CN109951817A - 大数据的快速搜索方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了大数据的快速搜索方法及装置，其中该方法包括：大数据平台接收由无线传感器网络传送的监测数据；所述大数据平台根据簇头的标识分区存储各监测数据；所述大数据平台接收由智能终端发送的数据搜索请求，所述数据搜索请求包括请求搜索的监测数据的簇头标识；所述大数据平台根据所述数据搜索请求，将与所述请求搜索的监测数据的簇头标识对应的监测数据发送至所述智能终端。

Description

大数据的快速搜索方法及装置

技术领域

本发明涉及数据采集及搜索技术领域，具体涉及大数据的快速搜索方法及装置。

背景技术

相关技术中，采用有线监测设备进行环境监测时，往往需要布线，浪费人力成本，且监测得到的数据不能共享，也难以提供便捷的数据搜索功能。

发明内容

针对上述问题，本发明提供大数据的快速搜索方法及装置。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

本发明第一方面提供了大数据的快速搜索方法，该方法包括：

大数据平台接收由无线传感器网络传送的监测数据，所述无线传感器网络包括多个传感器节点、多个簇头和一个与所述大数据平台连接的汇聚节点，每个传感器节点采集所监测位置的监测数据，簇头选择距离最近的簇头加入簇，以将采集的监测数据发送至对应的簇头；所述汇聚节点将簇头接收的监测数据发送至所述大数据平台；

所述大数据平台根据簇头的标识分区存储各监测数据；

所述大数据平台接收由智能终端发送的数据搜索请求，所述数据搜索请求包括请求搜索的监测数据的簇头标识；

所述大数据平台根据所述数据搜索请求，将与所述请求搜索的监测数据的簇头标识对应的监测数据发送至所述智能终端。

其中，所述智能终端为预先设定的智能终端。

本发明基于无线传感器网络技术实现了监测数据的采集，无需布线，降低了人力成本；根据簇头的标识进行数据分区存储和相应的数据搜索，实现了数据共享，使得用户能够通过智能终端便捷搜索所需的数据。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，该方法还包括：

所述大数据平台接收所述智能终端的加密指令，所述加密指令包括簇头标识；

所述大数据平台采用预设的加密算法，对与所述加密指令中的簇头标识对应的监测数据进行加密。

本实施例通过对用户指定的监测数据进行加密，有利于防止重要的监测数据的泄露，保护用户的隐私，极大地提高了监测数据的安全性。

本发明第二方面提供了大数据的快速搜索装置，所述装置包括接收模块、控制模块、数据库和发送模块，其中，

接收模块，用于接收由无线传感器网络传送的监测数据，所述无线传感器网络包括多个传感器节点和一个与所述大数据平台连接的汇聚节点，每个传感器节点采集所监测位置的监测数据，所述汇聚节点将传感器节点采集的监测数据发送至所述接收模块；

控制模块，用于根据簇头的标识将各监测数据分区存储至数据库；

所述接收模块还用于接收由智能终端发送的数据搜索请求，所述数据搜索请求包括请求搜索的监测数据的簇头标识；

所述控制模块根据所述数据搜索请求，提取与所述请求搜索的监测数据的簇头标识对应的监测数据，并控制所述发送模块将所述对应的监测数据发送至所述智能终端。

根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述装置还包括加密模块；所述接收模块还用于接收所述智能终端的加密指令，所述加密指令包括簇头标识；

所述加密模块采用预设的加密算法，对与所述加密指令中的簇头标识对应的监测数据进行加密。

本发明基于无线传感器网络技术实现了监测数据的采集，无需布线，降低了人力成本；基于大数据技术，利用大数据平台根据簇头的标识进行数据分区存储和相应的数据搜索，实现了数据共享，使得用户能够通过智能终端便捷搜索所需的数据。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明一个示例性实施例的大数据的快速搜索方法的流程示意图；

图2是本发明一个示例性实施例的大数据的快速搜索装置的结构框图。

附图标记：

接收模块1、控制模块2、数据库3、发送模块4。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本发明第一方面实施例提供了大数据的快速搜索方法，该方法包括：

S1大数据平台接收由无线传感器网络传送的监测数据，所述无线传感器网络包括多个传感器节点、多个簇头和一个与所述大数据平台连接的汇聚节点，每个传感器节点采集所监测位置的监测数据，簇头选择距离最近的簇头加入簇，以将采集的监测数据发送至对应的簇头；所述汇聚节点将簇头接收的监测数据发送至所述大数据平台；

