备代理响应指令，执行实际的配置任务。

所述设备状态监控具体由控制代理发送指令，选择设备监控的模式，包括监听模式以及同步查询模式，对设备进行实时的状态监控，在监听模式中，设备代理只监听其关注的设备状态变更事件，并及时反馈给控制代理，而在同步查询模式中，由控制代理主动发送查询指令，了解设备的运行状态。

所述动态作业调度通过对设备运行数据的统计分析，了解设备的运作状况和负载情况，及时变更作业调度计划，使各个设备处于最佳的工作状态。

所述动态作业调度由控制代理和设备代理共同完成，每一个设备代理收集设备的实时运行数据以及设备读取的标签数据等信息，并发送给控制代理，控制代理根据多个设备代理返回的数据进行统计分析之后，作出作业调度的计划，发送指令给各个设备代理，改变设备的运行参数，从而改变设备的行为，使设备处于合适的运行状态。

本发明为基于Agent技术的RFID中间件及其设备管理方法，解决了现有中间件存在的问题，通过引入了两层代理机制，在RFID中间件中设计控制代理和设备代理，由设备代理直接管理异构设备，控制代理协调多个设备代理的运作，实现了管理复杂的异构设备的任务。

附图说明

图1为基于Agent的RFID中间件设备管理架构示意图；

图2为设备代理的内部结构图；

图3为设备分组管理的示意图；

图4为设备远程配置的流程图；

图5为设备状态监控的流程图；

图6为动态作业调度的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

附图1是本发明提出的一种基于Agent的RFID中间件设备管理方法的架构图。如图所示，本发明提出的设备管理架构由三层组成，分别是控制层，代理层和设备层。该架构中引入了两种代理(Agent)实体，即控制代理和设备代理。控制代理位于RFID中间件的控制层中，是设备管理体系的中枢，管理所有设备代理的运作，维护设备代理的生命周期。控制代理负责向设备代理发送控制指令，接收、分析设备代理反馈的信息，并作出相应的决策。控制代理的主要职责是协调多个设备代理的工作，完成设备分组管理、设备远程配置，容错处理和动态作业调度的操作。代理层位于RFID中间件架构的底层，该层的设备代理与物理设备一一对应，它处于RFID中间件和物理设备之间，作为两者沟通的纽带，负责执行控制代理的指令，并反馈设备运作状况给控制代理。设备代理按照其所管理的设备类型的不同可分为阅读器代理(ReaderAgent)、感应器代理(SensorAgent)等。设备层中包括各种类型的RFID设备，如RFID读卡器、RFID打印机和感应器等，其行为由代理层中的设备代理控制。

附图2是设备代理的内部结构图。设备代理由四个模块组成，分别是配置模块、监控模块、消息模块和数据管理模块。其中，配置模块负责执行设备配置指令，它根据设备代理对应的物理设备所提供的操作功能，抽象出一套设备操作接口，使得控制代理可以发送与设备无关的指令，对各种设备进行配置；监控模块负责监控设备的运行状态，实时收集设备的运行数据，以便控制代理了解设备的运行情况；消息模块负责通信信息的封装和解析，由于控制代理和设备代理通信时采用XML格式的消息，因此在发送端，需要将指令封装成XML消息发送出去，在接收端，需要对消息进行解析，识别出其中包含的指令；数据管理模块完成基本的数据管理功能，如简单的标签过滤，标签事件的平滑，数据采集数据的统计等，从而减少传输给控制层的信息量，降低网络负担。以上所述各个模块各司其职，互相协作，共同完成多项设备管理的任务，包括接收控制代理发送的控制指令，对设备实施配置和控制操作；实时监控设备的运行状态，及时反馈设备异常信息；对数据进行基本的处理。

附图3是设备分组管理的示意图。设备分组管理功能由控制代理和设备代理配合完成。控制代理提供了一种目录服务，可以记录其所管辖的设备代理的基本信息。每一个设备代理将它所管理的物理设备的信息，如设备的类型、设备所部署的区域，或者其他信息在控制代理中注册。控制代理保存并维护设备代理注册的信息，可以根据应用需求查询它所管理的所有设备。在分组管理的实现中，控制代理以一组设备具有的共同特征为条件，如设备的类型或者设备所处区域等，从目录服务中执行查询操作，就可以找到同一类型或者部署在同一个区域的一组设备，向对应的一组设备代理发送控制指令就可以对设备实施统一的控制，改变一组设备的行为。这种功能对RFID系统非常实用，比如要对某种类型的读卡器的运行参数值进行更改，或者关闭某个区域中的读卡器设备等，通过分组管理功能可以非常方便地实现。如附图3中，可以按照不同的准则进行逻辑分组，如与设备A对应的设备代理1和设备代理2分为一组，设备C对应的设备代理4和设备代理5分为一组，处于区域M的所有设备分为一组，处于区域N的所有设备分为一组，等等。

