CN103197961B - 一种基于rfid的物联网数据处理流程自动生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于RFID的物联网数据处理流程自动生成方法。其主要步骤包括：1、人机交互生成RFID数据处理流程。根据需求确定所需要的过程，最终确定数据处理发生的原子过程，对原子过程进行排序得到原子过程序列。根据资源情况，配置原子过程的进程数目，关联进程，得到完整的数据处理流程图。2、自动生成基本约束条件。根据生成的数据处理流程图，自动生成三种约束条件，包括过程间物品数目约束、物品包含关系约束和进程间时序约束。3、数据完整性检查。根据自动生成的约束条件，实时的对RFID数据进行完整性检查，对检查到的异常情况发出警报。

Description

一种基于RFID的物联网数据处理流程自动生成方法

技术领域

本发明涉及一种基于RFID的物联网数据处理流程自动生成方法。

背景技术

随着物联网技术的发展，RFID（RadioFrequencyIdentification）技术凭借其非接触式、快速数据读取特点，在物联网信息采集领域发挥着越来越重要的作用，被运用到各个行业运用到物品管理、追踪、监控等领域。对于不同行业的RFID应用，其基本数据处理过程是类似的，都是从RFID读卡器录入数据，进行简单的数据处理，然后写入数据库。但是落实到具体的应用时，数据处理流程会有差别。对于流程的每个环节，根据处理能力/资源的不同，也会有不同的配置情况。现有的RFID信息系统都是根据需求，将数据处理流程固化到程序里，不能根据需求的改变或者资源的拥有情况，灵活的改变数据的处理流程。

同时，对于目前的RFID技术水平而言，RFID读取数据的时候存在数据的漏读、脏读和错读等问题，这需要我们在RFID数据进入信息系统之前，对数据进行一致性检验，以确保进入信息系统的数据正确可靠。目前的基于RFID的物联网信息系统，主要通过RFID中间件附带的简单数据处理功能来对数据进行过滤，而基本的数据完整性检验则需要在系统中进行编码来完成。

中间件是位于平台和应用之间的通用服务，RFID中间件则是介于RFID读写器和后端应用程序之间。中间件是RFID应用部署的重要环节，扮演着RFID标签和应用程序之间的中介角色，使用中间件提供的一组通用的应用程序接口（API），即能把应用程序链接到RFID读写器，读写RFID标签数据。中间解决方案主要关注读写器集成与系统、EPC跟踪工具、数据筛选与过滤等基本功能，通过对底层设备的精确控制和实时采集原始数据，对数据进行过滤和封装典型的应用逻辑，使得RFID数据源对企业应用的接口简单透明。中间件的使用屏蔽里底层操作的细节，使程序员面对一个统一的开发环境，即减少程序设计的复杂性也省去了维护的复杂性。

RFID中间件技术虽然能较好的连接RFID读写器和RFID应用系统，屏蔽底层的操作细节。但是RFID中间件一般是RFID读写器提供商拥有，他们只提供基本的应用程序接口供使用者调用，这导致使用者所需要的所有自定义数据验证操作都需要自编码实现。

RFID中间件虽能够对RFID数据进行简单的容错处理，但是它不能从整个系统的数据处理流程角度对全局的数据进行简单验证，使得很多基本/重复的数据验证操作需要手工编写代码来进行处理，比如相邻数据处理流程之间的数据验证和同一数据处理过程中不同处理进程的数据验证。

发明内容

针对以上现有技术及其缺点，本发明主要解决的技术问题是提供一种RFID数据处理流程自动生成的方法，基于此数据处理流程能够自动生成数据完整性约束条件，然后根据约束条件完成基本的数据完整性验证，对检测到的不满足约束条件数据进行报警，以避免错误数据进入系统。

