CN103164721A

CN103164721A - 一种车联网路侧信息数据采集及处理方法

Info

Publication number: CN103164721A
Application number: CN2013100823184A
Authority: CN
Inventors: 陈昌府; 高泉峰; 巫好召; 王新永; 高大明; 王大荣; 张燕; 李屹然; 刘天霁
Original assignee: ANHUI WANTONG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ANHUI WANTONG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2033-03-15
Also published as: CN103164721B

Abstract

本发明涉及一种车联网路侧信息数据采集及处理方法，其特征在于：步骤1：RFID读写器通过定义两个服务接口WriteCard和ReadCard实现RFID电子标签的写和读操作；步骤2：写入或读入的RFID电子标签数据依次经过对数据的消息队列、缓存和过滤处理后，将有效的RFID数据存储到服务器数据库中；步骤3：多个客户端通过应用程序接口从服务器数据库中读取RFID数据或向服务器数据库中写入数据。本发明车联网路侧信息数据采集及处理方法，通过对数据的消息队列、缓存以及过滤处理，最大程度的确保车联网路侧信息数据的安全性、正确性以及有效性。

Description

一种车联网路侧信息数据采集及处理方法

技术领域

本发明涉及一种数据采集及处理方法，尤其是涉及一种车联网路侧信息数据采集及处理方法。

背景技术

随着物联网在各行业应用的日益深入，汽车物联网逐渐成为其中的重要应用之一。车联网是将先进的传感器技术、通信技术、数据处理技术、网络技术、自动控制技术等有机地运用于整个交通运输管理体系而建立起的一种实时的、准确的、高效的交通运输综合管理和控制系统，该产业目前在国外受到极高的重视，被认为是射频物联网技术的一项重大应用。国家“十二五”规划也已明确提出，要发展宽带融合安全的下一代国家基础设施，推进物联网的应用，而在物联网的分支中，最容易形成系统标准，最具备产业潜力的应用就是车联网。

车联网包括车-车联网和车-路联网，车-车联网最终的目标是实现车辆自动驾驶，而车-车联网的前提是必须首先实现车-路联网。“车－路”信息系统一直是智能交通发展的重点领域。在国际上，美国的IVHS、日本的VICS等系统通过车辆和道路之间建立有效的信息通信，已经实现了智能交通的管理和信息服务。在我国，最具备实现车联网快速落地的应属具备高度信息化的高速公路领域。

车联网包括了面向公安、交通、互联网、个人用户等领域的多种服务，需要对收集的海量数据进行并发处理。所以在车联网路侧信息服务平台中充分利用数据中间件技术，可以有效地提高海量数据处理与共享的效率。

发明内容

本发明设计了一种车联网路侧信息数据采集及处理方法，其解决了以下技术问题：

（1）RFID系统采用无接触的方式进行数据传输，因此在传输的过程中很容易受到干扰，包括系统内部的热噪声和系统外部的各种电磁波干扰，这些都会使传输的信号发生畸变，从而使传输数据发生改变而导致传输错误。

（2）RFID读写器同时工作的时候，每秒钟读标签的数目就会达到几百个，如果采集面进一步扩大，那么数据流产生的速度非常地快，将成一个惊人的增长态；而现有的数据库基本不具备在一秒钟内处理超过几百条记录的能力。因此，在数据生成和存储之间存在了一个矛盾，即速度的不协调。

（3）一个RFID读写器天线磁场区域可能与另一个RFID读写器的天线磁场区域覆盖范围重叠，导致RFID读写器发出的射频信号互相干扰，而影响重叠区域内标签的正确识别。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种车联网路侧信息数据采集及处理方法，其特征在于：步骤1：RFID读写器通过定义两个服务接口Write Card和Read Card实现RFID电子标签的写和读操作；步骤2：写入或读入的RFID电子标签数据依次经过对数据的消息队列、缓存和过滤处理后，将有效的RFID数据存储到服务器数据库中；步骤3：多个客户端通过应用程序接口从服务器数据库中读取RFID数据或向服务器数据库中写入数据。

进一步，在步骤1所得RFID电子标签数据的后面加上校验位，这些校验位和前边的RFID电子标签数据之间具有一定的关联，接受端根据判断收到的数据位和校验位之间是否满足这种关联关系来判断数据有没有发生畸变。

