徐 彬
(國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作天津中心,天津 300304)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用,推動(dòng)我國(guó)社會(huì)產(chǎn)生變革,在各行各業(yè)中都產(chǎn)生深刻的影響,國(guó)家對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的研究與設(shè)計(jì)工作重視程度在不斷提升。我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的崛起,將會(huì)推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)質(zhì)量提升。分布式處理技術(shù)是當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中應(yīng)用較為廣泛的一項(xiàng)重要技術(shù),能夠顯著提升物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)質(zhì)量,使物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用更加可靠,所以必須明確分布式處理技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵要點(diǎn),并對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行創(chuàng)新分析。
物聯(lián)網(wǎng)是指,采用信息技術(shù)方式,將物體與物體之間建立連接,同時(shí)使物體能夠與互聯(lián)網(wǎng)連接。物理連接需要相應(yīng)的指令操作才能夠?qū)崿F(xiàn),物體之間能夠相互感知、實(shí)現(xiàn)信息交流才能夠構(gòu)建完善的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上,能夠?qū)⑽矬w與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接的技術(shù),是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展中的重要產(chǎn)物,已經(jīng)成為影響科技發(fā)展的重要信息技術(shù)[1]。在現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的構(gòu)成方面,主要包括如下幾項(xiàng)內(nèi)容:(1)網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的核心技術(shù),能夠獲取物體的基本信息從而上傳到網(wǎng)絡(luò)中,從而實(shí)現(xiàn)物體與網(wǎng)絡(luò)的連接,進(jìn)而達(dá)成物體遠(yuǎn)程控制、管理的目標(biāo)。通過(guò)采用網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的上傳、檢索以及具體應(yīng)用。(2)無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)。無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù),簡(jiǎn)稱RFID技術(shù),主要作用是建立物體與互聯(lián)網(wǎng)之間的連接,從而實(shí)現(xiàn)將實(shí)體物體的信息和數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)中,結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的閱讀功能,就能夠?qū)?biāo)簽中所含有的信息進(jìn)行讀取,并將這些信息傳遞到系統(tǒng)后臺(tái)。(3)人工智能技術(shù)。人工智能技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵性技術(shù),能夠有效提升物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率和控制質(zhì)量,是提高物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)功能豐富性的關(guān)鍵技術(shù)。
分布式處理技術(shù)是指,數(shù)據(jù)的物理分布和邏輯集中的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中,數(shù)據(jù)分布在相對(duì)分散的不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中,但是在數(shù)據(jù)的邏輯方面不同的數(shù)據(jù)分布屬于相同的數(shù)據(jù)庫(kù),受到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)一管理,但是單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)對(duì)其也有一定的運(yùn)算和管理能力。分布式處理技術(shù)中不同數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)之間沒(méi)有地理層面的聯(lián)系,可以分布在任何一個(gè)國(guó)家、城市和地區(qū),所以分布式數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)是以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為基礎(chǔ),具有計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力和數(shù)據(jù)解析、存儲(chǔ)能力的一種功能系統(tǒng)[2]。
在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用中,具有多種不同傳感設(shè)備,數(shù)據(jù)傳輸所應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有較大差異,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在應(yīng)用中所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù),在處理時(shí)需要按照其網(wǎng)絡(luò)類型、數(shù)據(jù)源、異構(gòu)數(shù)據(jù)等方便的融合,才能夠高效率處理大量的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù),從而得到具有價(jià)值的關(guān)鍵信息,由此可以看出數(shù)據(jù)處理技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中具有重要的作用。在當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理方面,主要采用多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)。同時(shí)因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的傳感設(shè)備會(huì)實(shí)時(shí)收集多源、多粒度、多維度的數(shù)據(jù),且數(shù)據(jù)規(guī)模極其龐大,這就會(huì)增加物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)檢索工作難度,所以為了提高物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用效率,必須建設(shè)玩完善的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù),并對(duì)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新,使物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的價(jià)值能夠最大化發(fā)揮。
