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面向 RFID 的復(fù)雜事件描述語言研究及應(yīng)用
作者：RFID世界網(wǎng) 收編
來源：維庫電子市場網(wǎng)
日期：2009-10-28 09:47:26
摘要：復(fù)雜事件描述語言是復(fù)雜事件處理研究中的重要組成部分,目前面向無線射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)的復(fù)雜事件處理技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注和研究,但是復(fù)雜事件描述語言并沒有得到人們的深刻認識,相關(guān)的研究和應(yīng)用也較少。本文在分析已有相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,提出一種復(fù)雜事件描述語言CDL(Complex-Event Description Language),并給出其形式化定義。同時,結(jié)合供應(yīng)鏈RFID系統(tǒng),詳細描述了CDL的具體應(yīng)用。
1 簡介
隨著電子商務(wù)和信息技術(shù)的發(fā)展以及無線射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）[1]應(yīng)用的普及，越來越多的應(yīng)用系統(tǒng)以事件流處理為核心，如企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（EnterpriseResource Planning，ERP）供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)（Supply Chain Management，SCM）等。RFID 應(yīng)用系統(tǒng)中，標簽卡通過特定的讀卡器，發(fā)生數(shù)據(jù)庫操作或其它如溫度，濕度狀態(tài)的改變等稱為事件。在應(yīng)用過程中會產(chǎn)生原始事件流，特定的原始事件可以觸發(fā)更高一級的復(fù)雜事件。為了準確描述事件間的關(guān)系，充分挖掘事件流背后蘊含著真正的商業(yè)邏輯，需要一種規(guī)范的，專門的描述語言。復(fù)雜事件描述語言是對原始事件流中事件間邏輯關(guān)系的一種表達方式，對挖掘事件流背后的商業(yè)邏輯有重要的意義。
目前國內(nèi)外學者對復(fù)雜事件處理機制的研究有很多[3][4]，但對復(fù)雜事件描述語言的研究很少，而且成果并不多，目前復(fù)雜事件描述語言沒有統(tǒng)一的標準，文獻[5]提出的SASE 事件描述語言(SASE Event Language)是一個相對成熟的復(fù)雜事件描述語言，本文在其基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化，提出一種復(fù)雜事件描述語言CDL，并給出其形式化定義。同時結(jié)合供應(yīng)鏈RFID 系統(tǒng)，詳細描述了CDL 的具體應(yīng)用。
2 CDL 描述語言定義
2.1 CDL 描述語言句型定義
現(xiàn)有成熟的復(fù)雜事件描述語言并不多，SASE 事件描述語言(SASE Event Language)是一個相對成熟，開放的基于事件流的復(fù)雜事件描述語言，本文在其基礎(chǔ)上提出了CDL 描述語言(Complex-Event Description Language)，它更接于近數(shù)學表達式，并且可以對事件流進行準確的描述，匹配，過濾與轉(zhuǎn)換，可以匹配原始事件流中基于時間和條件因素形成的各種復(fù)雜事件，并且定義匹配成功后將觸發(fā)的動作和事件，其語法結(jié)構(gòu)如下所示：
其語義為：當事件表達式exp 在時間表達式t 規(guī)定的時間范圍里，滿足條件表達式q 描述的條件約束時，觸發(fā)動作表達式a 描述的內(nèi)容。
2.2 事件表達式定義
事件表達式是復(fù)雜事件描述語言的重要組成部分，體現(xiàn)了業(yè)務(wù)邏輯的匹配，文獻[5]中定義了事件類型和事件實例的概念，在這個基礎(chǔ)上我們提出了一些相關(guān)的補充：
事件類型是一類事件的統(tǒng)稱，用大寫字母表示，如A；事件實例是一個具體的事件，用小寫字母表示，如a。一個事件實例屬于并且只屬于一個事件類型。
定義 1 事件表達式：利用事件類型，事件實例和各種連接符表達業(yè)務(wù)系統(tǒng)中發(fā)生的事件的表達式稱為事件表達式，形如(A a)的是最簡單的事件表達式。
定義 2 連接符&&（邏輯與）：當&& 連接的兩個事件都發(fā)生時，表達式值為真。形式化定義如下所示：Exp1&& Exp2 ≡ Exp1 ∧ Exp2。例如(A a)&&(B b)表示事件類型為A 和B 的兩個事件實例a, b 均發(fā)生。
定義 3 連接符||（邏輯或）：當|| 連接的兩個事件之一發(fā)生時，表達式值即為真。形式化定義如下所示：Exp1|| Exp2 ≡ Exp1 ∨ Exp2。例如(A a) || (B b)表示事件類型為A 和B 的兩個事件實例a, b 至少一個發(fā)生。
定義4 連接符!（否定）：起到否定的作用，加在事件類型前表示該事件類型不發(fā)生。帶有!
