以數(shù)據(jù)為中心的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫
發(fā)布時(shí)間:2012/4/8 14:57:54 訪問次數(shù):2672
在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大多數(shù)應(yīng)用中,節(jié)點(diǎn) MP2467DN-LF-Z 被隨機(jī)撒播到監(jiān)測區(qū)域,可能會(huì)隨時(shí)發(fā)生移動(dòng)。傳感器節(jié)點(diǎn)的位置存在不確定性,易產(chǎn)生片面性的感知信息,傳感器測量精度和傳感器故障也可能造成單次測量的誤差,因此單個(gè)傳感器數(shù)據(jù)的意義并不大。此外,最終的觀察者(即應(yīng)用系統(tǒng)用戶)感興趣的是傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的數(shù)據(jù),而非傳感器本身的位置信息(某些醫(yī)學(xué)和健康監(jiān)測可能例外),只有在某一區(qū)域內(nèi)的多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)的融合結(jié)果才具有較高的參考價(jià)值。因此,應(yīng)該把傳感器節(jié)點(diǎn)視為感知教據(jù)流或感知數(shù)據(jù)源,把傳感器網(wǎng)絡(luò)視為感知數(shù)據(jù)空間或感知數(shù)據(jù)庫,以數(shù)據(jù)作為線索進(jìn)行查詢和計(jì)算處理。
傳感器網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)為中心的特點(diǎn)使得其設(shè)計(jì)方法不同于其他計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須以感知數(shù)據(jù)管理和處理為中心,把數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)緊密結(jié)合,從邏輯概念和軟、硬件技術(shù)兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)一個(gè)高性能的以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。為觀察者或用戶提供一個(gè)有效的感知數(shù)據(jù)空間或感知數(shù)據(jù)庫管理的處理系統(tǒng),使用戶如同使用普通數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)一樣在傳感器網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行感知數(shù)據(jù)的管理和處理,允許用戶以數(shù)據(jù)本身作為查詢或傳輸線索獲取所需要的信息,使用戶與傳感器網(wǎng)絡(luò)之間更接近于自然語言交流的習(xí)慣。這種抽象觀點(diǎn)可以用圖8-1來描述:傳感器網(wǎng)絡(luò)及物理世界,即為一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫。根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)思想,被監(jiān)測物理環(huán)境的數(shù)據(jù)可以被模型化為一個(gè)數(shù)據(jù)庫,該數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù)有來自實(shí)體的靜態(tài)指標(biāo)數(shù)據(jù)(如節(jié)點(diǎn)編號(hào)、傳感器類型等)和來自傳感器收集到的動(dòng)態(tài)感知數(shù)據(jù)值(如光強(qiáng)、溫度、濕度、土壤酸堿度等)。這些感知數(shù)據(jù)構(gòu)成的分布式感知數(shù)據(jù)庫需要由一個(gè)軟件系統(tǒng)來管理,這個(gè)軟件系統(tǒng)稱為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。整個(gè)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容通過傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)動(dòng)態(tài)維護(hù),遠(yuǎn)程客戶端通過基站連接到傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫并發(fā)出SQL查詢命令或者基于圖形化的SQL查詢請(qǐng)求,這些查詢被“插入”到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,并通過網(wǎng)內(nèi)查詢處理執(zhí)行數(shù)據(jù)收集和查詢結(jié)果計(jì)算,最后查詢結(jié)果再通過基站從傳感器網(wǎng)絡(luò)傳送回發(fā)出請(qǐng)求的客戶終端。
這種將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)抽象為數(shù)據(jù)庫并提供用戶執(zhí)行類SQL的數(shù)據(jù)庫查詢的數(shù)據(jù)處理方法有很多優(yōu)點(diǎn)。
①使用“網(wǎng)絡(luò)即數(shù)據(jù)庫”抽象概念可以對(duì)用戶隱藏復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理的過程,降低了對(duì)用戶的理論基礎(chǔ)要求。
②采用類SQL的通用數(shù)據(jù)庫查詢語言,便于用戶快速學(xué)習(xí)和掌握傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的使用。
③采用這種抽象方法可以利用例如數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)調(diào)度、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等處理技術(shù)來簡化傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最終目標(biāo)是要能夠在足夠的時(shí)間里,持續(xù)、穩(wěn)定、準(zhǔn)確地得到用戶想要了解的數(shù)據(jù)信息。根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況,從分布式數(shù)據(jù)庫的角度來看,這就要求:
①用戶應(yīng)該能獲取大致的網(wǎng)絡(luò)整體情況,并能選擇其感興趣的局部信息發(fā)布查詢命令(甚至是控制俞令)。
②命令能被解析和優(yōu)化,并發(fā)布到數(shù)據(jù)源區(qū)域。
③命令能快速、準(zhǔn)確傳達(dá)到指定區(qū)域,并被執(zhí)行。
④感知數(shù)據(jù)信息能夠以最有效的方式傳送回控制中心。