附图4是实现设备远程配置的流程图。设备的配置管理是设备管理体系的基本组成部分。本发明提出的设备管理方法能实现设备的远程配置管理，关键在于代理层的设备代理向上层提供了统一的设备操作接口。由于RFID中间件在不同的应用场景中需要管理众多不同类型的设备，而这些设备产商提供的设备编程接口形式各异，大大增加了系统开发和集成的复杂度。本发明中引入的设备代理解决了这个问题，它向中间件上层模块屏蔽了底层设备操作接口的多样性和差异性，根据主流RFID设备所提供的功能抽象出一套设备操作接口集合。设备代理的引入，使RFID中间件的核心模块不必直接控制底层的异构设备，而是将设备管理的任务委托给底层的设备代理执行，简化了设备的配置，提高了设备管理的效率。

此外，为实现设备的远程配置，本方法在设备代理与控制代理之间采用了基于XML消息的通信方式，使指令的发送和接收具有平台独立性。

上述条件使设备配置管理可以远程实现，并且RFID系统的部署也非常灵活。每个设备代理与一个物理设备对应，实现一对一的管理。设备代理分布在和物理设备直接相连的主机中，并和部署在中央服务器的控制代理进行通信。设备代理接收控制代理对设备的配置和管理指令，解析指令后调用相应的设备操作接口对设备进行配置。因此，只需要通过中央服务器的控制代理向远程主机中的设备代理发出指令，无须人工干预远程的主机和设备，就可以对设备实施配置管理。一个典型的设备配置流程说明如下：

步骤1：RFID中间件为把读卡器A和B的读取模式设置成Auto模式，由控制代理根据设备代理定义的设备操作接口setAutoReadMode(true)，向设备代理A和B发出指令；

步骤2：该指令以XML消息流的方式通过网络连接发送给相应的设备代理A和B；

步骤3：设备代理A和B接收到XML消息后，通过消息模块解析消息，识别出该指令为setAutoReadMode(true)；

步骤4：设备代理A和B分别通过配置模块调用对应物理设备特定的操作接口，比如setReadMode(RFID_AUTO)和enableAutoReadMode(true)，设置读卡器的读取模式；

步骤5：设备代理A和B分别根据配置模块返回的操作结果，生成回复信息，该信息经过消息模块的封装以XML消息流的方式返回给控制代理；

步骤6：控制代理接收到回复消息之后，解析消息，检查配置的结果，并采取相应的操作。

至此，一个简单的设备配置流程结束。

附图5是设备状态监控的流程图。设备代理通过监控模块监测物理设备的运行状态，及时应对设备异常情况，保证设备持久稳定地运行。在设备监控的实现中，采用了两种模式，一种是监听者模式，另一种是同步查询模式。设备代理的监控模块负责监测设备的实时运行状态，收集并统计相关的数据，如读卡器设备累计读取的标签数目，读卡器天线的功率，最近一次发送报表的时间等反映设备健康状态的信息。在监听者模式中，设备代理根据应用的需求，订阅其关注的设备状态变更事件，当监控模块检测到相应的事件发生时，立即通知设备代理。如果设备代理无法处理该事件，它将向控制代理发出告警信息，由控制代理作进一步的处理。在同步查询模式中，由控制代理发出查询设备状态的指令，设备代理对这些指令作出响应，返回监控模块收集的相关数据，使中间件了解设备的健康状况。在设备监控的基础上，可以实施容错处理。在监控过程中，如果发生设备故障或其他异常情况导致通信连接失败，设备代理立即尝试重新与设备建立连接，如果经过多次尝试仍然无法解决，则将该异常情况记录在日志中，同时向控制代理发出告警信息，请求控制代理作进一步的处理。如果系统部署了备用设备，设备代理可以与备用设备建立连接，并立即启用，替代原有设备继续工作，从而减少设备异常带来的损失，增强了RFID中间件和RFID系统的健壮性。

