[发明专利]一种基于无线传感器网络的数据查询系统及其查询方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络领域，尤其是一种基于无线传感器网络的数据查询系统及其查询方法。

背景技术

无线传感器网络是一种由大量体积小、价格低廉的、具有传感和通信功能的节点组成的多跳自组织系统。无线传感器网络部署在一定区域内，通过采集、传输和处理传感器数据，实现对覆盖区域内的感知对象准确而有效的监测和控制，已在工业、环境、军事等领域得到广泛应用。一方面无线传感器网络通常包含多个传感器子网以覆盖整个监测区域，这些子网分布在不同的地理位置，而且包含各种类型的传感器节点以全方位获取监测目标信息；另一方面，无线传感器网络数据通常要为数量庞大的用户，如整个企业员工，乃至全社会，来共同使用，这些用户对传感器网络的数据在需求程度、访问权限和使用方式上存在差异。于是，如何使拓扑结构复杂和组成形式多样的无线传感器网络为各种不同的用户提供灵活、方便、有效而安全的数据查询服务，是无线传感器网络大规模、大范围应用亟待解决的关键问题。

此外，尽管无线传感器网络可看作一种分布式数据库，然而无线传感器网络中的数据查询与传统数据库查询存在很大的差异。传统数据库的查询任务处理是瞬时的：一个查询任务对应一个查询结果，查询结果完成查询任务也就结束。然而在无线传感器网络中，为了获取全面准确有效的信息，需要长时间观测监测对象，因此数据查询任务通常是持续的：一个查询任务对应用户指定时间段内所需采集的一组结果，查询任务何时结束由用户来控制。因此，传统数据库查询方法无法直接应用到无线传感器网络数据查询中。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种成本低、实现对无线传感器网络数据的可靠、安全、可扩展查询的基于无线传感器网络的数据查询系统。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于无线传感器网络的数据查询系统，包括数据查询客户端，其输入输出端一方面通过消息链路与数据查询服务器的输入输出端通信，另一方面通过数据链路与数据查询网关的输入输出端通信，数据查询网关的输入输出端通过数据链路分别与数据库、组成无线传感器网络的多个无线传感器子网的汇聚节点通信。

所述的无线传感器子网由一个汇聚节点和由至少两个采集节点组成的各个簇团组成，簇团中的一个采集节点作为簇头与汇聚节点通信，所述的采集节点由采集模块、第一处理模块和第一通信模块组成，采集模块的输入输出端与第一处理模块的输入输出端相连，第一处理模块的输入输出端与第一通信模块的输入输出端相连；所述的汇聚节点由子网管理模块、第二处理模块和第二通信模块组成，子网管理模块的输入输出端与第二处理模块的输入输出端相连，第二处理模块的输入输出端与第二通信模块的输入输出端相连。

所述的数据查询网关由第一信息管理模块、第一消息处理模块和第三通信模块组成，第一信息管理模块的输入输出端与第一消息处理模块的输入输出端相连，第一消息处理模块由数据采集子网消息处理子模块、数据查询消息处理子模块和数据库消息处理子模块组成，数据采集子网消息处理子模块与第三通信模块中的无线传感器网络通信单元相连，数据查询消息处理子模块通过数据查询资源管理模块与第三通信模块中的IP通信单元相连，或直接与第三通信模块中的IP通信单元相连，数据库消息处理子模块与第三通信模块中的IP通信单元相连。

所述的数据查询服务器由第二信息管理模块、资源管理模块、第二消息处理模块和第四通信模块组成，第二信息管理模块、资源管理模块的输入输出端均与第二消息处理模块的输入输出端相连，第二消息处理模块的输入输出端与第四通信模块的输入输出端相连。

所述的数据查询客户端由用户模块、数据查询模块和第五通信模块组成，用户模块由用户操作显示子模块和用户处理子模块组成，数据查询模块由信息管理子模块、消息处理子模块和资源管理子模块组成，用户操作显示子模块的输入输出端与用户处理子模块的输入输出端相连，用户处理子模块的输入输出端与第五通信模块的输入输出端相连；信息管理子模块的输入输出端与消息处理子模块的输入输出端相连，消息处理子模块的输入输出端分别与第五通信模块、资源管理子模块的输入输出端相连，资源管理子模块的输入输出端与第五通信模块的输入输出端相连。

本发明的另一目的在于提供一种基于无线传感器网络的数据查询系统的查询方法，该方法包括下列顺序的步骤：