連接符的事件稱為否定事件。形式化定義如下所示：!( Exp1) ≡ ? Exp1，例如!(A a) 表示事件類型為A 的事件實例a 不發(fā)生。
定義 5 運算符優(yōu)先級：按從大到小依次為!，&&，||。
性質(zhì) 1 如果Exp1 是事件表達式，則!( Exp1)也是事件表達式。
性質(zhì) 2 如果Exp1, Exp2 都是事件表達式，則(Exp1&& Exp2)也是事件表達式。
性質(zhì) 3 如果Exp1, Exp2 都是事件表達式，則(Exp1|| Exp2)也是事件表達式。
根據(jù)以上的定義和性質(zhì)，存在邏輯關(guān)系的事件均可用事件表達式描述，而事件間除了邏輯關(guān)系，還有發(fā)生時間的先后次序，所以定義次序表達式。
定義 6 肯定ORDER 表達式，表示多個事件按順序發(fā)生，如：
有了事件表達式的形式化定義，我們來對條件表達式進行定義。
2.3 條件表達式定義
事件表達式中出現(xiàn)的每一個事件實例都是有屬性的，條件表達式對事件實例的屬性間關(guān)系加以測試，對事件表達式中的事件實例加以邏輯限制。
條件表達式可以用事件實例的屬性和常量進行比較，這種測試稱為常量測試；也可以用事件表達式中的事件實例的屬性作為變量互相比較，這種測試稱為變量參數(shù)測試；當兩種測試都出現(xiàn)時，稱為混合測試。下面三個條件表達式分別是常量測試，變量參數(shù)測試和混合測試的例子。
(1)WHERE a.id=”021903” ∨ a.type_id=”039”
(2)WHERE a.id=b.id ∧ c.weight < d.weight
(3)WHERE a.vendor=”021903” ∧ a.id=b.id
在WHERE 表達式中( ∧ )符號表示并且關(guān)系，( ∨ )符號表示或者關(guān)系。
2.4 時間表達式定義
時間表達式用于限定事件發(fā)生的時間范圍。
當表示一個時間點發(fā)生的事件，用關(guān)鍵字AT，后接一個參數(shù)表示某一時刻。當表示在一個時間段內(nèi)發(fā)生的事件，用關(guān)鍵字WITHIN，后接一個表示時間段大小的參數(shù)。當表示一個時間段內(nèi)發(fā)生的事件，用關(guān)鍵字BETWEEN，后面接開始時間和結(jié)束時間兩個參數(shù)。下面三個時間表達式分別是三種關(guān)鍵字的例子：
(1)AT 7:30am 表示事件在上午7:30 分發(fā)生。
(2)WITHIN 10hours 表示事件在連續(xù)的10 個小時內(nèi)發(fā)生。
(3)BETWEEN (10:00am，8:00pm)表示事件在上午10:00 和下午8:00 之間發(fā)生。
2.5 動作表達式
當在原始事件流上，事件表達式，條件表達式，時間表達式的限定全部滿足時，觸發(fā)動作表達式規(guī)定的內(nèi)容。動作表達式由業(yè)務(wù)系統(tǒng)定義，如例1 中的alert 表示報警，業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的其它動作也可以定義相應(yīng)的表達式。
3 CDL 描述語言舉例
CDL 描述語言可以應(yīng)用在ERP 和SCM 的RFID 系統(tǒng)中，下面以供應(yīng)鏈RFID 系統(tǒng)為例，介紹CDL 語言的具體應(yīng)用。在供應(yīng)鏈RFID 系統(tǒng)中，廠房和倉庫的入口門禁讀寫器，出口門禁讀寫器，貨架上安裝的讀寫器，以及一定數(shù)量的手持讀寫器構(gòu)成了一個RFID 讀寫器網(wǎng)絡(luò)。RFID 標簽粘貼在托盤、包裝箱或元器件上，可以將信息傳遞給一定范圍內(nèi)的讀卡器，使得配送，質(zhì)檢，入庫，盤點，出庫實現(xiàn)了自動化管理。在供應(yīng)鏈日常業(yè)務(wù)過程中，各個讀寫器產(chǎn)生的RFID 數(shù)據(jù)，系統(tǒng)狀態(tài)改變或者是用戶產(chǎn)生的輸入與輸出形成了原始事件。
下面舉例用CDL 描述語言來描述供應(yīng)鏈RFID 系統(tǒng)的日常業(yè)務(wù)。
例 1：EVENT (SHELF-READING x) && (OVER-TEMPERATURE y)