进一步，步骤2中的消息队列为多个不同的消息队列时，提供一个统一的消息队列接口，然后分别针对不同的消息队列实现这一接口。

进一步，数据流如下所述：a、使用消息队列或消息队列发送消息，对消息以适当的格式进行打包并发送到网络上；b、消息队列接收适配器的进程内主机实例定期从消息队列路由器（通过防火墙 2）接收消息、进行初始处理、发送正确的网络响应（由网络协议定义），并将消息放入 MessageBox 数据库中；c、已订阅该消息的处理主机实例将从 MessageBox 数据库中提取该消息并对其进行所需的任何其他处理，然后将该消息放回 MessageBox 数据库中；d、具有消息队列发送适配器的进程内主机实例将从 MessageBox 数据库中提取该消息。在发送管道中对该消息完成所有最终处理，然后通过网络上的防火墙发送到合作伙伴或应用程序。

进一步，步骤2中数据过滤是在处理数据缓存控制中生成的临时XML文件的过程中完成的；当临时XML文件存储的数据达到一定量时，要自动完成数据入库操作。在数据入库前，启动数据过滤模块，剔除掉冗余数据。其思想是将同一个卡号的多条记录按照读入的时间戳进行比较，若相邻记录的时间戳差值足够小，则认为重复读取发生，剔除后一条记录；依次类推，剔除掉所有冗余数据。

该车联网路侧信息数据采集及处理方法与传统的车联网路侧信息数据采集及处理方法相比，具有以下有益效果：

（1）本发明车联网路侧信息数据采集及处理方法，通过对数据的消息队列、缓存以及过滤处理，最大程度的确保车联网路侧信息数据的安全性、正确性以及有效性。

（2）本发明由于RFID电子标签数据的后面加上校验位，这些校验位和前边的RFID电子标签数据之间具有一定的关联，接受端根据判断收到的数据位和校验位之间是否满足这种关联关系来判断数据有没有发生畸变。

（3）本发明由于提供一个统一的消息队列接口，然后分别针对不同的消息队列实现这一接口。通信平台通过消息队列接口对不同的消息队列进行访问，使得不同的消息队列最终融合在一起。消息队列适配对通信平台隐藏了底层的消息队列实现，使得通信平台的一致性大大增强。

（4）本发明由于数据过滤是在处理数据缓存控制中生成的临时XML文件的过程中完成的，避免了读写器发出的射频信号互相干扰，而影响重叠区域内标签的正确识别。

附图说明

图1：本发明的中间件逻辑结构图；

图2：本发明消息队列数据流图。

具体实施方式

下面结合图1和图2，对本发明做进一步说明：

如图1所示，平台中间件的数据采集实现过程见如下的逻辑结构图。在逻辑结构图中展示了两个Web Services服务Read Service和RFID Middle Ware. Read Service通过定义两个服务接口Write Card和Read Card实现了RFID电子标签的写和读操作。在服务RFID Middle Ware中通过定义服务接口AddXml，实现了把来自电子标签数据发送到RFID中间件；然后经过对数据的缓存、过滤等将有效的RFID数据存储到关系数据库中。在应用程序接口中定义了两个服务:Get Data Set和Up Data Set实现与应用程序的交互。

控制单元功能：

1）数据安防控制

RFID系统采用无接触的方式进行数据传输，因此在传输的过程中很容易受到干扰，包括系统内部的热噪声和系统外部的各种电磁波干扰，这些都会使传输的信号发生畸变，从而使传输数据发生改变而导致传输错误。因为传输的信号畸变而导致的数据传输错误在RFID的通信中是不允许的，解决的思路有两种:一是加大读写器的输出功率，从而提高信噪比，但这种方法有一定的局限性，读写器发出的功率受到一定标准的限制，如果超出了标准会造成电磁污染。另一种方法就是在在原始数据的后面加上一些校验位，这些校验位和前边的数据之间具有一定的关联，接受端根据判断收到的数据位和校验位之间是否满足这种关联关系来判断数据有没有发生畸变，这就是差错控制编码。常用差错控制编码有奇偶校验、纵向冗余算法(LRC)和循环冗余码校验(CRC)。奇偶校验和纵向冗余算法(LRC)比较简单，对于同一数据块中的字节互换无法校验，本项目采用CRC算法，同时为了提高效率采用CRC差错校验。

