一種物聯(lián)網(wǎng)實體搜索系統(tǒng)

西安文理學院信息工程學院 趙 鑫 馮永亮

一、引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷普及和深入發(fā)展，傳感器的數(shù)量呈爆發(fā)式增長，而傳感器采集的信息也是呈現(xiàn)指數(shù)形式增長。物聯(lián)網(wǎng)實體是物理實體在信息世界的抽象和映射，物理實體上部署有物理感知設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)人們不關(guān)心物聯(lián)網(wǎng)實體的信息，只關(guān)注對他們有用的數(shù)據(jù)。目前的搜索引擎大多基于靜態(tài)信息進行搜索，這些傳統(tǒng)的搜索引擎能提供部分的傳感器實體檢索服務(wù)，但局限于全面性，會有很多無關(guān)的信息，而基于物聯(lián)網(wǎng)實體搜索是針對狀態(tài)實時變化的物理實體，是實時，動態(tài)的，更加準確為人們所需要的。因此，有必要開發(fā)一種物聯(lián)網(wǎng)搜索系統(tǒng)來滿足人們對實體信息的搜索需求。物聯(lián)網(wǎng)的搜索服務(wù)能夠幫助人們從海量的實體信息中獲取他們感興趣的實體的信息。由于物聯(lián)網(wǎng)具有信息時空性，海量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)高度動態(tài)性等特征，顯然，傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎已不能滿足物聯(lián)網(wǎng)搜索的要求。因此，如何設(shè)計一種高效便捷的物聯(lián)網(wǎng)搜索系統(tǒng)，幫助人們即時獲取感興趣的實體的信息，成為當前迫切需要解決的問題之一。

二、物聯(lián)網(wǎng)搜索的特征

由于物連網(wǎng)強調(diào)物物相連，其終端一般包括傳感器、RFID的只能感知設(shè)備，這些因素決定了物聯(lián)網(wǎng)搜索與互聯(lián)網(wǎng)查找有許多顯著地區(qū)別，這些區(qū)別也就形成了物聯(lián)網(wǎng)搜索系統(tǒng)的特征。

1.物聯(lián)網(wǎng)搜索的時空性。互聯(lián)網(wǎng)搜索的空間是一維的信息世界，搜索信息實體，沒有實時和空間限制。而物聯(lián)網(wǎng)搜索的空間是包含時間、空間的四維空間。時間和空間是物聯(lián)網(wǎng)實體的重要屬性。因為，傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎已不能滿足物聯(lián)網(wǎng)搜索的需求，有必要針對物聯(lián)網(wǎng)搜索的時空特性，針對性的在前臺交互、業(yè)務(wù)處理、數(shù)據(jù)存儲以及結(jié)果顯示等方面進行設(shè)計。

2.實體信息的海量性。由于實體上的傳感器24小時不間斷發(fā)送信息到服務(wù)器，這勢必在信息傳輸、處理、存儲和展示上增加了壓力。如何從海量的信息種搜索用戶感興趣的有用信息，成為必要要考慮的問題。

3.實體節(jié)點的資源受限性。由于傳感器節(jié)點和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具備資源受限性，如存儲資源、網(wǎng)絡(luò)傳輸、信息處理、以及能量等受限，因此，物聯(lián)網(wǎng)搜索系統(tǒng)需要充分考慮資源受限性，信息采集、傳輸、處理和存儲等方面進行優(yōu)化設(shè)計，保證搜索服務(wù)的質(zhì)量和效率。

4.實體信息的高度動態(tài)性。物聯(lián)網(wǎng)實體感知的信息是實時變化的，對實時信息如何存儲，對舊信息如何處理等都需要充分考慮。同時，對實時的、連續(xù)的信息按照何種頻率進行采集，也是需要認真思考和設(shè)計的。

三、物聯(lián)網(wǎng)搜索的對策

與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)搜索相比，物聯(lián)網(wǎng)搜索存在顯著地特征。為了應對物聯(lián)網(wǎng)搜索存在的問題與挑戰(zhàn)，本文從以下幾方面提出了相應的對策。

1.實體采取主動發(fā)送的策略。實體主動將采集的信息發(fā)送給服務(wù)器，然后將信息存儲到應用系統(tǒng)中，用戶在本地對實體信息進行搜索。在這種方式下，實體主要負責采集和傳輸信息，不在本地存儲，減少了實體的配置成本。這種方式適合于信息量相對較少的物聯(lián)網(wǎng)搜索系統(tǒng)。

2.數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)采用鏈表形式將數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)記錄采用鏈表結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)存儲起來，然后前臺界面將數(shù)據(jù)查詢出來用表格形式呈現(xiàn)出來。

3.應用系統(tǒng)采用Echarts組件將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出動態(tài)實時的顯示。Echarts是一個純 JavaS-cript 的圖表庫，能夠有效支持數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示。Echarts能夠直觀性、生動性生成用戶所需的各種動態(tài)圖標，如折線圖，柱狀圖，散點圖。Echarts支持可交互的、動態(tài)數(shù)據(jù)顯示，這一點非常符合本系統(tǒng)的顯示需求。

四、一種物聯(lián)網(wǎng)搜索系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

本系統(tǒng)采用模擬仿真技術(shù)，模擬了若干個路燈以及路燈上的傳感器模塊，這些傳感器實時的、動態(tài)的向服務(wù)器發(fā)送采集到的溫度、濕度、光照強度等傳感信息。該系統(tǒng)分為三個模塊：實體信息采集和處理模塊、實體信息存儲模塊、實體信息動態(tài)展示與搜索模塊。

1.實體信息采集和處理模塊基于Java程序設(shè)計技術(shù)，模擬若干個路燈和傳感器模塊，設(shè)置每個路燈的基本的靜態(tài)信息，模擬每個路燈的溫度、濕度、光照強度等動態(tài)信息。并通過Java圖像處理技術(shù)，展示路燈的實時運行狀況。

2.實體信息存儲模塊基于MySQL技術(shù)，對路燈的靜態(tài)、動態(tài)信息進行存儲和優(yōu)化。數(shù)據(jù)采用初始手動線程程序輸入，歷史記錄，修改記錄均采用鏈表形式存儲字段，搜索查詢目的記錄以及批量查詢所需記錄均依靠鏈表關(guān)鍵字實現(xiàn)搜索。

圖1 采用Echarts柱狀圖顯示實體信息

3.實體信息動態(tài)展示與搜索模塊分別采用ECharts和多功能搜索服務(wù)。采用Echarts組件將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出動態(tài)實時的顯示，柱狀圖顯示如圖1所示。而折線圖顯示如圖2所示。

圖2 采用Echarts折線圖顯示實體信息

系統(tǒng)的搜索服務(wù)包括單一實體信息搜索和查詢所有路燈等，如圖3所示。

圖3 實體信息搜索服務(wù)

五、結(jié)束語

本文首先分析了物聯(lián)網(wǎng)搜索服務(wù)開發(fā)的重要性，然后對比互聯(lián)網(wǎng)搜索，提出了物聯(lián)網(wǎng)搜索的若干特征，接著針對物聯(lián)網(wǎng)搜索存在的問題和挑戰(zhàn)，提出了相應的對策。最后，介紹了一種物聯(lián)網(wǎng)實體搜索系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)過程。經(jīng)過測試，該系統(tǒng)基本能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)實體搜索服務(wù)。