WHERE x.id =’070301’ ∧ x.shelf_id=y.shelf_id
WITHIN 1 minute
TODO alert
SHELF-READING 表示貨架讀寫器讀取到的事件，OVER-TEMPERATURE 表示溫度傳感器發(fā)生的事件。例1 表示了在短時間內(nèi)如果編號為070301 的產(chǎn)品所在貨架的溫度過高，則觸發(fā)報警事件。
例 2：EVENT ORDER (ENTRANCE-READING x, !(CHECK-READING y), EXIT-READING z)
WHERE x.id =y.id ∧ x.id = z.id
WITHIN 12hours
TODO report_to_manager
例2 中的ENTRANCE-READING 表示倉庫入口處的讀卡器產(chǎn)生的入庫事件,CHECK-READING 表示質(zhì)檢事件, EXIT-READING 表示出庫事件，x，y，z 分別是三個事件實例。描述的意義是監(jiān)測符合以下條件的產(chǎn)品：在12 個小時內(nèi)完成入庫操作，但沒有經(jīng)過質(zhì)檢，就通過了倉庫出口。如檢測到結(jié)果說明有產(chǎn)品發(fā)生了漏檢，向管理員發(fā)送報告。
通過以上舉例說明CDL 語言可以準確的描述供應(yīng)鏈RFID 系統(tǒng)的日常業(yè)務(wù)，以及在規(guī)定的時間內(nèi)滿足條件時觸發(fā)的動作。CDL 也可以較好的描述其它RFID 系統(tǒng)的日常業(yè)務(wù)，在此不做舉例說明。
4 結(jié)論
本文改進并提出了一套基于RFID 的復(fù)雜事件描述語言CDL，它比其它描述語言更接近數(shù)學表達式，并且可以更準確的描述事件間的邏輯關(guān)系與時間關(guān)系。目前在國內(nèi)，復(fù)雜事件描述語言沒有得到人們的深刻認識，也沒有得到廣泛應(yīng)用，但隨著大規(guī)模通訊系統(tǒng)的發(fā)展，復(fù)雜事件描述語言很快會得到應(yīng)用，并且會有更廣闊的應(yīng)用空間。
隨著電子商務(wù)和信息技術(shù)的發(fā)展以及無線射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）[1]應(yīng)用的普及，越來越多的應(yīng)用系統(tǒng)以事件流處理為核心，如企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（EnterpriseResource Planning，ERP）供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)（Supply Chain Management，SCM）等。RFID 應(yīng)用系統(tǒng)中，標簽卡通過特定的讀卡器，發(fā)生數(shù)據(jù)庫操作或其它如溫度，濕度狀態(tài)的改變等稱為事件。在應(yīng)用過程中會產(chǎn)生原始事件流，特定的原始事件可以觸發(fā)更高一級的復(fù)雜事件。為了準確描述事件間的關(guān)系，充分挖掘事件流背后蘊含著真正的商業(yè)邏輯，需要一種規(guī)范的，專門的描述語言。復(fù)雜事件描述語言是對原始事件流中事件間邏輯關(guān)系的一種表達方式，對挖掘事件流背后的商業(yè)邏輯有重要的意義。
圖1：RFID 的信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
目前國內(nèi)外學者對復(fù)雜事件處理機制的研究有很多[3][4]，但對復(fù)雜事件描述語言的研究很少，而且成果并不多，目前復(fù)雜事件描述語言沒有統(tǒng)一的標準，文獻[5]提出的SASE 事件描述語言(SASE Event Language)是一個相對成熟的復(fù)雜事件描述語言，本文在其基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化，提出一種復(fù)雜事件描述語言CDL，并給出其形式化定義。同時結(jié)合供應(yīng)鏈RFID 系統(tǒng)，詳細描述了CDL 的具體應(yīng)用。
2 CDL 描述語言定義