⑤數(shù)據(jù)信息應(yīng)該以用戶感興趣的方式顯示出來。
在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大多數(shù)應(yīng)用中,節(jié)點(diǎn) MP2467DN-LF-Z 被隨機(jī)撒播到監(jiān)測區(qū)域,可能會(huì)隨時(shí)發(fā)生移動(dòng)。傳感器節(jié)點(diǎn)的位置存在不確定性,易產(chǎn)生片面性的感知信息,傳感器測量精度和傳感器故障也可能造成單次測量的誤差,因此單個(gè)傳感器數(shù)據(jù)的意義并不大。此外,最終的觀察者(即應(yīng)用系統(tǒng)用戶)感興趣的是傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的數(shù)據(jù),而非傳感器本身的位置信息(某些醫(yī)學(xué)和健康監(jiān)測可能例外),只有在某一區(qū)域內(nèi)的多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)的融合結(jié)果才具有較高的參考價(jià)值。因此,應(yīng)該把傳感器節(jié)點(diǎn)視為感知教據(jù)流或感知數(shù)據(jù)源,把傳感器網(wǎng)絡(luò)視為感知數(shù)據(jù)空間或感知數(shù)據(jù)庫,以數(shù)據(jù)作為線索進(jìn)行查詢和計(jì)算處理。
傳感器網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)為中心的特點(diǎn)使得其設(shè)計(jì)方法不同于其他計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須以感知數(shù)據(jù)管理和處理為中心,把數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)緊密結(jié)合,從邏輯概念和軟、硬件技術(shù)兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)一個(gè)高性能的以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。為觀察者或用戶提供一個(gè)有效的感知數(shù)據(jù)空間或感知數(shù)據(jù)庫管理的處理系統(tǒng),使用戶如同使用普通數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)一樣在傳感器網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行感知數(shù)據(jù)的管理和處理,允許用戶以數(shù)據(jù)本身作為查詢或傳輸線索獲取所需要的信息,使用戶與傳感器網(wǎng)絡(luò)之間更接近于自然語言交流的習(xí)慣。這種抽象觀點(diǎn)可以用圖8-1來描述:傳感器網(wǎng)絡(luò)及物理世界,即為一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫。根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)思想,被監(jiān)測物理環(huán)境的數(shù)據(jù)可以被模型化為一個(gè)數(shù)據(jù)庫,該數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù)有來自實(shí)體的靜態(tài)指標(biāo)數(shù)據(jù)(如節(jié)點(diǎn)編號(hào)、傳感器類型等)和來自傳感器收集到的動(dòng)態(tài)感知數(shù)據(jù)值(如光強(qiáng)、溫度、濕度、土壤酸堿度等)。這些感知數(shù)據(jù)構(gòu)成的分布式感知數(shù)據(jù)庫需要由一個(gè)軟件系統(tǒng)來管理,這個(gè)軟件系統(tǒng)稱為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。整個(gè)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容通過傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)動(dòng)態(tài)維護(hù),遠(yuǎn)程客戶端通過基站連接到傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫并發(fā)出SQL查詢命令或者基于圖形化的SQL查詢請(qǐng)求,這些查詢被“插入”到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,并通過網(wǎng)內(nèi)查詢處理執(zhí)行數(shù)據(jù)收集和查詢結(jié)果計(jì)算,最后查詢結(jié)果再通過基站從傳感器網(wǎng)絡(luò)傳送回發(fā)出請(qǐng)求的客戶終端。
這種將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)抽象為數(shù)據(jù)庫并提供用戶執(zhí)行類SQL的數(shù)據(jù)庫查詢的數(shù)據(jù)處理方法有很多優(yōu)點(diǎn)。
①使用“網(wǎng)絡(luò)即數(shù)據(jù)庫”抽象概念可以對(duì)用戶隱藏復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理的過程,降低了對(duì)用戶的理論基礎(chǔ)要求。
②采用類SQL的通用數(shù)據(jù)庫查詢語言,便于用戶快速學(xué)習(xí)和掌握傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的使用。
③采用這種抽象方法可以利用例如數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)調(diào)度、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等處理技術(shù)來簡化傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最終目標(biāo)是要能夠在足夠的時(shí)間里,持續(xù)、穩(wěn)定、準(zhǔn)確地得到用戶想要了解的數(shù)據(jù)信息。根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況,從分布式數(shù)據(jù)庫的角度來看,這就要求:
①用戶應(yīng)該能獲取大致的網(wǎng)絡(luò)整體情況,并能選擇其感興趣的局部信息發(fā)布查詢命令(甚至是控制俞令)。
②命令能被解析和優(yōu)化,并發(fā)布到數(shù)據(jù)源區(qū)域。
③命令能快速、準(zhǔn)確傳達(dá)到指定區(qū)域,并被執(zhí)行。
④感知數(shù)據(jù)信息能夠以最有效的方式傳送回控制中心。
⑤數(shù)據(jù)信息應(yīng)該以用戶感興趣的方式顯示出來。
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