本发明为了实现上述目的采用以下技术方案：

一种基于RFID的物联网数据处理流程自动生成方法，其特征在于包括以下步骤：

1.）生成系统的RFID数据处理流程，得到树形结构的数据处理流程；树的中间节点代表中间过程，是逻辑上存在的过程；叶子节点代表原子过程，是实际发生数据处理的过程；

2.）检查过程图约束，即树形流程图每个叶子节点必须是原子过程；

3.）对原子过程进行编号，确定原子过程的顺序，也就是实际的数据处理顺序，确保每个原子过程都有编号，得到完整的过程图；

4.）根据系统中的资源情况，比如设备数量、人员分配等，配置每个过程的处理进程数目，多进程并行处理数据。

5.）检查进程过程约束，原子过程是数据处理实际发生的地方，每个原子过程必须至少包含一个处理进程；

6.）根据每个进程的处理能力，关联相邻进程；

7.）检查进程完整性约束，得到完整的数据处理流程图；

8.）基于完整的数据处理流程图，自动生成数据完整性约束条件。

9.）数据到达时，根据数据完整性约束条件对数据进行完整性检查。

上述技术方案中，步骤7）所述的进程约束为除了开始过程和结束过程，其余过程中的每个进程都应至少有一个关联的前向进程和后向进程，开始过程中的每个进程必须关联后向进程，而结束过程的每个进程必须关联前向进程。

上述技术方案中，所述步骤8中所述的数据完整性约束条件包括：

过程间物品数目约束：由于所有的RFID物品都要经历串行的数据处理过程，从上一个原子过程到相邻的下一个原子过程，RFID代表的物品数目应保持一致，若出现不一致情况，则立即发出警告；

物品包含关系约束：检测RFID物品存在包含关系，一个父RFID标签信息下包括了多个子RFID标签信息，检测父RFID标签信息与子RFID标签信息的包含关系是否错误，错误则立即发出警告。实际情况中，RFID物品存在包含关系，如一个带有RFID标签的箱子里装有多个带RFID标签，若在物品运输转移、RFID信息处理的过程中，箱子不能被打开且包装关系不能改变，则要求箱子与其中所装物品的包含关系保持不变，若检测到包含关系错误，则立即发出警告。

进程间时序约束：在业务逻辑中，RFID数据在原子过程之间串行流动，RFID数据在相邻过程的相邻进程间有序的流动，若检测到数据有乱序的情况，则应立即报警。

本发明具有以下有益效果：

一、采用人机交互的方式自动生成RFID数据处理流程，而不是让程序员将数据处理流程固化到系统中。可根据实际的需求灵活设置数据处理过程，根据系统的资源情况灵活配置每个过程的实际处理进程数目，根据每个进程的处理能力关联相邻进程。

二、可以基于生成的数据处理流程自动生成数据完整性约束条件，同时提供用户自定义约束条件接口，让用户可以根据需求定义基本约束以外的约束条件。

三、当数据到达每个过程和进程时，根据完整性约束条件自动进行数据完整性检查，对检测到的异常情况进行警报。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的通过人机交互的方式生成整个系统的数据处理流程；

图3为数据处理流程图。

具体实施方式

通过前面的分析，结合具体的业务需求，本发明需要解决如下的几个问题：

1、RFID数据处理流程自动化生成。

传统RFID物联网信息系统中，经过软件工程的需求分析和详细设计步骤后，数据的处理流程都已经确定不变，若后期数据处理流程有增减则很难适应变化。

本发明采用人机交互/软件向导提示的方式，来动态生成整个RFID物联网信息系统的数据流程。并可针对每个过程中设备的处理能力、资源的分配情况等，配置不同数量的、处理进程。多个进程组成一个过程，过程是RFID数据处理的实际行动者。过程之间是简单的顺序关系，而相邻过程的进程可以交错，更加贴近真实的数据处理情况。

2、RFID数据处理流程完整性约束条件自动化生成。

传统RFID物联网信息系统中，不能对一些简单的RFID数据错误进行自动检查，所有的数据检查操作都要手工编码进行。本发明从数据处理流程的角度对整个系统进行建模，基于建模得到的数据处理流程图，自动生成基本的RFID数据处理流程完整性约束条件，包括过程间数目约束、物品包含关系约束、进程间时序约束等；同时，预留用户自定义约束条件接口，让用户可以根据需求自定义约束条件。