S2所述大数据平台根据簇头的标识分区存储各监测数据；

S3所述大数据平台接收由智能终端发送的数据搜索请求，所述数据搜索请求包括请求搜索的监测数据的簇头标识；

S4所述大数据平台根据所述数据搜索请求，将与所述请求搜索的监测数据的簇头标识对应的监测数据发送至所述智能终端。

其中，所述智能终端为预先设定的智能终端。在一种能够实现的方式中，所述大数据平台设有智能终端的身份识别信息；所述大数据平台接收到数据搜索请求前，根据所述身份识别信息对请求通信连接的智能终端进行身份认证，在身份认证成功后进行后续操作。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，该方法还包括：

所述大数据平台接收所述智能终端的加密指令，所述加密指令包括簇头标识；

所述大数据平台采用预设的加密算法，对与所述加密指令中的簇头标识对应的监测数据进行加密。

本实施例通过对用户指定的监测数据进行加密，有利于防止重要的监测数据的泄露，保护用户的隐私，极大地提高了监测数据的安全性。

参见图2，本发明第二方面实施例提供了大数据的快速搜索装置，所述装置包括接收模块1、控制模块2、数据库3和发送模块4，其中，

接收模块1，用于接收由无线传感器网络传送的监测数据，所述无线传感器网络包括多个传感器节点和一个与所述大数据平台连接的汇聚节点，每个传感器节点采集所监测位置的监测数据，所述汇聚节点将传感器节点采集的监测数据发送至所述接收模块；

控制模块2，用于根据簇头的标识将各监测数据分区存储至数据库3；

所述接收模块1还用于接收由智能终端发送的数据搜索请求，所述数据搜索请求包括请求搜索的监测数据的簇头标识；

所述控制模块2根据所述数据搜索请求，提取与所述请求搜索的监测数据的簇头标识对应的监测数据，并控制所述发送模块4将所述对应的监测数据发送至所述智能终端。

根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述装置还包括加密模块；所述接收模块还用于接收所述智能终端的加密指令，所述加密指令包括簇头标识；

所述加密模块采用预设的加密算法，对与所述加密指令中的簇头标识对应的监测数据进行加密。

本发明上述实施例基于无线传感器网络技术实现了监测数据的采集，无需布线，降低了人力成本；根据簇头的标识进行数据分区存储和相应的数据搜索，实现了数据共享，使得用户能够通过智能终端便捷搜索所需的数据。

在上述的大数据的快速搜索方法及装置中，网络中每个簇头能调节的通信距离范围皆为[Y_min，Y_max]，网络初始化时，所述汇聚节点向各簇头广播hello消息，所述hello消息包括汇聚节点的位置信息、网络簇头数量信息以及直接通信阈值L_min，L_min＜0.75Y_max；簇头接收到所述hello消息后，若簇头到汇聚节点的距离小于L_min，则簇头选择与汇聚节点直接通信，若簇头到汇聚节点的距离不小于L_min，簇头进一步与其通信范围内的簇头进行信息交互，根据交互信息计算自身的通信优势值，若通信优势值大于3/5，则该簇头直接与汇聚节点通信，否则在其通信范围内选择一簇头作为下一跳节点，以由下一跳节点转发其采集的监测数据，直至所述监测数据发送至汇聚节点，所述通信优势值的计算公式为：

式中，B_s为簇头s的通信优势值，L_so为簇头s到汇聚节点的距离，f(L_so-Y_max)为一判断取值函数，当L_so-Y_max＞0时，f(L_so-Y_max)，当L_so-Y_max≤0时，f(L_so-Y_max)＝1，M_s(Y_max)为与簇头s相距不超过Y_max的簇头数量，M_s(L_min)为与簇头s相距不超过L_min的簇头数量。

本实施例中，各簇头根据自身到汇聚节点的距离以及通信优势值确定直接或者间接的方式与汇聚节点通信，提高了簇头路由的灵活性。其中，在簇头到汇聚节点的距离不小于直接通信距离阈值时，簇头进一步计算通信优势值，并根据通信优势值的大小确定直接或者间接的方式与汇聚节点通信。根据通信优势值的定义可知，当簇头有能力与汇聚节点直接通信时，与簇头亲近的邻居簇头越多，簇头的通信优势值越大。由于邻居簇头与簇头越亲近时，邻居簇头选择该簇头作为下一跳节点的概率越大，通过上述机制确定通信方式，能够有助于有能力的下一跳节点优先选择直接通信方式将监测数据发送至汇聚节点，从而避免无谓的监测数据转发带来的能量消耗，延长无线传感器网络的生命周期。

