摘 要：針對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在監(jiān)控應(yīng)用方面的特點以及現(xiàn)有被動對象模型存在的不足，提出了基于事件驅(qū)動的主動數(shù)據(jù)庫模型。本文研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的實時監(jiān)控、檢測方面的應(yīng)用，并且考慮到WSN最關(guān)心的節(jié)能問題，由此將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫設(shè)計成一種基于事件驅(qū)動的主動數(shù)據(jù)庫。通過增加自定義的事件驅(qū)動的支持，從而增強(qiáng)了節(jié)點的智能性，大大減少了數(shù)據(jù)的傳輸進(jìn)而提高了節(jié)點的使用壽命。

關(guān)鍵詞：事件驅(qū)動；主動對象；事件；主動數(shù)據(jù)庫；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TP332

隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的發(fā)展，針對于WSN在實時監(jiān)測方面的應(yīng)用，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)有的需求，因為它只是提供了數(shù)據(jù)的集中式被動訪問，而數(shù)據(jù)判斷以及數(shù)據(jù)分析的過程都只能在外部基站管理系統(tǒng)來統(tǒng)一控制。眾所周知，WSN的數(shù)據(jù)傳輸十分消耗能量。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，發(fā)送1bit數(shù)據(jù)的能耗大約相當(dāng)于執(zhí)行200-2900指令的能耗。通常由電池供電的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能量是非常有限的，當(dāng)能量耗盡的時候也就是WSN節(jié)點使用壽命和作用價值的終止。因此，研究基于事件驅(qū)動的主動數(shù)據(jù)庫在節(jié)點實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理具有很強(qiáng)的現(xiàn)實意義。

本文研究了基于事件驅(qū)動的主動數(shù)據(jù)庫在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。利用事件監(jiān)視器監(jiān)測外部環(huán)境，只有在所定義的事件發(fā)生的時候才向基站發(fā)送信息。與傳統(tǒng)的查詢式的數(shù)據(jù)庫處理相比，大大減少了冗余的數(shù)據(jù)傳輸，從而十分有效的減少了能量的消耗，提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。

1 主動數(shù)據(jù)庫簡介

主動數(shù)據(jù)庫與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相比是“被動的”。在數(shù)據(jù)的存儲與檢索等方面?zhèn)鹘y(tǒng)數(shù)據(jù)庫已經(jīng)能為各種用戶提供好的數(shù)據(jù)支持，但數(shù)據(jù)本身是被動的，即它只能被動的根據(jù)用戶給出的請求執(zhí)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫操作，自己不會根據(jù)數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)主動的提供服務(wù)，因而是被動的。

在實際應(yīng)用領(lǐng)域其實存在著各種各樣的主動性需求，如主動地提出警告、主動檢索、主動實時地實現(xiàn)某些動態(tài)修改等。這些需求就要求數(shù)據(jù)庫不僅僅具有存儲數(shù)據(jù)的功能，還要能夠主動處理異常情況，當(dāng)某一特定事件發(fā)生的時候能主動的執(zhí)行相應(yīng)的操作。針對于這一需求的增加，主動數(shù)據(jù)庫這一技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。它是在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，通過現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術(shù)與人工智能技術(shù)相結(jié)合得到的產(chǎn)物，是目前數(shù)據(jù)庫技術(shù)中一個新的方向。它除了能夠完成傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫完成的服務(wù)，還能夠提供各種主動服務(wù)的功能，大大滿足了人們不斷增長的需求。

一個主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（ADBS）是在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）的基礎(chǔ)上，增加了事件驅(qū)動的知識庫（EB）和事件監(jiān)測器（EM）。

其中DBS是一個傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，用來存儲數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)管理和運(yùn)用。事件庫EB是一組由事件驅(qū)動的知識的集合，每一項知識表示在相應(yīng)的事件發(fā)生時，如何來主動的執(zhí)行其中包含的由用戶預(yù)先設(shè)定的動作。EM是一個隨時監(jiān)控EB中的事件是否已經(jīng)發(fā)生的監(jiān)測模塊，一旦監(jiān)測到某事件已經(jīng)發(fā)生時就主動地觸發(fā)系統(tǒng)，按EB中指明的相應(yīng)知識執(zhí)行其中預(yù)先設(shè)定的動作。知識庫包括事件庫和規(guī)則庫。目前主要采用基于事件驅(qū)動的“事件-條件-動作”規(guī)則，即ECA規(guī)則模型。該規(guī)則模型中每個規(guī)則描述了某個事件在什么條件下執(zhí)行什么動作。主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行了擴(kuò)展，增加了事件和觸發(fā)規(guī)則。當(dāng)事件監(jiān)視器監(jiān)視到所定義事件的發(fā)生時，根據(jù)規(guī)則的描述執(zhí)行相應(yīng)的動作，從而使得數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)了主動處理事務(wù)的需求。

