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        物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的元數(shù)據(jù)應(yīng)用研究

        2012-12-04 06:06:44袁維海
        黃山學(xué)院學(xué)報(bào) 2012年5期
        關(guān)鍵詞:標(biāo)準(zhǔn)信息系統(tǒng)

        袁維海

        (安徽經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,安徽 合肥230059)

        1 引 言

        1999年,基于射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency IDentification:RFID)的傳感網(wǎng)的概念由MIT實(shí)驗(yàn)室的Ashton提出,[1]2005年國(guó)際電信聯(lián)盟(International Telecommunications Union:ITU) 正式明確了物聯(lián)網(wǎng)的概念:“Internet of Things”,這一概念的內(nèi)涵使得物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了RFID的范疇。[2]2009年,溫家寶總理提出“感知中國(guó)”,由此物聯(lián)網(wǎng)在國(guó)內(nèi)受到了愈加廣泛的關(guān)注和越來越多的嘗試。物聯(lián)網(wǎng)在國(guó)內(nèi)更多的被定義為“一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息載體,讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)”。[3]由此概念出發(fā),可以看出,推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用的必要前提是普通物理對(duì)象的“獨(dú)立尋址”和“互聯(lián)互通”,也即要賦予“物”以標(biāo)識(shí)和元數(shù)據(jù),[4]由于元數(shù)據(jù)的本質(zhì)可以理解為“描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”,因此,元數(shù)據(jù)在物聯(lián)網(wǎng)中的作用也就為管理這些海量的“物”信息,提供了一個(gè)重要的支撐平臺(tái)。

        目前,對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的研究更多地集中在承載網(wǎng)絡(luò)、傳感技術(shù)、商業(yè)模式、云計(jì)算等方面。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的不斷推進(jìn),物聯(lián)網(wǎng)所感知、傳遞、存儲(chǔ)、計(jì)算、處理的信息將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的信息量。因此,如何更加高效地管理這些信息是物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和應(yīng)用的一項(xiàng)重要工作,如果能將廣泛應(yīng)用于檔案界元數(shù)據(jù)的研究成果應(yīng)用于當(dāng)前缺乏數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的物聯(lián)網(wǎng)中將是十分必要和有效的。

        2 物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)對(duì)元數(shù)據(jù)的需求

        2.1 海量“物”信息訪問控制的需要

        物聯(lián)網(wǎng)的深入應(yīng)用使得 “普通的物理對(duì)象”越來越廣泛地接入物聯(lián)網(wǎng)的承載網(wǎng)絡(luò),如何更好地標(biāo)識(shí)、描述對(duì)象的相關(guān)數(shù)據(jù)是物聯(lián)網(wǎng)具體應(yīng)用的基礎(chǔ)和前提,因此,元數(shù)據(jù)對(duì)于數(shù)據(jù)信息的描述功能,為海量“物“信息的描述提供了重要的支撐,而對(duì)于海量“物”信息準(zhǔn)確、合理的描述,也可以提高對(duì)“物”信息的檢索和獲取。從這一角度看,加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)中元數(shù)據(jù)體系的建設(shè),實(shí)現(xiàn)對(duì)海量“物”信息更加有效的訪問控制是可行和必要的。

        2.2 實(shí)現(xiàn)不同物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息互通的需要

        各領(lǐng)域、各行業(yè)、各部門,直至各個(gè)企業(yè)、家庭對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際需求都是不同的,所要聯(lián)接的“物”也是不同的,同樣對(duì)“物”信息的描述與訪問需求也是不同的。這種不同勢(shì)必造成按照傳統(tǒng)信息系統(tǒng)的方式構(gòu)建的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),將難以實(shí)現(xiàn)各物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部,各系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通以及對(duì)這一聯(lián)通進(jìn)行有效的訪問控制。由于物聯(lián)網(wǎng)信息較互聯(lián)網(wǎng)的特殊性,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的重復(fù)建設(shè)和信息孤島問題也較互聯(lián)網(wǎng)更為突出。因此,實(shí)現(xiàn)信息互通需要在不同物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中加入元數(shù)據(jù)服務(wù)層。