首先,在物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面,主要包括三個(gè)層級(jí),即應(yīng)用層、感知層以及網(wǎng)絡(luò)層。應(yīng)用層主要是用戶提供相應(yīng)的UI交互界面,通過(guò)交互接口完成對(duì)用戶的數(shù)據(jù)收集、處理,是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)功能具體實(shí)現(xiàn)的主要方式;感知層主要包括傳感網(wǎng)關(guān)和傳感器,利用相應(yīng)的傳感器進(jìn)行物體數(shù)據(jù)收集,比如二維碼、RFID、讀寫器以及攝像頭等,將所收集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)傳感網(wǎng)關(guān)傳遞到數(shù)據(jù)庫(kù)中,數(shù)據(jù)庫(kù)則能夠?qū)κ占臄?shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析,從而識(shí)別出具有實(shí)用價(jià)值的含量信息;當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層主要包括無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)、云網(wǎng)絡(luò)以及其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù),是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的基礎(chǔ)。其次,在物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)方面,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中包含多種不同的傳感器,不同的傳感器所獲取的信息結(jié)構(gòu)有很大差異,所以物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理方面需要能夠適應(yīng)多種不同的數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)處理,同時(shí)需要保證具有較高的數(shù)據(jù)處理效率和數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確性,數(shù)據(jù)處理是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心。當(dāng)前,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理主要采用多源數(shù)據(jù)融合處理技術(shù),這種處理方式包含大量的異構(gòu)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式,能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一層次化的表達(dá)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和本體標(biāo)注,通過(guò)與數(shù)據(jù)聚類、度量技術(shù)以及失控轉(zhuǎn)換技術(shù)等相結(jié)合,則能夠完成多元數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化處理。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)系統(tǒng)的傳感器裝置會(huì)獲取多種不同的數(shù)據(jù),且數(shù)據(jù)質(zhì)量較大,對(duì)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理提出很大難度,因此物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)通常會(huì)應(yīng)用就近儲(chǔ)存的方式,提供全局性摘要視圖節(jié)點(diǎn),從而能夠減少數(shù)據(jù)查找工作量,并且在與數(shù)據(jù)回收相結(jié)合的模式下,能夠全面提升數(shù)據(jù)處理效率。
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)具有分散式特征,數(shù)據(jù)會(huì)存儲(chǔ)在互聯(lián)網(wǎng)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)中,能夠避免數(shù)據(jù)大量存儲(chǔ)于集中于一個(gè)節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn),從而能夠提高數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行安全性,當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)故障或受到攻擊時(shí),不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)全部損壞或丟失。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)在邏輯方面具有統(tǒng)一性和整體性,所有存儲(chǔ)在不同節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理,且數(shù)據(jù)之間可以共享,支持?jǐn)?shù)據(jù)全局性應(yīng)用。同時(shí),處于不同數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)能夠通過(guò)DBMS統(tǒng)一管理,其自身的運(yùn)算能力也能夠支持本地的應(yīng)用。
分布式處理技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)用,需要根據(jù)其實(shí)際需要,選擇最為合適的分布式系統(tǒng),滿足物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)際設(shè)計(jì)需要,并加強(qiáng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新,使其能夠符合物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)際設(shè)計(jì)要求。分布式處理技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的應(yīng)用,主要是單體數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的本地管理與多個(gè)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)管理,單體節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)管理可以看作為一個(gè)集中式數(shù)據(jù)庫(kù),采用常用的數(shù)據(jù)管理技術(shù)即可實(shí)現(xiàn),多個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)管理難度較高,存在系統(tǒng)調(diào)度與管理難點(diǎn),需要采用相應(yīng)的措施進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化。
基于分布式處理技術(shù),數(shù)據(jù)管理需要根據(jù)其內(nèi)在邏輯關(guān)系,劃分為多個(gè)子事務(wù)進(jìn)行管理,并將子事務(wù)分配到不同的節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行管理和處理,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要完成對(duì)各個(gè)子節(jié)點(diǎn)的處理結(jié)果統(tǒng)一收集和處理,通過(guò)對(duì)其進(jìn)行執(zhí)行位置的透明化處理,能夠使數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)各個(gè)子節(jié)點(diǎn)的處理流程進(jìn)行監(jiān)督,從而能夠解決不同節(jié)點(diǎn)之間存在的調(diào)度管理問(wèn)題,提高物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)綜合管理效率。
并行控制在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的應(yīng)用,主要是實(shí)現(xiàn)事務(wù)與分布式數(shù)據(jù)之間的統(tǒng)一處理,在保證事務(wù)能夠串行處理的基礎(chǔ)上,提高物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)整體運(yùn)行效率。分布式數(shù)據(jù)并行控制和集中數(shù)據(jù)庫(kù)的并行控制具有一致性,分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)是具有集中性的數(shù)據(jù)庫(kù),多個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)并發(fā)可以統(tǒng)一實(shí)現(xiàn),從而能夠提高物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際運(yùn)行效果?;诜植际教幚砑夹g(shù)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)并行控制一般采用封鎖的方法,數(shù)據(jù)在處理之前需要申請(qǐng)數(shù)據(jù)封鎖,獲得數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的批準(zhǔn)后才能夠完成該數(shù)據(jù)的具體執(zhí)行,但是如果數(shù)據(jù)已經(jīng)處于其他的處理封鎖情況下,則此數(shù)據(jù)會(huì)一直處于等待狀態(tài),直到其他事務(wù)處理結(jié)束[3]。
