[發(fā)明專利]面向物聯(lián)網(wǎng)智能感知的數(shù)據(jù)索引建立與查詢方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210364724.5
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102915346A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁治明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院軟件研究所
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余長江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)、傳感器數(shù)據(jù)管理、搜索引擎、信息檢索等領(lǐng)域，提出了一種能夠?qū)崟r反映采樣數(shù)據(jù)狀態(tài)動態(tài)變化的、支持多種搜索模式(包括關(guān)鍵詞搜索、時空搜索、狀態(tài)值搜索)的物聯(lián)網(wǎng)搜索引擎方法。

背景技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是目前國際和國內(nèi)新興的一項熱門技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)可以將各類物品通過射頻識別(RFID)、傳感器件與設(shè)備、全球定位系統(tǒng)等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來并形成一個巨大的網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)智能化的識別和管理，進而實現(xiàn)各類物品的遠程感知和控制，由此生成一個更加智慧的生產(chǎn)和生活體系。

物聯(lián)網(wǎng)廣泛適用于智能交通、基礎(chǔ)測量、工程測量、國土資源調(diào)查、工業(yè)監(jiān)測、地災監(jiān)測、環(huán)境保護、城市規(guī)劃、施工建設(shè)、政府工作、公共安全、智能消防等多個領(lǐng)域，被公認為是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮，開發(fā)應用前景巨大。據(jù)美國權(quán)威研究機構(gòu)Forrester預測，物聯(lián)網(wǎng)所帶來的產(chǎn)業(yè)價值要比互聯(lián)網(wǎng)大30倍，將會形成下一個萬億元級別的信息通信技術(shù)業(yè)務(wù)。

目前，世界各國對物聯(lián)網(wǎng)都進行了相關(guān)的研究，并部署了相應的研究計劃。然而，目前物聯(lián)網(wǎng)的研究與產(chǎn)業(yè)化還存在著諸多的局限性，大部分的工作還集中在物聯(lián)網(wǎng)中單個傳感器或小型傳感器網(wǎng)絡(luò)方面(如智能傳感器技術(shù)、壓縮傳感技術(shù)等)，或者集中在物聯(lián)網(wǎng)硬件和網(wǎng)絡(luò)層面(如新型網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)、高通量服務(wù)器技術(shù)等)，而對于物聯(lián)網(wǎng)欲與互聯(lián)網(wǎng)相比肩所面臨的核心問題，即海量異構(gòu)傳感器數(shù)據(jù)的存儲與搜索技術(shù)的研究還比較有限?？傮w上講，目前的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)尚處于發(fā)展的初級階段。

從搜索引擎的角度來看，雖然目前的搜索引擎技術(shù)如目錄式搜索、關(guān)鍵詞搜索、多媒體搜索、對等搜索、智能搜索等已經(jīng)比較成熟并獲得了非常成功的應用，但它們主要針對靜態(tài)或慢速變化的、主要由文本信息組成的網(wǎng)頁信息，并不適合于數(shù)據(jù)頻繁變化的、涉及多種非文本屬性的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。具體說來，物聯(lián)網(wǎng)搜索引擎面臨的挑戰(zhàn)性問題如下：

(1)物聯(lián)網(wǎng)實時搜索的挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的數(shù)據(jù)主要是傳感器及監(jiān)控設(shè)備動態(tài)采集的監(jiān)控數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)呈現(xiàn)持續(xù)變化的動態(tài)特征，而傳統(tǒng)的搜索引擎一般采用周期性的、緩慢的索引更新方式，因此無法根據(jù)監(jiān)控對象的最新狀態(tài)搜索到所需要的數(shù)據(jù)。

(2)物聯(lián)網(wǎng)時空搜索的挑戰(zhàn)。時空特性是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的一個基本屬性，表現(xiàn)為每個采樣值都對應于一個采樣時間和一個采樣地點。因此，時空搜索是物聯(lián)網(wǎng)搜索的一個重要類型，如“查找所有在t時刻位于污染區(qū)域A中的車輛”、“查找所有位于區(qū)域G的溫度傳感器并報告它們的當前狀態(tài)”等?；跁r空條件的搜索并不是簡單的關(guān)鍵詞匹配，需要在搜索的過程中進行復雜的時空比較和計算。而目前的搜索引擎技術(shù)主要是基于關(guān)鍵詞匹配完成搜索過程的，因此無法提供對時空搜索的支持；

(3)物聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)值搜索的挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器采樣數(shù)據(jù)大部分是數(shù)值型的，如溫度采樣值、壓力采樣值、GPS采樣值等?；跔顟B(tài)值的搜索是物聯(lián)網(wǎng)搜索的另一個重要類型，如“以時刻t和溫度值v為參考值，查找所有其采樣值與參考值近似的溫度傳感器”。在基于狀態(tài)值的搜索中，所查找的結(jié)果與給定的參考值t、v之間并不是完全的關(guān)鍵詞匹配關(guān)系，而是要通過相似度距離的計算，找出靠近參考值的匹配對象。上述基于值的相似度距離的匹配方式，使得傳統(tǒng)的基于關(guān)鍵詞精確匹配的搜索方法不能滿足要求。

為了應對上述挑戰(zhàn)，人們已經(jīng)進行了一些嘗試性的工作，但是這些工作還非常的初步，具有諸多的局限。下面進行具體的分析：

(1)目前在實時搜索引擎方面所做的工作，如Snoogle、Microsearch、MAX等實驗系統(tǒng)，均是基于傳感器所附加的文本信息進行搜索的，不能支持傳感器時空搜索和狀態(tài)值搜索。其原因在于，這些系統(tǒng)所采用的索引仍然是傳統(tǒng)搜索引擎系統(tǒng)中所采用的一維關(guān)鍵詞索引(通常是B⁺樹)，當傳感器的文本信息發(fā)生變化時，通過對關(guān)鍵詞索引進行動態(tài)更新，從而實現(xiàn)對傳感器信息的實時搜索。在上述實時搜索引擎中，由于沒有建立時空索引和基于狀態(tài)值的索引，因此不能支持時空搜索和狀態(tài)值搜索。