辦公自動(dòng)化系統(tǒng)中的標(biāo)簽信息防碰撞技術(shù)研究.docVIP

辦公自動(dòng)化系統(tǒng)中的標(biāo)簽信息防碰撞技術(shù)研究 張曉倩 （計(jì)算機(jī)仿真部北京100048） 摘要完善的辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)是提高企業(yè)工作效率的重要手段，本文以企業(yè)辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)為例子，研究了一種基于標(biāo)簽識(shí)別的辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)中標(biāo)簽信息防碰撞的關(guān)鍵技術(shù)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的各個(gè)環(huán)節(jié)使用了RFID技術(shù)，將信息錄入標(biāo)簽中，通過(guò)終端方便地從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用了一種前向估計(jì)反向驗(yàn)證的標(biāo)簽數(shù)估計(jì)算法，明確各個(gè)標(biāo)簽的信息。系統(tǒng)仿真證明，本文的辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)在標(biāo)簽從l到100的區(qū)間，較傳統(tǒng)的標(biāo)簽閱讀算法，系統(tǒng)的吞吐率提高30%，解沖突時(shí)間平均降低4S，防碰撞的準(zhǔn)確率明顯提高，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。 關(guān)鍵詞rfid防碰撞解沖突dfsa TP391.9;TP317.1 A 150812-7078 辦公自動(dòng)化就是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、系統(tǒng)科學(xué)與行為科學(xué)應(yīng)用于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)難以處理的數(shù)量龐大且結(jié)構(gòu)不明確的、包括非數(shù)字型信息的辦公事務(wù)處理的一項(xiàng)綜合技術(shù)。隨著信息科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，辦公自動(dòng)化系統(tǒng)在技術(shù)和應(yīng)用上都得到了更高層次的發(fā)展，人們逐漸意識(shí)到對(duì)辦公管理系統(tǒng)的運(yùn)用可以使日常辦公工作更加方便、快捷和高效。而辦公活動(dòng)重要性的日漸突出，也引起了企業(yè)管理者的普遍重視。并研究出了很多新型的辦公室系統(tǒng)。這些研究成果很大程度上明確了管理辦公室相關(guān)人員的責(zé)任，做到有據(jù)可查、職責(zé)分明，對(duì)辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)起到了極大的推動(dòng)作用。 RFID信息標(biāo)簽是辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)中的重要技術(shù)，電子標(biāo)簽分為有源與無(wú)源兩種，在辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中電子標(biāo)簽被安裝在各個(gè)模塊的外部，使用有源式的電子標(biāo)簽，經(jīng)常出現(xiàn)多個(gè)電子標(biāo)簽信息碰撞的問(wèn)題，閱讀器無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別出各個(gè)標(biāo)簽的信息，系統(tǒng)的吞吐率不高，延時(shí)增加。本文在RFID系統(tǒng)的標(biāo)簽數(shù)量估計(jì)環(huán)節(jié)引入了一種前向估計(jì)反向驗(yàn)證的標(biāo)簽信息防碰撞機(jī)制，將標(biāo)簽的信息有效區(qū)分后進(jìn)行通信，實(shí)際的系統(tǒng)仿真證明，本文的辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)在標(biāo)簽從l到100的區(qū)間，較傳統(tǒng)的標(biāo)簽閱讀算法，系統(tǒng)的吞吐率提高30%，解沖突時(shí)間平均降低4S，系統(tǒng)性能良好。 一、辦公室信息自動(dòng)化系統(tǒng)原理 辦公室與一般的工作區(qū)域具有不同的特征，辦公室具有自己特有的特性，辦公室設(shè)計(jì)的特性是辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)保障，一般在其辦公室安裝電子標(biāo)簽對(duì)辦公室自動(dòng)化行成的重要參數(shù)進(jìn)行采集與保存。在辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中如果辦公室信息搜集差就越會(huì)造成辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)質(zhì)量的下降，因此，在辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中其收集信息過(guò)程要能夠完整記錄在RFID的標(biāo)簽數(shù)據(jù)中。