        2.3 提高信息價(jià)值的需要

        元數(shù)據(jù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用不僅可以為物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)的互聯(lián)互通提供便利,使用戶可以更快捷地獲取海量“物”信息,同時(shí),元數(shù)據(jù)提供的描述機(jī)制,可以為用戶實(shí)現(xiàn)自助式的信息分析統(tǒng)計(jì)提供可行的途徑,用戶也可以更多地從數(shù)據(jù)獲取工作中解放出來,更多地實(shí)施數(shù)據(jù)價(jià)值的發(fā)掘和利用。

        3 物聯(lián)網(wǎng)中元數(shù)據(jù)應(yīng)用需要完成的主要任務(wù)

        3.1 構(gòu)建可行的元數(shù)據(jù)基礎(chǔ)方案

        由于物聯(lián)網(wǎng)中“物”的廣泛性,使得信息本身的類型繁多,同時(shí),不同主體對(duì)于元數(shù)據(jù)的需求同樣也是不同的,沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)能夠覆蓋不同行業(yè)的元數(shù)據(jù)需求。以都柏林核心元素集 (Dublin Core Element Set:DC)為例,DC是網(wǎng)絡(luò)信息資源編目的主要元數(shù)據(jù)格式之一,DC的簡(jiǎn)潔性使得其可以相對(duì)便利地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域,但同樣因?yàn)檫@樣的簡(jiǎn)潔性也使得其并不能完全覆蓋各個(gè)領(lǐng)域的需求。因此,DC向各個(gè)領(lǐng)域的延伸也同樣需要一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)即將大量建設(shè)的階段,等待統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)將是一個(gè)漫長(zhǎng)且艱難的過程,而在各個(gè)領(lǐng)域、各行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中,構(gòu)建不同的元數(shù)據(jù)基本規(guī)范,并由這些基礎(chǔ)方案構(gòu)建一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)元數(shù)據(jù)體系,這對(duì)于加快物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程,將更具可行性。

        3.2 擴(kuò)充必要的元數(shù)據(jù)訪問控制元素

        物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)領(lǐng)域、各行業(yè)中應(yīng)用系統(tǒng)元數(shù)據(jù)基本規(guī)范的建設(shè),必然產(chǎn)生對(duì)于現(xiàn)有元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)在元素集上的刪減和擴(kuò)充。元數(shù)據(jù)對(duì)于信息的描述,主要包括描述基本內(nèi)容、知識(shí)產(chǎn)權(quán)和元數(shù)據(jù)自身的維護(hù)信息,[5]從本質(zhì)上看,這些描述的作用都可以理解為主體對(duì)資源內(nèi)容檢索和訪問控制的需要。由于物聯(lián)網(wǎng)中“物”信息的特殊性,安全需求就顯得尤為重要。因此,物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)元素集的建立,還需要從訪問控制的角度,加入必要的元數(shù)據(jù)元素,以此對(duì)元數(shù)據(jù)在訪問控制方面的特性給予相應(yīng)的完善和優(yōu)化。

        3.3 兼容不同的元數(shù)據(jù)子標(biāo)準(zhǔn)

        物聯(lián)網(wǎng)元數(shù)據(jù)基本規(guī)范的建設(shè),以及對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)元素集的刪減擴(kuò)充,必將形成不同的元數(shù)據(jù)格式,這種不同又將會(huì)給信息的互聯(lián)互通帶來障礙。兼顧物聯(lián)網(wǎng)各子系統(tǒng)信息的聯(lián)通,還需要建立相應(yīng)的元數(shù)據(jù)的映射機(jī)制,這就要求各個(gè)子標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建需要對(duì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行必要的兼顧。因此,在具體的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中構(gòu)建元數(shù)據(jù)方案,需要按照通用元素、特有元素和擴(kuò)展元素的分類對(duì)多種標(biāo)準(zhǔn)的元素集進(jìn)行分類,從而為元數(shù)據(jù)映射和數(shù)據(jù)共享奠定基礎(chǔ)。