2）数据缓存控制

一个读写每秒可以采集几十个电子标签的数据，那么多个读写器同时工作的时候，每秒钟读标签的数目就会达到几百个，如果采集面进一步扩大，那么数据流产生的速度非常地快，将成一个惊人的增长态；而现有的数据库基本不具备在一秒钟内处理超过几百条记录的能力。因此，在数据生成和存储之间存在了一个矛盾，即速度的不协调。在数据源和数据存储结构之间加上一个单元协调两者之间的速度就显得很有必要了。通常的做法是通过消息队列缓存数据来实现的。

如图2所示，消息队列实现简单，可移植性强，异步通信、稳定高效这些优点促成了消息通信中间件的广泛应用。但是在现实中，我们往往会遇到一个系统中多种厂家消息队列共存的问题。由于厂家之间的竞争关系，消息队列的协议兼容几乎是不可能的。因此在设计通信中间件时，如何融合多个消息队列，实现无缝的通信显得非常有必要。解决方案是提供一个统一的消息队列接口，然后分别针对不同的消息队列实现这一接口。通信平台通过消息队列接口对不同的消息队列进行访问，使得不同的消息队列最终融合在一起。消息队列适配对通信平台隐藏了底层的消息队列实现，使得通信平台的一致性大大增强。

数据流如下所述：

a、合作伙伴使用消息队列或消息队列发送消息。对消息以适当的格式进行打包并发送到网络上。如果您使用 Active Directory，则消息将通过一系列消息队列路由器，直至到达正确的目标（运行消息队列接收适配器的主机实例的 Server）。

b、消息队列接收适配器的进程内主机实例定期从消息队列路由器（通过防火墙 2）接收消息、进行初始处理、发送正确的网络响应（由网络协议定义），并将消息放入 MessageBox 数据库中。

c、已订阅该消息的处理主机实例将从 MessageBox 数据库中提取该消息并对其进行所需的任何其他处理，然后将该消息放回 MessageBox 数据库中。

d、具有消息队列发送适配器的进程内主机实例将从 MessageBox 数据库中提取该消息。在发送管道中对该消息完成所有最终处理，然后通过网络上的防火墙发送到合作伙伴或应用程序。

来自RFID的数据，如果验证通过，将被发送到消息队列服务器。一方面通过这个消息队列服务器起到数据缓存的作用，另一方面，在网络环境不可用的情况下，消息会被零时保存在本地发送队列中，一旦网络可用，消息数据会自动送往消息队列服务器，从而保证了RFID数据传输的可靠性。在消息队列服务器上通过XML接口，将消息队列服务器上的消息数据消费掉，并将得到的消息数据存储为XML文件。XML作为通用的数据格式，可以通过生成数据源模块实现临时数据到各种后台数据库的移植。

3）数据过滤控制

一个数据采集接口可以连接多个读写器，在使用多个读写器采集标签数据时可能会遇到的一个问题就是:一个读写器天线磁场区域可能与另一个读写器的天线磁场区域覆盖范围重叠，导致读写器发出的射频信号互相干扰，而影响重叠区域内标签的正确识别。这种现象叫做读写器冲突，现在普遍使用时分多址(TDMA)机制来避免这种冲突。也就是说多个读写器被指定在不同时段读取信息，而不是在同一时刻读取信息，从而保证了它们不会互相干扰。但是这意味着处于两个读写器重叠区域的任何一个电子标签都将被识读两次。当这些读写器都将读到的数据送到同一个数据采集接口时，数据的冗余就产了，数据过滤的主要作用就是剔除因为这种情况而产生的数据冗余。

数据过滤是在处理数据缓存控制中生成的临时XML文件的过程中完成的。当临时XML文件存储的数据达到一定量时，要自动完成数据入库操作。在数据入库前，启动数据过滤模块，剔除掉冗余数据。其思想是将同一个卡号的多条记录按照读入的时间戳进行比较，若相邻记录的时间戳差值足够小，则认为重复读取发生，剔除后一条记录。依次类推，剔除掉所有冗余数据。

4）数据源生成控制

来自RFID的数据和其他数据经过数据缓存和数据过滤控制后便是对用户真正有用的数据，这些数据要被储存到后台数据库中供前端应用程序使用。而这一数据存储过程是由生成数据源模块完成的。其实质是将XML数据移植到后台数据库中。XML与数据库交互需要同时借助XML编程接口和数据库编程接口，前者用于对XML文档解析、定位和查询，所需技术包括DOM( Document Object Model)和SAX (Simple API for XML )等;后者则用于访问数据库，如数据库中数据的更新和检索等，相关技术有OleDB,ODBC,ADO等。