在一种能够实现的方式中，所述直接通信阈值L_min由人为根据簇头部署情况进行预先设定。

在另一种能够实现的方式中，所述直接通信阈值L_min按照下列方式确定：

(1)汇聚节点向各簇头广播请求消息并启动计时器；

(2)汇聚节点在计时器计时结束前接收簇头发送的响应该请求消息的反馈消息，所述汇聚节点在计时器计时结束后，根据已接收的反馈消息确定对应的簇头，归入响应簇头集合，并根据所述反馈消息计算直接通信距离阈值L_min：

式中，i为响应簇头集合中与汇聚节点距离不超过0.75Y_max的第i个簇头，L_io(0.75Y_max)为所述第i个簇头到汇聚节点的距离，n为响应簇头集合中与汇聚节点距离不超过0.75Y_max的簇头的数量。

本实施例根据传感器节点的实际部署情况确定直接通信阈值L_min，使得L_min的设定更贴近实际情况，有利于更合理地确定簇头的路由方式。

在一个实施例中，簇头在其通信范围内选择一簇头作为下一跳节点，包括：

(1)设簇头c与距离最近的簇头的距离为L_minc，簇头到汇聚节点的距离为L_oc，若L_minc-L_oc≥0，所述簇头c始终选择直接通信模式；

(2)若L_minc-L_oc＜0，所述簇头c获取其通信范围内相对于其距离汇聚节点更近的簇头作为备选节点，构建备选节点集，初始时，簇头确定选择距离为Y_max，并在备选节点集中选择与其距离最接近Y_max的备选节点作为下一跳节点；

每隔一个预设的周期ΔT，簇头c按照下列公式更新选择距离，并重新选择与其距离最接近当前更新的选择距离的备选节点作为下一跳节点：

式中，S_c为簇头c当前更新的选择距离，P_c为簇头c的当前剩余能量，P_0c为簇头c的初始能量，为基于簇内密集度的能量影响因子，h为预设的基于簇内密集度的能量影响的权重系数，h的取值范围为[0.1，0.2]，N_c为簇头c所在簇内的传感器节点数量，N_c(Y_min/3)为簇头c所在簇内与簇头c相距不超过Y_min/3的传感器节点数量，w为预设的基于能量的影响权值，w的取值范围为[2.5π，3π]。

其中，当更新的次数达到预设的次数阈值，或者更新的选择距离小于Y_min时，所述传感器节点停止下一跳节点的更新。

本实施例提出了簇头选择下一跳节点的具体机制，其中提出了选择距离的选择指标。该机制中，当簇头的邻居簇头相对于汇聚节点更远时，簇头直接与汇聚节点通信，避免了监测数据的无谓转发而带来的能量消耗。当簇头的邻居簇头相对于汇聚节点更近时，簇头根据选择距离，选择与其距离最接近当前更新的选择距离的备选节点作为下一跳节点，这有利于在保障监测数据的可靠转发的前提下，尽可能地减少转发监测数据的下一跳节点数量，从而有利于提高转发监测数据的效率。本实施例创新性地根据能量因素设计了选择距离的衡量指标；其中在考虑能量因素时，创新性地引入了基于簇内密集度的能量影响因子。簇头所在簇内接近该簇头的簇头更稀疏时，簇头为管理簇内簇头所花费的能耗更大。通过能量影响因子的引入，将使得簇头的能耗计算更为精确，从而使得选择距离的计算更贴近实际情况。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统和终端的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路、数字信号处理器、数字信号处理系统、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于随机存取存储器、只读内存镜像、带电可擦可编程只读存储器或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储系统、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.大数据的快速搜索方法，其特征是，该方法包括：

大数据平台接收由无线传感器网络传送的监测数据，所述无线传感器网络包括多个传感器节点、多个簇头和一个与所述大数据平台连接的汇聚节点，每个传感器节点采集所监测位置的监测数据，簇头选择距离最近的簇头加入簇，以将采集的监测数据发送至对应的簇头；所述汇聚节点将簇头接收的监测数据发送至所述大数据平台；

