无线传感器网络中数据存储与查询分析

陈晓杰

摘 要 无线传感器网络是通讯技术高度发展的结果，通过建立无线传感器网络能够更好的进行数据的比对查询和存储分析，使人们的信息交流更加便捷快速。文章通过分析传感器的结构与作用，对数据的存储类型和查询方式进行深入探讨，为进一步推广无线传感器网络奠定基础。

关键词 无线传感器网络；数据存储；数据查询

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）06-0018-01

1 无线传感器网络的基本定义

无线传感器网络是将数量众多的微型传感器均匀分布在需要进行测量或者监控的区域内，每隔一段距离，一定数量的传感器就会形成一个固定的汇聚点，通过这些汇聚点进行距离更远的通信，由无数个汇聚点组成了一个分工明确的网络系统。这些汇聚点基于感应器而建立，彼此之间能够很好地进行感应、收集、处理和传输信息的工作，使网络覆盖区域中的任何位置的目标信息都能得到及时的感知和处理，然后回传给信息收集者。无线传感器网络的优势在于可以打破客观条件的限制，随时获取所需的大量信息，从而极大地丰富了人们的感知，延伸了信息收集范围。无线传感器网络有高到低可大致分为处理器、汇聚点以及传感器等三个部分。传感器测得的信息传送到汇聚点，通过汇聚点传入管理节点，也就是处理器以便进行处理。

2 无线传感器网络中数据的存储方式

想要了解数据在无线传感器网络中的存储方式，其实就是研究传感器所感知到的信息是如何进行存储的，具体来说就是给数据在网络中寻找一个合适的位置用于存储，以及查询数据的时候是如何将请求连接到正确的存储位置上，方便获取相应的数据。数据存储大概可分为集中式存储、本地存储和分布式存储三种。

2.1 集中式存储

集中式存储是一种应用最为广泛且易于操作的存储方法，传感器将感知到的信息数据传输到汇聚点进行存储，当进行查询时可以直接从汇聚点获取对应的数据。由于汇聚点具有空间大、易存储、无消耗的特点，数据存储的时间比较长，还能够大大节省汇聚点的能量。这时无线传感器网络只是用于单纯的收集数据，还不具备数据处理的能力，操作者只能从汇聚点中获取数据。需要注意的是，当网络形成一定规模，汇聚点比较密集时，大量的数据通过汇聚点传输，会过快地消耗汇聚点的能量，使整个网络陷入瘫痪，因此集中式存储不适合大型网络。

2.2 本地存储

本地存储是指传感器所感知到的数据都被存储在传感器自身的存储器中，当对数据进行查询时，需要涉及到整个网络中的所有传感器，经过各个传感器的处理和反馈之后，才能获取所需数据。这样的存储方法步骤简单，没有能量损耗和通信开销，使数据访问最大限度地做到了按需查询。但是传感器自身的存储能力与汇聚点相比十分有限，不能很好地保存历史数据，并且极易发生故障导致数据丢失；无法缩短数据访问和查询的步骤，浪费了过多的资源，极大地消耗了网络寿命，当进行多批次的复杂查询时，节点发生故障的几率会大大增加。

2.3 分布式存储

分布式存储是以数据为中心，使其有效而均匀地存储在周围不同传感器的方法。通过使用合理的机制来解决存储与访问之间所产生的问题，最大程度地保证数据的存储和访问得到及时处理。这种方法使数据的存储和查询都遵从事前制定好的特定机制，获取数据也要以这个机制为依据。分布式存储的特点与网络信息的分散性不谋而合，但是建立合理有效的中介机制需要付出额外的代价。

3 无线传感器网络中数据的查询方式

3.1 无线传感器网络数据的查询特点

无线传感器网络中数据查询方法包括：集中式方法和网内处理方法。集中式方法是指所有的数据查询请求均在汇聚点内进行处理并完成，网内处理方法是将数据查询请求从汇聚点延伸到各个传感器，通过相互协作完成数据的查询和处理。两者各有利弊，网内处理的存储和处理能力，相对地优于集中式，并且较为节省能量，使无线传感器网络的稳定性有所增强。而网内处理所采用的分布式计算，使传感器网络内的各个节点之间进行相互协作，共同处理信息，有效缩短了查询时间，甚至还具有数据聚合的特殊作用。让无线传感器网络采用网内处理方式，可以使任意一个传感器对自身所存储的数据依据查询要求进行聚合，这样能够提高查询数据的准确性，有效地节省网络的能量消耗。

3.2 无线传感器网络数据查询的分类

1）快照查询：当查询要求指定了详细的数据信息，可以快速的获取相关数据。

2）连续查询：当查询请求被提交以后，无线传感器网络在一段时间内通过处理器将数据流有规律地反馈给用户。

3）事件驱动查询：当传感器感知到网络中出现数据查询请求，或者出现符合系统自定义的信息处理机制的事件时，会通过汇聚点将信息反馈到系统处理器，处理器会自动触发传感器以获取相关的数据。

4）基于生命周期查询：对于操作者来说，网络的生命周期更值得了解和关注。对数据进行查询的请求只需指定网络的生命周期，由无线传感器网络自身去决定采样频率，然后采取合适的处理方式。

5）聚合查询：要先对所获取到的数据进行分组，然后按组别求解，得出能够表示数据聚合特性的值，例如平均值、最大值、最小值等。由于采取单纯的连续查询会耗费较多的时间，并且一般用户所关心的只是某些具有统计意义的数值，所以在连续查询中通常会有另外进行的将数据分组的聚合查询。

4 总结

无线传感器网络以数据为中心，对数据的存储与查询是其研究的重点问题。无线传感器网络包含了传感器技术、分布式信息处理和无线通信等多种技术，能够及时获取和感知数据，并在不同环境下保证数据的有效存储。数据的存储主要是研究如何将数据存储在网络中，而数据的访问主要是研究如何对数据进行查询处理并准确反馈，二者相辅相成，缺一不可。如今是信息技术大行其道的时代，无线传感器网络将会具有十分广阔的发展前景，值得学术界和制造业界等进行深入研究，通过对无线传感器网络数据的存储、查询进行分析，进而使其技术达到进一步的优化和应用，为社会发展提供一定的帮助。

参考文献

[1]陈少华.无线传感器网络的数据存储与查询技术[J].重庆工学院学报：自然科学版，2009（1）.

[2]蔚赵春.无线传感器网络中数据存储与访问研究进展[J].电子学报，2008（10）.endprint