通常利用OleDB数据库访问技术,并结合VET提供的访问XML的API实现了XML文件到SQLServer2000,Oracle,Access和Excel等的转换。其基本思想是:判断是不是第一次生成数据源，若是第一次生成数据源，则自动将XML Schema影射到数据库中，生成表结构，然后进行数据移植。否则只移植数据即可。

WebServices信息共享：

经过中间件平台的多集成接口，采用 XML、MSMQ消息队列WebServices等技术实现， XML为消息传递的数据标准，XML早已是业界标准，方便表示、传递、统一和扩展，MSMQ用来进行多级之间消息传递，WebServices为多级之间联合调用和外界调用本平台中间件提供接口方法。

WebServices是一种部署在Web上的对象，它们具有对象技术所承诺的所有优点，同时，Web Services建立在以XML为主的、开放的Web规范技术基础上，因此具有比任何现有的对象技术更好的开放性，是建立可互操作的分布式应用程序的新平台。WebServices工作原理如下:

1)、服务请求者创建一条SOAP消息，并在网络上将SOAP消息发送出去。

2)、网络基础结构再将SOAP消息传送到服务提供者的SOAP服务器,SOAP服务器负责将XML消息转换为特定于编程语言的对象。

3)、WebServices处理请求消息并生成一个响应，该响应也是一条SOAP消息。

4)、响应消息会经过整个SOAP基础结构，然后响应消息会被提供给应用程序。

将WebServices技术应用于RFID系统可以使远程的服务器更加快速、安全地得到标签内的信息，及时分析所得到的数据，而且可以以服务的方式将数据或处理过程提供给其他服务器。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims

1. 一种车联网路侧信息数据采集及处理方法，其特征在于：步骤1：RFID读写器通过定义两个服务接口Write Card和Read Card实现RFID电子标签的写和读操作；步骤2：写入或读入的RFID电子标签数据依次经过对数据的消息队列、缓存和过滤处理后，将有效的RFID数据存储到服务器数据库中；步骤3：多个客户端通过应用程序接口从服务器数据库中读取RFID数据或向服务器数据库中写入数据。

2.根据权利要求1所述车联网路侧信息数据采集及处理方法，其特征在于：在步骤1所得RFID电子标签数据的后面加上校验位，这些校验位和前边的RFID电子标签数据之间具有一定的关联，接受端根据判断收到的数据位和校验位之间是否满足这种关联关系来判断数据有没有发生畸变。

3.根据权利要求1所述车联网路侧信息数据采集及处理方法，其特征在于：步骤2中的消息队列为多个不同的消息队列时，提供一个统一的消息队列接口，然后分别针对不同的消息队列实现这一接口。

4.根据权利要求3所述车联网路侧信息数据采集及处理方法，其特征在于：数据流如下所述：a、使用消息队列或消息队列发送消息，对消息以适当的格式进行打包并发送到网络上；b、消息队列接收适配器的进程内主机实例定期从消息队列路由器（通过防火墙 2）接收消息、进行初始处理、发送正确的网络响应（由网络协议定义），并将消息放入 MessageBox 数据库中；c、已订阅该消息的处理主机实例将从 MessageBox 数据库中提取该消息并对其进行所需的任何其他处理，然后将该消息放回 MessageBox 数据库中；d、具有消息队列发送适配器的进程内主机实例将从 MessageBox 数据库中提取该消息；在发送管道中对该消息完成所有最终处理，然后通过网络上的防火墙发送到合作伙伴或应用程序。

5.根据权利要求1所述车联网路侧信息数据采集及处理方法，其特征在于：步骤2中数据过滤是在处理数据缓存控制中生成的临时XML文件的过程中完成的；当临时XML文件存储的数据达到一定量时，要自动完成数据入库操作，在数据入库前，启动数据过滤模块，剔除掉冗余数据，其思想是将同一个卡号的多条记录按照读入的时间戳进行比较，若相邻记录的时间戳差值足够小，则认为重复读取发生，剔除后一条记录；依次类推，剔除掉所有冗余数据。