2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主動數(shù)據(jù)庫

針對于對無線傳感器在監(jiān)測方面的特點，結(jié)合一般的主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)基于事件驅(qū)動的主動數(shù)據(jù)庫在無線傳感器的應(yīng)用。監(jiān)測性的傳感器網(wǎng)絡(luò)主要用于實時收集一些檢測數(shù)據(jù)。有些對我們來說是無用的、多余的數(shù)據(jù)也收集到基站。這些數(shù)據(jù)由一般節(jié)點到匯聚節(jié)點再到基站的傳輸過程中無疑浪費(fèi)了很多的資源和能量。這時候如果按照傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集的方法勢必會產(chǎn)生大量的冗余數(shù)據(jù)。如果我們采用主動數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)處理方式來處理數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)只會在所檢測的定義事件發(fā)生時，才主動的向基站發(fā)送信息。采用這種主動的數(shù)據(jù)處理方式，不僅大大減少了數(shù)據(jù)量的傳輸，而且增加了效率。

無線傳感網(wǎng)絡(luò)的每一個節(jié)點上都存儲著自己所維護(hù)的數(shù)據(jù)，存儲節(jié)點之間通過自組織的方式建立無線網(wǎng)絡(luò)，這些節(jié)點上存儲的數(shù)據(jù)共同構(gòu)成了一個分布式的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。具備各種主動功能是主動數(shù)據(jù)庫的一個很突出的特點，它以主動規(guī)則的機(jī)制來實現(xiàn)各種主動性需求。要實現(xiàn)主動數(shù)據(jù)庫的特征，最簡單的實現(xiàn)方案是在現(xiàn)有的WSN傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加知識庫和事件監(jiān)測器。

在原有WSN數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，為此只需在原有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之外增加一個優(yōu)先級高的獨立進(jìn)程來實現(xiàn)事件監(jiān)視器，以保證它總能經(jīng)常地被運(yùn)行，起到主動監(jiān)視各種事件發(fā)生的作用。

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包含系統(tǒng)必需的所有表數(shù)據(jù)為主動數(shù)據(jù)庫提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。知識庫包括事件庫和規(guī)則庫，其中事件庫中主要包含基本事件和復(fù)合事件。其中，復(fù)合事件可以根據(jù)基本事件的不同組合構(gòu)成。例如監(jiān)測數(shù)據(jù)變化、數(shù)據(jù)越界和報警信息等級躍遷等基本處理信息都可以是事件。知識庫中的事件和規(guī)則可以根據(jù)需求的不同進(jìn)行更新。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中用戶可以根據(jù)事件組合規(guī)則自定義成復(fù)雜的事件，也可以根據(jù)相應(yīng)的事件制定相應(yīng)的規(guī)則。事件監(jiān)測器如果檢測到有事件發(fā)生則根據(jù)ECA規(guī)則庫中的規(guī)則來自動執(zhí)行相應(yīng)動作，根據(jù)其定義的規(guī)則，在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中加入其對應(yīng)的SQL代碼實現(xiàn)執(zhí)行動作。這樣，實現(xiàn)主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)能提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，不需對原有的WSN實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行很大的改動，也不影響WSN系統(tǒng)其他應(yīng)用功能。

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，每隔一個特定的時間間隔，讀取各種傳感器（例如，消防監(jiān)測報警系統(tǒng)，系統(tǒng)中主要包括濕度傳感器、溫度傳感器、光傳感器等）的狀態(tài)值，主動數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)系統(tǒng)傳感器監(jiān)測狀態(tài)的更新，其內(nèi)部的事件監(jiān)測器不斷監(jiān)測事件庫中定義的事件是否發(fā)生，一旦監(jiān)視到某個事件（如數(shù)據(jù)越界、數(shù)據(jù)報警）發(fā)生，主動地觸發(fā)規(guī)則庫中的規(guī)則，按照規(guī)則中預(yù)設(shè)定的動作處理事件并向基站發(fā)送報警信息。從而實現(xiàn)主動處理數(shù)據(jù)的功能。

3 結(jié)束語

主動數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為數(shù)據(jù)庫技術(shù)的一個熱點研究領(lǐng)域，雖然主動數(shù)據(jù)庫還有一些急需解決的技術(shù)問題，但在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，事件驅(qū)動的數(shù)據(jù)處理是一個重要的研究領(lǐng)域。為了確保數(shù)據(jù)從節(jié)點以低能量消耗、低延時的方式傳輸?shù)絽R聚節(jié)點，需選取重要的數(shù)據(jù)，需要在系統(tǒng)中的監(jiān)測器和事件優(yōu)先級方面進(jìn)行合理的設(shè)計，這樣能更好的讓主動數(shù)據(jù)庫在WSN系統(tǒng)中得到應(yīng)用。

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作者簡介：李敏（1990.10-），女，湖北枝江人，碩士研究生，研究方向：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。

作者單位：長江大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)學(xué)院，湖北荊州 434023