所述大数据平台根据簇头的标识分区存储各监测数据；

所述大数据平台接收由智能终端发送的数据搜索请求，所述数据搜索请求包括请求搜索的监测数据的簇头标识；

所述大数据平台根据所述数据搜索请求，将与所述请求搜索的监测数据的簇头标识对应的监测数据发送至所述智能终端。

2.根据权利要求1所述的大数据的快速搜索方法，其特征是，网络中每个簇头能调节的通信距离范围皆为[Y_min,Y_max]，网络初始化时，所述汇聚节点向各簇头广播hello消息，所述hello消息包括汇聚节点的位置信息、网络簇头数量信息以及直接通信阈值L_min，L_min<0.75Y_max；簇头接收到所述hello消息后，若簇头到汇聚节点的距离小于L_min，则簇头选择与汇聚节点直接通信，若簇头到汇聚节点的距离不小于L_min，簇头进一步与其通信范围内的簇头进行信息交互，根据交互信息计算自身的通信优势值，若通信优势值大于3/5，则该簇头直接与汇聚节点通信，否则在其通信范围内选择一簇头作为下一跳节点，以由下一跳节点转发其采集的监测数据，直至所述监测数据发送至汇聚节点，所述通信优势值的计算公式为：

式中，B_s为簇头s的通信优势值，L_so为簇头s到汇聚节点的距离，f(L_so-Y_max)为一判断取值函数，当L_so-Y_max＞0时，f(L_so-Y_max)，当L_so-Y_max≤0时，f(L_so-Y_max)＝1，M_s(Y_max)为与簇头s相距不超过Y_max的簇头数量，M_s(L_min)为与簇头s相距不超过L_min的簇头数量。

3.根据权利要求2所述的大数据的快速搜索方法，其特征是，该方法还包括：

所述大数据平台接收所述智能终端的加密指令，所述加密指令包括簇头标识；

所述大数据平台采用预设的加密算法，对与所述加密指令中的簇头标识对应的监测数据进行加密。

4.大数据的快速搜索装置，其特征是，所述装置包括接收模块、控制模块、数据库和发送模块，其中，

接收模块，用于接收由无线传感器网络传送的监测数据，所述无线传感器网络包括多个传感器节点和一个与所述大数据平台连接的汇聚节点，每个传感器节点采集所监测位置的监测数据，所述汇聚节点将传感器节点采集的监测数据发送至所述接收模块；

控制模块，用于根据簇头的标识将各监测数据分区存储至数据库；

所述接收模块还用于接收由智能终端发送的数据搜索请求，所述数据搜索请求包括请求搜索的监测数据的簇头标识；

所述控制模块根据所述数据搜索请求，提取与所述请求搜索的监测数据的簇头标识对应的监测数据，并控制所述发送模块将所述对应的监测数据发送至所述智能终端。

5.根据权利要求4所述的大数据的快速搜索装置，其特征是，网络中每个簇头能调节的通信距离范围皆为[Y_min,Y_max]，网络初始化时，所述汇聚节点向各簇头广播hello消息，所述hello消息包括汇聚节点的位置信息、网络簇头数量信息以及直接通信阈值L_min，L_min<0.75Y_max；簇头接收到所述hello消息后，若簇头到汇聚节点的距离小于L_min，则簇头选择与汇聚节点直接通信，若簇头到汇聚节点的距离不小于L_min，簇头进一步与其通信范围内的簇头进行信息交互，根据交互信息计算自身的通信优势值，若通信优势值大于3/5，则该簇头直接与汇聚节点通信，否则在其通信范围内选择一簇头作为下一跳节点，以由下一跳节点转发其采集的监测数据，直至所述监测数据发送至汇聚节点，所述通信优势值的计算公式为：

式中，B_s为簇头s的通信优势值，L_so为簇头s到汇聚节点的距离，f(L_so-Y_max)为一判断取值函数，当L_so-Y_max＞0时，f(L_so-Y_max)，当L_so-Y_max≤0时，f(L_so-Y_max)＝1，M_s(Y_max)为与簇头s相距不超过Y_max的簇头数量，M_s(L_min)为与簇头s相距不超过L_min的簇头数量。

6.根据权利要求5所述的大数据的快速搜索装置，其特征是，所述装置还包括加密模块；所述接收模块还用于接收所述智能终端的加密指令，所述加密指令包括簇头标识；

所述加密模块采用预设的加密算法，对与所述加密指令中的簇头标识对应的监测数据进行加密。