目錄是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系的具體表現(xiàn),是影響分布式物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)具體運(yùn)行效率的重要基礎(chǔ),所以需要根據(jù)分布式處理技術(shù)的基礎(chǔ)特點(diǎn),對(duì)其目錄結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在分布式目錄的結(jié)構(gòu)中,單體數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)目錄中只會(huì)生成節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)等級(jí)目錄,從而能夠保證數(shù)據(jù)目錄的獨(dú)特性,通過(guò)多個(gè)節(jié)點(diǎn)所生產(chǎn)的數(shù)據(jù)目錄,構(gòu)成全局性的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)目錄,不同的數(shù)據(jù)目錄對(duì)應(yīng)不同的對(duì)象,能夠顯著提升數(shù)據(jù)處理速率。
以H市醫(yī)院的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為例,在其數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中,采用分布式處理技術(shù)作為基礎(chǔ)。在其物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中,主要包括移動(dòng)醫(yī)療設(shè)備、遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)于、個(gè)人醫(yī)療信息門戶、流行病監(jiān)控、慣性病管理、醫(yī)學(xué)研究網(wǎng)格以及循證醫(yī)學(xué)等多項(xiàng)功能,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺(tái)主要包括云計(jì)算平臺(tái)、整合醫(yī)療平臺(tái)、健康知識(shí)管理平臺(tái)以及電子檔案平臺(tái)等多項(xiàng)內(nèi)容。在醫(yī)院的分布式物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)中,采用P2P技術(shù)、云計(jì)算平臺(tái)實(shí)現(xiàn)整合醫(yī)療服務(wù)平臺(tái)等功能。在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中,整合醫(yī)療平臺(tái)能夠按照醫(yī)院中各個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行所收集的信息,將其添加到患者的電子病歷檔案中,從而能夠提高患者病歷檔案信息完善性,有利于醫(yī)師對(duì)患者的病情進(jìn)行分析。通過(guò)相應(yīng)的管理系統(tǒng)、轉(zhuǎn)診系統(tǒng)等,能夠保證分散的數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一性,該物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)能夠滿足具有多層次的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求,同時(shí)能夠提高不同節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)共享性,使得物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)能夠在多個(gè)醫(yī)療系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高效利用,從而建立以分布式處理技術(shù)為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)該系統(tǒng)的醫(yī)療檔案,可以在患者到其他醫(yī)療機(jī)構(gòu)時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換,從而將醫(yī)療信息進(jìn)行相應(yīng)的整合,使得患者和醫(yī)療機(jī)構(gòu)能夠更加明確患者的病情,對(duì)于提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量具有重要的作用,通過(guò)分布式物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè),能夠在很大程度上提升醫(yī)療機(jī)構(gòu)服務(wù)效率。
將分布式物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用在該醫(yī)院的藥品物資管理中,通過(guò)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在藥品物資管理中,利用RFID技術(shù),在藥品、設(shè)備中設(shè)置RFID標(biāo)簽,通過(guò)掃描標(biāo)簽的方式,能夠獲取藥品物資的信息,且能夠?qū)λ幤肺镔Y的具體使用進(jìn)行跟蹤,使藥品和物資的具體使用情況全部記錄在醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中,能夠有效促進(jìn)醫(yī)院醫(yī)療物資管理工作效率提升。同時(shí),通過(guò)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),患者能夠通過(guò)掃描標(biāo)簽的方式查驗(yàn)藥品的具體信息、真?zhèn)涡畔⒁约笆褂梅椒?,醫(yī)院同時(shí)能夠利用RFID技術(shù)建設(shè)智能藥箱,藥箱能夠顯示藥品的用量、使用方法以及注意事項(xiàng),從而能夠節(jié)約醫(yī)師時(shí)間,提高醫(yī)院醫(yī)療服務(wù)效率。上述具體應(yīng)用過(guò)程中所產(chǎn)生的信息,都能夠自動(dòng)存儲(chǔ)在分布式物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中,能夠保障該醫(yī)院的數(shù)據(jù)庫(kù)信息全面性,是分布式物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)。此外,將分布式物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用在醫(yī)院的財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)中,能夠有效提高醫(yī)院財(cái)務(wù)管理工作效率,相比于傳統(tǒng)的管理模式,醫(yī)院醫(yī)務(wù)流程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能夠直接存儲(chǔ)在分布式物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中,并與財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)對(duì)接,使得財(cái)務(wù)人員能夠獲取更加真實(shí)且全面的數(shù)據(jù),在處理大量財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)方面具有良好的作用,財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)更加安全可靠,且能夠根據(jù)財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)的不同來(lái)源自動(dòng)劃分類別,有利于優(yōu)化財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)整合工作,為醫(yī)院財(cái)務(wù)管理工作提供更加便利的管理?xiàng)l件。
下面為H市該醫(yī)院用于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)部分代碼:
在將分布式物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用在該醫(yī)院后,其物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理效率具有很大提升,相比于傳統(tǒng)的醫(yī)療管理系統(tǒng)而言,其系統(tǒng)響應(yīng)速率提升、數(shù)據(jù)利用率提高、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量提升、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力得到強(qiáng)化,能夠更好地滿足患者在該醫(yī)院的多項(xiàng)就醫(yī)需求。由此可見,本文所設(shè)計(jì)的分布式物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),在醫(yī)療行業(yè)中具有良好的應(yīng)用效果,同時(shí)通過(guò)更改代碼以及對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整,能夠使其應(yīng)用范圍得到提升。
綜上所述,本文全面闡述物聯(lián)網(wǎng)以及分布式處理技術(shù)的基礎(chǔ)概念,并對(duì)其創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行分析,最后提出分布式物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的具體應(yīng)用,希望能夠?qū)ξ覈?guó)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)行業(yè)發(fā)展起到一定的借鑒和幫助作用,不斷提升物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)質(zhì)量。