2.1 CDL 描述語言句型定義
現(xiàn)有成熟的復(fù)雜事件描述語言并不多，SASE 事件描述語言(SASE Event Language)是一個相對成熟，開放的基于事件流的復(fù)雜事件描述語言，本文在其基礎(chǔ)上提出了CDL 描述語言(Complex-Event Description Language)，它更接于近數(shù)學表達式，并且可以對事件流進行準確的描述，匹配，過濾與轉(zhuǎn)換，可以匹配原始事件流中基于時間和條件因素形成的各種復(fù)雜事件，并且定義匹配成功后將觸發(fā)的動作和事件，其語法結(jié)構(gòu)如下所示：
其語義為：當事件表達式exp 在時間表達式t 規(guī)定的時間范圍里，滿足條件表達式q 描述的條件約束時，觸發(fā)動作表達式a 描述的內(nèi)容。
2.2 事件表達式定義
事件表達式是復(fù)雜事件描述語言的重要組成部分，體現(xiàn)了業(yè)務(wù)邏輯的匹配，文獻[5]中定義了事件類型和事件實例的概念，在這個基礎(chǔ)上我們提出了一些相關(guān)的補充：
事件類型是一類事件的統(tǒng)稱，用大寫字母表示，如A；事件實例是一個具體的事件，用小寫字母表示，如a。一個事件實例屬于并且只屬于一個事件類型。
定義 1 事件表達式：利用事件類型，事件實例和各種連接符表達業(yè)務(wù)系統(tǒng)中發(fā)生的事件的表達式稱為事件表達式，形如(A a)的是最簡單的事件表達式。
定義 2 連接符&&（邏輯與）：當&& 連接的兩個事件都發(fā)生時，表達式值為真。形式化定義如下所示：Exp1&& Exp2 ≡ Exp1 ∧ Exp2。例如(A a)&&(B b)表示事件類型為A 和B 的兩個事件實例a, b 均發(fā)生。
定義 3 連接符||（邏輯或）：當|| 連接的兩個事件之一發(fā)生時，表達式值即為真。形式化定義如下所示：Exp1|| Exp2 ≡ Exp1 ∨ Exp2。例如(A a) || (B b)表示事件類型為A 和B 的兩個事件實例a, b 至少一個發(fā)生。
定義4 連接符!（否定）：起到否定的作用，加在事件類型前表示該事件類型不發(fā)生。帶有!
連接符的事件稱為否定事件。形式化定義如下所示：!( Exp1) ≡ ? Exp1，例如!(A a) 表示事件類型為A 的事件實例a 不發(fā)生。
定義 5 運算符優(yōu)先級：按從大到小依次為!，&&，||。
性質(zhì) 1 如果Exp1 是事件表達式，則!( Exp1)也是事件表達式。
性質(zhì) 2 如果Exp1, Exp2 都是事件表達式，則(Exp1&& Exp2)也是事件表達式。
性質(zhì) 3 如果Exp1, Exp2 都是事件表達式，則(Exp1|| Exp2)也是事件表達式。
根據(jù)以上的定義和性質(zhì)，存在邏輯關(guān)系的事件均可用事件表達式描述，而事件間除了邏輯關(guān)系，還有發(fā)生時間的先后次序，所以定義次序表達式。
定義 6 肯定ORDER 表達式，表示多個事件按順序發(fā)生，如：
有了事件表達式的形式化定義，我們來對條件表達式進行定義。
2.3 條件表達式定義
事件表達式中出現(xiàn)的每一個事件實例都是有屬性的，條件表達式對事件實例的屬性間關(guān)系加以測試，對事件表達式中的事件實例加以邏輯限制。
條件表達式可以用事件實例的屬性和常量進行比較，這種測試稱為常量測試；也可以用事件表達式中的事件實例的屬性作為變量互相比較，這種測試稱為變量參數(shù)測試；當兩種測試都出現(xiàn)時，稱為混合測試。下面三個條件表達式分別是常量測試，變量參數(shù)測試和混合測試的例子。
(1)WHERE a.id=”021903” ∨ a.type_id=”039”
(2)WHERE a.id=b.id ∧ c.weight < d.weight
(3)WHERE a.vendor=”021903” ∧ a.id=b.id
在WHERE 表達式中( ∧ )符號表示并且關(guān)系，( ∨ )符號表示或者關(guān)系。
2.4 時間表達式定義
時間表達式用于限定事件發(fā)生的時間范圍。