3、RFID数据完整性验证问题。

已有的RFID物联网信息系统中，一般是通过单独的RFID中间件的方式来处理RFID数据，对RFID数据进行基本预处理，过滤脏读、误读、漏读等无效数据，对RFID中间件有一定依赖性。本发明通过自动生成的完整性约束条件，可以自动的对每个过程、进程的RFID数据进行完整性验证，用户只需要针对特别的需求，制定完整性约束条件。对于一般的RFID应用来说，系统自动进行的完整性验证已经可以满足需求。

针对以上现有技术及其缺点，本发明主要解决的技术问题是提供一种RFID数据处理流程自动生成的方法，基于此数据处理流程能够自动生成数据完整性约束条件，然后根据约束条件完成基本的数据完整性验证，对检测到的不满足约束条件数据进行报警，以避免错误数据进入系统。本发明采用如下技术方案：一种RFID数据处理流程自动生成和数据完整性验证方法，工作流程如图1所示，包括如下步骤：

1.根据系统需求，采用人机交互的方式生成系统的RFID数据处理流程，得到树形结构的数据处理流程。

树的中间节点代表中间过程，是逻辑上存在的过程；叶子节点代表原子过程，是实际发生数据处理的过程。

2.检查过程图约束，即树形流程图每个叶子节点必须是原子过程。

3.对原子过程进行编号，确定原子过程的顺序，也就是实际的数据处理顺序。确保每个原子过程都有编号，得到完整的过程图。

4.根据系统中的资源情况，比如设备数量、人员分配等，配置每个过程的处理进程数目，多进程并行处理数据。

5.检查进程过程约束，因为原子过程是数据处理实际发生的地方，每个原子过程必须至少包含一个处理进程。

6.根据每个进程的处理能力，关联相邻进程。

7.检查进程完整性约束。除了开始过程和结束过程，其余过程中的每个进程都应至少有一个关联的前向进程和后向进程。开始过程中的每个进程必须关联后向进程，而结束过程的每个进程必须关联前向进程。最终得到完整的数据处理流程图。

8.基于完整的数据处理流程图，自动生成数据完整性约束条件。

9.数据到达时，根据数据完整性约束条件对数据进行完整性检查。

根据数据处理流程图，程序可以自动生成基本的RFID数据完整性约束条件，包括以下几种：

1.过程间物品数目约束。由于所有的RFID物品都要经历这个串行的数据处理过程，想上一个原子过程到相邻的下一个原子过程，RFID代表的物品数目应保持一致。若出现不一致情况，则立即发出警告。

2.物品包含关系约束。实际情况中，RFID物品存在包含关系。比如一个带有RFID标签的箱子里装有多个带RFID标签，若在物品运输转移、RFID信息处理的过程中，箱子不能被打开且包装关系不能改变，则要求箱子与其中所装物品的包含关系保持不变。若检测到包含关系错误，则立即发出警告。

3.进程间时序约束。在业务逻辑中，RFID数据在原子过程之间串行流动，因此，RFID数据在相邻过程的相邻进程间流动也应该是有序的。若检测到数据有乱序的情况，则应立即报警。

对于特定的RFID信息系统，我们经过需求分析已经知道整个RFID系统的数据处理流程，对于所拥有的资源也已经了如指掌，因此可以通过人机交互的方式构建整个系统数据处理流程，以及配置每个处理过程所拥有的处理进程。

如图2所示，通过人机交互的方式生成整个系统的数据处理流程。从第一个数据处理过程出发，自顶向下得到一系列中间过程及其子过程，形成一颗过程树。树的中间节点是一些中间过程，而叶子节点是一系列原子过程，真正的数据处理操作发生在原子过程中。所有的原子过程经过排序，形成一个原子过程序列。数据的处理按照原子过程序列顺序执行。

针对每个原子过程，根据过程中设备或者人员等资源的数量，可以配置不同数量的进程，关联前后过程中的进程，并行处理各个过程的数据，以充分利用资源提高处理效率。RFID数据从原子过程1流入系统，按时间顺序被各个原子过程中的进程依次处理。最终得到一个如图3所示的数据处理流程图。