附图6是动态作业调度的示意图。通过控制代理与多个设备代理的协同工作，可以动态地对设备进行作业调度，提高设备的工作效率和系统的总体性能。在RFID应用中，需要在多个区域部署读卡器，比如在仓储管理应用中在仓库入口和出口部署RFID读卡器，监控各个关键区域的运行情况，根据预定的流程，贴着标签的物品将按一定的路线依次经过各个区域的读卡器，因此每个读卡器读取到标签的时间和单位时间内读取标签的数量受流程的影响具有一定的差异。如果读卡器设备一直处于忙状态，频繁地检测其监控范围内的标签，将会消耗大量资源。本发明提出的动态作业调度方法解决了这个问题，利用多个设备代理之间的协同工作，可以动态地对读卡器设备进行作业调度，为部署在不同区域的读卡器设置最合适的工作时间和读取频率，以优化资源的配置。该方法的具体实现描述如下：

1)设应用场景中一共部署N个读卡器设备，按先后顺序标记为Reader_i，i＝1，2，…N，与Reader_i对应的设备代理标记为DeviceAgent_i。

2)系统运行时，DeviceAgent_i统计Reader_i读取的标签信息，包括每个标签读取的时间，相邻两个标签到达当前读卡器的平均时间间隔(记为T_i)，并将这些信息周期性地发送给其下一个结点的设备代理。

3)DeviceAgent_i接收到DeviceAgent_i-1发送的统计信息之后，与它自己的统计信息进行比较，计算标签从Reader_i-1到Reader_i所经过的平均时间TS_i

4)根据统计数据，制定作业计划，变更读卡器的运行参数，对读卡器的运作进行适当的调度。如本例所述，将Reader_i的读取频率(Read Cycle Frequency)设置为T_i，使Reader_i每隔T_i时间启动一次读周期，检测标签。当Reader_i检测到一个标签时，由对应的DeviceAgent_i发送通知信息给DeviceAgent_i+1，DeviceAgent_i+1接收到通知信息后，设置定时器，在TS_i时间间隔后驱动Reader_i+1执行读操作。

5)重复步骤2-4，直到系统关闭。

通过对读卡器设备实施动态作业调度，可以调节读卡器的读取频率，使读卡器在忙状态和空闲状态之间合理切换，在合适的时间对进入其读取范围的标签进行检测，从而避免读卡器在没有标签进入其读取范围的时段一直处于忙状态，合理地减少设备的工作负载。

Claims

1、一种基于Agent的RFID中间件，包括控制层和代理层，其特征在于所述中间件设置有控制代理和设备代理，所述控制代理位于控制层中，所述设备代理位于代理层中，设备代理与设备层的物理设备一一对应，且每个设备代理均与控制代理连接。

2、根据权利要求1所述的基于Agent的RFID中间件，其特征在于所述设备代理由四个相互协作的模块组成，分别是配置模块、监控模块、消息模块和数据管理模块。

3、一种采用权利要求2所述中间件的设备管理方法，其特征在于采用控制代理作为RFID中间件设备管理的核心，其负责控制设备管理的运作，包括发送指令给设备代理，处理设备代理反馈的信息，进行分析与决策，协调多个设备代理的工作，并采用设备代理作为设备管理的具体实施，其位于RFID中间件架构的底层，与物理设备一一对应，作为物理设备的代理，接收和响应控制代理的指令。

4、根据权利要求3所述的设备管理方法，其特征在于包括有设备分组管理操作，所述设备分组管理具体根据物理设备的类型，设备所属的区域，结合应用的需求，将与物理设备相对应的设备代理按照逻辑意义进行分组，使控制代理能够发送统一的指令，控制一组设备的行为。

5、根据权利要求3所述的设备管理方法，其特征在于包括有设备远程配置操作，所述设备远程配置具体由控制代理根据设备代理提供的设备操作接口，远程发送指令，由远端的设备代理响应指令，执行实际的配置任务。

6、根据权利要求3所述的设备管理方法，其特征在于包括有设备状态监控操作，所述设备状态监控具体由控制代理发送指令，选择设备监控的模式，包括监听模式以及同步查询模式，对设备进行实时的状态监控，在监听模式中，设备代理只监听其关注的设备状态变更事件，并及时反馈给控制代理，而在同步查询模式中，由控制代理主动发送查询指令，了解设备的运行状态。

7、根据权利要求3所述的设备管理方法，其特征在于包括有动态作业调度操作，所述动态作业调度通过对设备运行数据的统计分析，了解设备的运作状况和负载情况，及时变更作业调度计划，使各个设备处于最佳的工作状态。

8、根据权利要求7所述的设备管理方法，其特征在于所述动态作业调度由控制代理和设备代理共同完成，每一个设备代理收集设备的实时运行数据以及设备读取的标签数据等信息，并发送给控制代理，控制代理根据多个设备代理返回的数据进行统计分析之后，作出作业调度的计划，发送指令给各个设备代理，改变设备的运行参数，从而改变设备的行为，使设备处于合适的运行状态。