本文以普通的辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)為例子設(shè)計(jì)了一種基于技術(shù)的辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)，使用RFID技術(shù)作為辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)與外界信息交互的重要媒介，將標(biāo)簽的數(shù)據(jù)采集貫穿在從設(shè)計(jì)到使用的每一個(gè)環(huán)節(jié)中，從辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)基本標(biāo)簽數(shù)據(jù)記錄到使用過(guò)程中的記錄，所有的數(shù)據(jù)都被標(biāo)簽在RFID中。辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)的主要由系統(tǒng)維護(hù)模塊、個(gè)人管理模塊、文檔管理模塊、業(yè)務(wù)管理模塊、公共信息管理模塊五個(gè)模塊組成。 辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)的系統(tǒng)維護(hù)模塊主要是負(fù)責(zé)硬件、軟件和數(shù)據(jù)的維護(hù)等功能，系統(tǒng)維護(hù)模塊的功能貫穿在辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)從設(shè)計(jì)到使用的各個(gè)環(huán)節(jié)中，系統(tǒng)維護(hù)模塊對(duì)數(shù)據(jù)維護(hù)后通過(guò)各種接口與其余幾個(gè)模塊進(jìn)行交互。業(yè)務(wù)管理模塊是將收集到的業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)源通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，這種網(wǎng)絡(luò)的傳輸技術(shù)可以使用電信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，使辦公室信息能夠得到更大范圍的傳播與覆蓋。信息處理模塊主要包括業(yè)務(wù)管理模塊與文檔管理模塊兩個(gè)部分，業(yè)務(wù)管理模塊主要是通過(guò)設(shè)計(jì)不同的權(quán)限業(yè)務(wù)對(duì)辦公室從開(kāi)始工作到結(jié)束工作時(shí)的各個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)查詢與服務(wù)業(yè)務(wù)請(qǐng)求，業(yè)務(wù)管理模塊主要集成了各種數(shù)據(jù)庫(kù)，這些數(shù)據(jù)庫(kù)包括各個(gè)環(huán)節(jié)信息庫(kù)、標(biāo)簽信息庫(kù)、銷售數(shù)據(jù)庫(kù)等部分。 圖1可見(jiàn)RFID技術(shù)是從開(kāi)始工作到最終結(jié)束的數(shù)據(jù)采集，各個(gè)環(huán)節(jié)可以方便地錄入數(shù)據(jù)隨后讀入公共數(shù)據(jù)庫(kù)。本文研究的辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)主要是基于具有一定規(guī)模的辦公場(chǎng)所，工作人員在每一塊工作模塊中綁定一個(gè)標(biāo)簽記錄著辦公工作從開(kāi)始到結(jié)束的整個(gè)過(guò)程中所有的操作信息，包括辦公工作種類與使用時(shí)間次數(shù)等信息，對(duì)每一種辦公工作進(jìn)行唯一的標(biāo)識(shí)。辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)可以使用RFID技術(shù)對(duì)辦公室信息進(jìn)行采集提高工作環(huán)節(jié)的速度，減少了差錯(cuò)。在個(gè)人管理環(huán)節(jié)可以使用RFID設(shè)備對(duì)個(gè)人考勤、文件傳送、工作計(jì)劃等進(jìn)行信息存儲(chǔ)。使用RFID技術(shù)可以對(duì)業(yè)務(wù)管理模塊的信息進(jìn)行讀取，文檔管理模塊的信息可以通過(guò)閱讀器讀取包裝在電子標(biāo)簽上的信息進(jìn)行文檔信息的數(shù)據(jù)采集。本文的辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)不但可以暢通的進(jìn)行數(shù)據(jù)交流，而且還可以對(duì)辦公室的工作源頭進(jìn)行透明跟蹤。考慮到工作效率與成本本文采用了有源主動(dòng)式的電子標(biāo)簽，這種方式在辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與使用過(guò)程中可以設(shè)計(jì)性能較高的電子標(biāo)簽信息防撞算法，保證辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)的吞吐率與時(shí)延。 二、辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)的標(biāo)簽信息防撞模型 在辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)中的RFID技術(shù)分為有源標(biāo)簽與無(wú)源標(biāo)簽兩種，在辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與使用的環(huán)節(jié)中，經(jīng)常出現(xiàn)多個(gè)電子標(biāo)簽碰撞的問(wèn)題，因?yàn)橛性吹闹鲃?dòng)式電子標(biāo)簽的功率信號(hào)容易接受且防撞機(jī)制容易實(shí)現(xiàn)，本文選取了這種電子標(biāo)簽對(duì)辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。