        3.4 探索元數(shù)據(jù)在資源價(jià)值和關(guān)聯(lián)性方面的功能

        目前,元數(shù)據(jù)在信息系統(tǒng)中的作用更多地表現(xiàn)為檢索的功能,隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷深入,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)不僅需要解決數(shù)據(jù)資源采集和管理的問題,更重要的還需要不斷挖掘數(shù)據(jù)資源的內(nèi)在價(jià)值和關(guān)聯(lián)知識(shí),因此,設(shè)計(jì)更加可行的,并能夠體現(xiàn)資源價(jià)值和關(guān)聯(lián)知識(shí)的元數(shù)據(jù)子方案,將可以更好地促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)范應(yīng)用。

        4 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中元數(shù)據(jù)基本規(guī)范的構(gòu)建

        隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的不斷推進(jìn),在應(yīng)用系統(tǒng)中增加元數(shù)據(jù)服務(wù)是十分必要的,但目前的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)更多的是表現(xiàn)為信息感知而非信息管理,在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中對(duì)于元數(shù)據(jù)服務(wù)的設(shè)計(jì)還很不足??茖W(xué)數(shù)據(jù)共享工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)——元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化基本原則與方法[6]給出了一個(gè)針對(duì)不同領(lǐng)域制定各自元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)意見,但并未給出物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)施中進(jìn)行元數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的具體方法,一方面是由于目前各領(lǐng)域的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)還相對(duì)滯后,另一方面是各領(lǐng)域的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)在具體的物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)建設(shè)中,同樣需要根據(jù)物理對(duì)象的不同特性,以及使用者的不同需求,進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)。

        依托某校企合作科研項(xiàng)目中項(xiàng)目組開發(fā)的基于無線定位的企業(yè)員工管理系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng),本文進(jìn)行了元數(shù)據(jù)服務(wù)方案設(shè)計(jì)的嘗試。該管理系統(tǒng)主要用以對(duì)企業(yè)業(yè)務(wù)人員的定位考勤,同時(shí)協(xié)助業(yè)務(wù)人員通過移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和檢查,并可以將采集到的“物”信息傳送回服務(wù)端。具體的元數(shù)據(jù)規(guī)范化工作主要包括以下3個(gè)方面。

        4.1 元數(shù)據(jù)服務(wù)的設(shè)計(jì)

        通過對(duì)系統(tǒng)的功能分析,將元數(shù)據(jù)服務(wù)層設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)庫資源與系統(tǒng)應(yīng)用層之間的系統(tǒng)應(yīng)用中,因此,該元數(shù)據(jù)服務(wù)并未關(guān)注定位考勤的GIS元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)問題,而更多地關(guān)注信息庫的訪問控制,協(xié)助用戶可以通過服務(wù)端或是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫信息的檢索、顯示和提取。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        圖1 元數(shù)據(jù)服務(wù)的應(yīng)用層次

        4.2 定義系統(tǒng)中的元數(shù)據(jù)元素

        從基本內(nèi)容、版權(quán)信息和外部屬性3個(gè)方面,分析不同類別的數(shù)據(jù)元信息,設(shè)定主體對(duì)于“物”信息的不同訪問需要,以此形成子系統(tǒng)元數(shù)據(jù)的元素集,利用這些元素集對(duì)數(shù)據(jù)元進(jìn)行描述,以便實(shí)現(xiàn)不同主體對(duì)于數(shù)據(jù)信息的訪問控制。以都柏林核心元素集為基礎(chǔ),對(duì)于員工管理系統(tǒng)中的員工考勤數(shù)據(jù)信息庫進(jìn)行元數(shù)據(jù)需求分析。其中基礎(chǔ)元數(shù)據(jù)定義如表1所示。