根据数据完整性约束条件，对于整个信息系统，需要做如下数据完整性检查：

1.对于相邻的进程，不论是哪种关系，都要求前一个过程检测到的所有RFID标签都能在本过程检测到，也就保证了数目约束条件。

2.由于各原子过程中包含的进程数目各不相同，因此相邻过程的进程之间存在的连接关系有以下几种:1…n,1…1,n…m,n…1。对于每个进程，要求与其连接的所有前向进程传输过来的RFID标签，都必须被检测到；对于从前向进程收到的、包含其他物品的标签，其所包含的物品也应该被一起检测到；

3.RFID标签记录了前向进程检测时间。根据进程间的先后关系，对于每个被检测到的物品，其前向进程检测时间不得晚于当前的时间；对于包含其他物品的物品，其所包含物品的前向进程检测时间必须与其自身相同，且均不晚于当前时间。

本发明的应用场景：

本发明主要应用在医疗器械感染控制环境中。随着医疗水平的提高，要求医院对其所使用的医疗器械进行感染控制全程监控，以减少或者避免由于对医疗器械的管理不当而引起的医疗事故。由于医疗器械数目较大，而RFID标签相对较便宜，通过医疗器械携带RFID标签来进行感染控制，既经济又环保。本发明中的人机交互生成数据流程图、自动生成约束条件和数据完整性检查等特点，能够在医疗器械的感染控制过程发挥重要作用，及时地对异常情况发出警报，避免医疗器械感染。在发生医疗事故的时候，也能精确快速的定位事故的原因、时间地点和相关责任人。

本发明的技术关键点：

1.人机交互生成RFID数据处理流程。根据需求确定所需要的过程，最终确定数据处理发生的原子过程，对原子过程进行排序得到原子过程序列。根据资源情况，配置原子过程的进程数目，关联进程，得到完整的数据处理流程图。

2.自动生成基本约束条件。根据生成的数据处理流程图，自动生成约束三种约束条件，包括过程间物品数目约束、物品包含关系约束和进程间时序约束。

3.数据完整性检查。根据自动生成的约束条件，实时的对RFID数据进行完整性检查，对检查到的异常情况发出警报。

Claims (1)

1.一种基于RFID的物联网数据处理流程自动生成方法，其特征在于包括以下步骤：

1.）生成系统的RFID数据处理流程，得到树形结构的数据处理流程；树的中间节点代表中间过程，是逻辑上存在的过程；叶子节点代表原子过程，是实际发生数据处理的过程；

2.）检查过程图约束，即树形流程图每个叶子节点必须是原子过程；

3.）对原子过程进行编号，确定原子过程的顺序，也就是实际的数据处理顺序，确保每个原子过程都有编号，得到完整的过程图；

4.）根据系统中的资源情况，配置每个过程的处理进程数目，多进程并行处理数据;

5.）检查进程过程约束，原子过程是数据处理实际发生的地方，每个原子过程必须至少包含一个处理进程；

6.）根据每个进程的处理能力，关联相邻进程；

7.）检查进程完整性约束，得到完整的数据处理流程图；

8.）基于完整的数据处理流程图，自动生成数据完整性约束条件;

9.）数据到达时，根据数据完整性约束条件对数据进行完整性检查;

步骤7）所述的进程完整性约束具体为：

除了开始过程和结束过程，其余过程中的每个进程都应至少有一个关联的前向进程和后向进程，开始过程中的每个进程必须关联后向进程，而结束过程的每个进程必须关联前向进程；

所述步骤8中所述的数据完整性约束条件包括：

过程间物品数目约束：由于所有的RFID物品都要经历串行的数据处理过程，从上一个原子过程到相邻的下一个原子过程，RFID代表的物品数目应保持一致，若出现不一致情况，则立即发出警告；

物品包含关系约束：检测RFID物品存在包含关系，一个父RFID标签信息下包括了多个子RFID标签信息，检测父RFID标签信息与子RFID标签信息的包含关系是否错误，错误则立即发出警告；

进程间时序约束：在业务逻辑中，RFID数据在原子过程之间串行流动，RFID数据在相邻过程的相邻进程间有序的流动，若检测到数据有乱序的情况，则应立即报警。