多標(biāo)簽的防撞核心功能主要是通過(guò)一定的算法對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行排序與區(qū)分后隨后逐個(gè)對(duì)標(biāo)簽集的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取與通信?；诮?jīng)典的DFSA算法本文提出了前向估計(jì)后向驗(yàn)證的改進(jìn)DFSA算法提高系統(tǒng)的吞吐能力，降低解沖突延時(shí)。電子標(biāo)簽的吞吐量可以根據(jù)以下的式子進(jìn)行衡量： 其中，S為吞吐率，也就是每次更新時(shí)能夠成功讀取一個(gè)標(biāo)簽的可能性，也可以解釋為成功讀取的標(biāo)簽個(gè)數(shù)，G為系統(tǒng)的輸入負(fù)載，即每次查詢時(shí)能夠達(dá)到的標(biāo)簽數(shù)量?？梢詫?duì)上述的式子證明得到在G=i時(shí)，吞吐率達(dá)到最大值，此時(shí)最大值為e-l=0.368，即系統(tǒng)的吞吐率能夠達(dá)到36.8%，這種技術(shù)是在將整個(gè)盤存時(shí)間劃分為若干個(gè)時(shí)隙后的結(jié)果，這種方法在標(biāo)簽延遲選擇的范圍較大且隨機(jī)，嚴(yán)重影響著系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 為了客服上述問(wèn)題，本文將多個(gè)時(shí)隙確定為一個(gè)信息幀，在每一個(gè)信息幀內(nèi)隨機(jī)進(jìn)行延遲，在對(duì)每一個(gè)查詢周期內(nèi)動(dòng)態(tài)估計(jì)標(biāo)簽的數(shù)量進(jìn)行調(diào)整幀時(shí)隙數(shù)，假設(shè)幀時(shí)隙數(shù)與標(biāo)簽的數(shù)量分別為K，n，那么在其中的一個(gè)時(shí)隙內(nèi)存在r個(gè)標(biāo)簽的概率服從以下的分布： 上面的式子為O的時(shí)候也就是誤差最小的時(shí)候。 可以根據(jù)以上的式子的最小值對(duì)下一次進(jìn)行閱讀的標(biāo)簽個(gè)數(shù)進(jìn)行估計(jì)，使得辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與使用環(huán)節(jié)RFID的標(biāo)簽信息閱讀碰撞解析性能提高。 三、系統(tǒng)性能分析 為了對(duì)本文設(shè)計(jì)的辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)中標(biāo)簽信息防撞算法的性能進(jìn)行分析，本文在Windows系統(tǒng)下基于matlab數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行了系統(tǒng)仿真與分析，并與經(jīng)典的DFSAZ算法進(jìn)行了比較，對(duì)不同的初始標(biāo)簽時(shí)隙，標(biāo)簽的數(shù)量從1到100開(kāi)始變化，為了盡量避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)偶然誤差，本文在不同的算法仿真下分別進(jìn)行了200次的實(shí)驗(yàn)，并且對(duì)其進(jìn)行平均值的求解，分別從吞吐率與解沖突時(shí)間兩個(gè)參數(shù)量對(duì)算法性能進(jìn)行判定： 上圖可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)本文對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)后，雖然算法的吞吐率變化都比較平穩(wěn)，但是本文的方法的吞吐率明顯提高，并且隨著標(biāo)簽數(shù)量的增多，這種變化更加明顯，對(duì)200次的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可以得到，本文的算法最高吞吐率可達(dá)48.4%。下圖是經(jīng)過(guò)本文算法改進(jìn)后，在系統(tǒng)解沖突時(shí)間性能上的比較： 圖3系統(tǒng)解沖突時(shí)間對(duì)比 上面的圖中可見(jiàn)，在標(biāo)簽的數(shù)量從1變到100的過(guò)程中，本文的算法比其他算法具有更為短的系統(tǒng)解沖突時(shí)間，標(biāo)簽信息防碰撞技術(shù)在系統(tǒng)中的使用準(zhǔn)確率較高具有很強(qiáng)的實(shí)用性。 四、總結(jié)與展望 本文提出一種基于技術(shù)的辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)中的標(biāo)簽信息防碰撞技術(shù)。在辦公室自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)中使用RFID技術(shù)將信息錄入標(biāo)簽中，通過(guò)終端方便地從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了針對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的不同模塊的應(yīng)用架構(gòu)，針對(duì)傳統(tǒng)的系統(tǒng)在設(shè)