        4.3 元數(shù)據(jù)元素的刪減與擴(kuò)充

        參照表1信息,該系統(tǒng)剔除了柏林核心元素集中語言、關(guān)聯(lián)、出版者、其他責(zé)任者4個(gè)元素,原因在于該數(shù)據(jù)庫中信息與圖書資源不同,不存在不同的語言,也不存在不同的版本,可以忽略此4項(xiàng)描述的需求,同時(shí)對(duì)余下的元素中按照“可選”和“必選”進(jìn)行劃分。

        同時(shí),由于此考勤管理系統(tǒng)中,涉及一定的個(gè)人安全信息,因此需要以動(dòng)態(tài)訪問控制的實(shí)現(xiàn)為目標(biāo),擴(kuò)充相應(yīng)的元數(shù)據(jù)元素,進(jìn)一步優(yōu)化元數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)。在該子系統(tǒng)中,項(xiàng)目組從訪問控制的角度增加了“安全級(jí)別”的元數(shù)據(jù)元素,用于規(guī)范特定數(shù)據(jù)源的存儲(chǔ)、訪問、修改、銷毀的標(biāo)記,從業(yè)務(wù)人員考勤管理和移動(dòng)終端信息采集的特殊需求的角度,將創(chuàng)建者界定為人員從屬的組織,因此增加“人員”元素,用于描述信息資源所涉及的人員信息,同時(shí)增加“網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)”元素,用以描述采集、上傳的“物”信息的特定網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)。相關(guān)信息如表2所示。

        表2 系統(tǒng)中元數(shù)據(jù)元素的擴(kuò)充

        元數(shù)據(jù)基本方案的設(shè)計(jì),為該系統(tǒng)后續(xù)的信息檢索和訪問控制奠定了基礎(chǔ),同時(shí)也使得該系統(tǒng)區(qū)別與傳統(tǒng)的員工管理系統(tǒng)。由于系統(tǒng)中元數(shù)據(jù)方案以都柏林核心元素集為基礎(chǔ)進(jìn)行刪減和擴(kuò)充,使得其與其他物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)的信息交互將更為便利,而不僅僅是一個(gè)獨(dú)立的信息孤島,同時(shí),這種交互也將進(jìn)一步提高該系統(tǒng)中信息的應(yīng)用價(jià)值。

        表1 員工考勤數(shù)據(jù)信息庫基礎(chǔ)元數(shù)據(jù)定義

        5總 結(jié)

        物聯(lián)網(wǎng)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化工作和元數(shù)據(jù)體系建設(shè),是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程,一個(gè)完善的覆蓋所有領(lǐng)域、行業(yè)、企業(yè)的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),并不符合物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的實(shí)際。在一個(gè)兼容、可行、可擴(kuò)充的前提下,探索各物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)體系建設(shè)將更具可操作性。本文主要從元數(shù)據(jù)在物聯(lián)網(wǎng)中的作用出發(fā),探討物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)元數(shù)據(jù)的基本規(guī)范的建設(shè),并從訪問控制的角度,研究元數(shù)據(jù)元素集的刪減與擴(kuò)充,是對(duì)物聯(lián)網(wǎng)元數(shù)據(jù)體系建設(shè)的探索,也將對(duì)物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)的具體實(shí)施起到積極的作用。

        [1]劉若冰.物聯(lián)網(wǎng)的研究進(jìn)展與未來展望[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2011,(7):58-62.

        [2]International Telecommunication Union.ITU Internet Reports 2005.The Internet of Things[R].2005:2-5.

        [3]劉云浩.物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論[M].北京:科學(xué)出版社,2010:3-5.

        [4]王靜.物聯(lián)網(wǎng)的元數(shù)據(jù)體系初探[J].標(biāo)準(zhǔn)化研究,2010,(4):37-39.

        [5]李建花,曲守寧.面向信息集成的元數(shù)據(jù)模型的研究和應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程,2010,38(12):149-152.

        [6]中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)部.科學(xué)數(shù)據(jù)共享工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)——元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化基本原則與方法[EB/OL].http://www.sciencedata.cn/.

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