當表示一個時間點發(fā)生的事件，用關(guān)鍵字AT，后接一個參數(shù)表示某一時刻。當表示在一個時間段內(nèi)發(fā)生的事件，用關(guān)鍵字WITHIN，后接一個表示時間段大小的參數(shù)。當表示一個時間段內(nèi)發(fā)生的事件，用關(guān)鍵字BETWEEN，后面接開始時間和結(jié)束時間兩個參數(shù)。下面三個時間表達式分別是三種關(guān)鍵字的例子：
(1)AT 7:30am 表示事件在上午7:30 分發(fā)生。
(2)WITHIN 10hours 表示事件在連續(xù)的10 個小時內(nèi)發(fā)生。
(3)BETWEEN (10:00am，8:00pm)表示事件在上午10:00 和下午8:00 之間發(fā)生。
2.5 動作表達式
當在原始事件流上，事件表達式，條件表達式，時間表達式的限定全部滿足時，觸發(fā)動作表達式規(guī)定的內(nèi)容。動作表達式由業(yè)務(wù)系統(tǒng)定義，如例1 中的alert 表示報警，業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的其它動作也可以定義相應(yīng)的表達式。
3 CDL 描述語言舉例
CDL 描述語言可以應(yīng)用在ERP 和SCM 的RFID 系統(tǒng)中，下面以供應(yīng)鏈RFID 系統(tǒng)為例，介紹CDL 語言的具體應(yīng)用。在供應(yīng)鏈RFID 系統(tǒng)中，廠房和倉庫的入口門禁讀寫器，出口門禁讀寫器，貨架上安裝的讀寫器，以及一定數(shù)量的手持讀寫器構(gòu)成了一個RFID 讀寫器網(wǎng)絡(luò)。RFID 標簽粘貼在托盤、包裝箱或元器件上，可以將信息傳遞給一定范圍內(nèi)的讀卡器，使得配送，質(zhì)檢，入庫，盤點，出庫實現(xiàn)了自動化管理。在供應(yīng)鏈日常業(yè)務(wù)過程中，各個讀寫器產(chǎn)生的RFID 數(shù)據(jù)，系統(tǒng)狀態(tài)改變或者是用戶產(chǎn)生的輸入與輸出形成了原始事件。
下面舉例用CDL 描述語言來描述供應(yīng)鏈RFID 系統(tǒng)的日常業(yè)務(wù)。
例 1：EVENT (SHELF-READING x) && (OVER-TEMPERATURE y)
WHERE x.id =’070301’ ∧ x.shelf_id=y.shelf_id
WITHIN 1 minute
TODO alert
SHELF-READING 表示貨架讀寫器讀取到的事件，OVER-TEMPERATURE 表示溫度傳感器發(fā)生的事件。例1 表示了在短時間內(nèi)如果編號為070301 的產(chǎn)品所在貨架的溫度過高，則觸發(fā)報警事件。
例 2：EVENT ORDER (ENTRANCE-READING x, !(CHECK-READING y), EXIT-READING z)
WHERE x.id =y.id ∧ x.id = z.id
WITHIN 12hours
TODO report_to_manager
例2 中的ENTRANCE-READING 表示倉庫入口處的讀卡器產(chǎn)生的入庫事件,CHECK-READING 表示質(zhì)檢事件, EXIT-READING 表示出庫事件，x，y，z 分別是三個事件實例。描述的意義是監(jiān)測符合以下條件的產(chǎn)品：在12 個小時內(nèi)完成入庫操作，但沒有經(jīng)過質(zhì)檢，就通過了倉庫出口。如檢測到結(jié)果說明有產(chǎn)品發(fā)生了漏檢，向管理員發(fā)送報告。
通過以上舉例說明CDL 語言可以準確的描述供應(yīng)鏈RFID 系統(tǒng)的日常業(yè)務(wù)，以及在規(guī)定的時間內(nèi)滿足條件時觸發(fā)的動作。CDL 也可以較好的描述其它RFID 系統(tǒng)的日常業(yè)務(wù)，在此不做舉例說明。
4 結(jié)論
本文改進并提出了一套基于RFID 的復(fù)雜事件描述語言CDL，它比其它描述語言更接近數(shù)學表達式，并且可以更準確的描述事件間的邏輯關(guān)系與時間關(guān)系。目前在國內(nèi)，復(fù)雜事件描述語言沒有得到人們的深刻認識，也沒有得到廣泛應(yīng)用，但隨著大規(guī)模通訊系統(tǒng)的發(fā)展，復(fù)雜事件描述語言很快會得到應(yīng)用，并且會有更廣闊的應(yīng)用空間。
