面向服务的物联网信息共享技术研究

0 引言

近年来，物联网被广泛认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。当前，一些发达国家和地区纷纷把发展物联网作为摆脱金融危机、实现经济复苏和抢占未来竞争制高点的重要举措，正在加快推进物联网技术研发和产业布局。为了抓住物联网这一战略性新兴产业的历史机遇，我国已将物联网产业列为战略新兴产业予以大力推进。各省市为加快物联网产业发展，促进经济结构调整，提升城市管理和服务水平，相继以建设智慧型城市为目标，制定发展战略，以示范应用为抓手，以重点领域为突破口，探索物联网应用新模式，以应用带动产业发展。

本文将重点研究在物联网中如何构建面向服务的信息共享平台，为物联网中的感知域和应用域搭建桥梁，研究如何通过采用面向服务的技术体制，构建信息接入、存储、编目、搜索、协同、分发等一系列物联网全局核心服务，整合各类传感器信息和各级政府部门、企业、机构等单位的共享信息，提供统一的数据服务，以技术上松耦合的方式支持政府部门、企业、机构等用户的灵活应用，实现随需应变。

1 网络化、服务化条件下的数据共享模式

在网络化和服务化条件下，系统之间的数据共享也将采用新的模式，即基于共享空间的数据共享模式，通过构建数据共享空间，可重点解决数据的可见、可理解、可访问等关键问题。共享空间使得使系统之间无需预定义接口就可实现灵活的信息交换，其应用概念如图1所示。

共享空间是任何授权用户都可以通过网络访问的逻辑空间，在物理上可能以分布式的结构存在。共享空间中的两类元数据目录分别用来存放信息产品的结构化元数据和发现元数据信息，确保信息资源的可理解和可发现，数据内容仓库存放信息资源的具体内容，并且提供数据访问的服务接口。

图1 基于共享空间的数据共享模式

信息提供者把数据产品以服务的形式到共享空间中，按照标准的格式注册结构化元数据信息和发现元数据信息到相应的元数据目录，完成信息产品在共享空间的。其中，结构化元数据信息主要表征信息的格式，便于用户理解相应信息；发现元数据信息主要表征信息的位置，便于用户能够快速找到相应信息。

信息使用者对共享空间进行查询，通过发现元数据找到所需信息资源的接口，通过结构化元数据找到描述信息资源的数据格式，以服务的方式智能拉取信息产品，实现信息共享。

上述信息共享的实现依托全局核心服务的支持，全局核心服务是为了提高异构系统之间的互操作性，采用Web服务技术实现的SOA基础的核心功能，包括发现、存储、分发、仲裁、消息、协同、安全、管理等服务。全局核心服务通过创建便捷的信息访问方式，提升信息的可达范围，使得拥有信息（信息包括数据和服务）的人或系统能够方便地向共享空间数据，需要信息的人或系统能够即时地获取所需要的信息。

2 支撑物联网信息实现共享的元数据技术

随着信息技术的不断发展，网络上信息资源正呈不断增多的趋势。但随之而来的问题是，人们发现在海量的信息环境中，信息的查找和检索变得越来越困难。网络上充斥着各种各样的信息，但人们却不知道究竟该怎样才能找到自己所需要的信息。为了有效地解决查找网络资源这一问题，元数据这一概念被提了出来。

元数据也被称为是关于数据的数据，它是专门用来描述数据的特征和属性的。元数据按功能可以划分为管理型元数据、描述型元数据、保存型元数据、技术型元数据和使用型元数据5种类型。在网络资源组织方面，元数据主要有5个作用：描述、定位、发现、评估和选择。本文以物联网信息资源元数据为对象，探讨元数据在资源描述和资源发现中发挥的作用。

上一章中已提到，在基于共享空间的数据共享模式下，信息提供者要将表征信息格式的结构化元数据信息和表征信息位置的发现元数据信息到共享空间中。

资源发现是元数据最大的一个应用领域，它是解决目前网络资源缺乏组织从而导致资源发现困境的治本方案。元数据通过使用规范的描述符，对网络资源进行准确和一致的描述，形成优化结构，从而趋向整个网络资源的自组织。元数据在资源发现中起一种间接作用，元数据应用的直接作用是网络资源的结构合理、层次分明的组织，而结构化的组织直接促进了资源的发现和利用。以往的目录导航和搜索引擎是从自身的角度去解决混沌的网络中用户的迷路问题，它们的中心问题是用户，而元数据问题的中心是混沌的网络，它的目标是改变网络的无序，创造一个有序的网络是元数据的终极目标，而此时资源发现问题则可以迎刃而解。

都柏林核心元数据（Dublin Core）是在网络环境如因特网中，帮助发现文件类对象所需要的的最小元数据元素集。而它的结构句法问题则作为一个执行细节没有进行详细说明。DC-1所定义的十三个元素如表1所示，这十三个元素在以后的DC发展中从名称到内容都有了很大的变化：

美国国防部发现元数据规范（DDMS）定义的“发现元数据”的目的是使资源能够存放于一个便于交流并有组织的共享空问中。“发现”的含义是能通过具有一致性和灵活性的检索来定位数据资源。为此DDMS定义了一个信息资源集．这个资源集适用于描述任何数据或服务，并能被整个机构所知晓。由于DDMS提供了发现服务的基础，它可以为开发人员、构建师和工程师提供参考。

DDMS设计为分层的逻辑结构，包含一个核心层和一个扩展层，如图2所示。其中，核心层元数据是在描述数据资源时必须要使用的元数据，它们能使数据资源在全局内可见。用户（人或系统）在进行全局检索时会发现数据资源已被标引并被归入在DDMS记录中符台检索要求的相关条目。而扩展层设计是用来满足特定域或利益共同体发现元数据的需求，可以用来扩充已经在核心层被定义的元素类型。为了提供扩展的DDMS可见性，相关机构或利益共同体将需要在国防部元数据注册系统中注册他们的扩展。所注册的扩展能使DDMS融入到全局发现能力中去。通过核心层和扩展层这样的结构，可以使用户对信息资源的一个较小的信息子集进行较准确的描述，从而提高其元数据的质量。