传感器数据库技术

　　随着微电子技术的发展，传感器的应用越来越广泛.可以使小鸟携带传感器，根据传感器在一定的范围内发回的数据定位小鸟的位置，从而进行其他的研究;还可以在汽车等运输工具中安装传感器，从而掌握其位置信息;甚至于微型的无人间谍飞机上也开始携带传感器，在一定的范围内收集有用的信息，并且将其发回到指挥中心.

　　当有多个传感器在一定的范围内工作时，就组成了传感器网络.传感器网络由携带者所捆绑的传感器及接收和处理传感器发回数据的服务器所组成.传感器网络中的通信方式可以是无线通信，也可以是有线通信.

　　现在，在研究机构和商业公司中都有对传感器网络的研究.WINS NG是Sensoria公司设计的传感器网络结构.该网络结构包括处理传感器数据的服务器、与服务器直接相连的可以将传感器收集的数据传送到服务器的网关节点和作为传感器网络神经末梢的各个收集信息的传感器.各个收集信息的传感器之间可以相互传递数据.在该网络中，信息是通过无线通信的方式传递的.Smart Dust Motes是U.C.Berkley设计的微型传感器网络结

　　构，该网络结构运行在一个立方毫米级的小盒子里，主要包括收集数据的传感器和处理数据的服务器.各个节点之间通过激光传递信息.

　　在传感器网络中，传感器数据就是由传感器中的信号处理函数产生的数据.信号处理函数要对传感器探测到的数据进行度量和分类，并且将分类后的数据标记时间戳，然后发送到服务器，再由服务器对其进行处理.传感器数据可以通过无线或者光纤网存取.无线通信网络采用的是多级拓扑结构，最前端的传感器节点收集数据，然后通过多级传感器节点到达与服务器相连接的网关节点，最后通过网关节点，将数据发送到服务器.光纤网络采用的是星型结构，各个传感器直接通过光纤与服务器相联接.

　　传感器节点上数据的存储和处理方法有两种：第1种类型的处理方法是将传感器数据存储在一个节点的传感器堆栈中，这样的节点必须具有很强的处理能力和较大的缓冲空间;第2种方法适用于一个芯片上的传感器网络，传感器节点的处理能力和缓冲空间是受限制的：在产生数据项的同时就对其进行处理以节省空间，在传感器节点上没有复杂的处理过程，传感器节点上不存储历史数据;对于处理能力介于第1种和第2种传感器网络的网络来说，则采用折衷的方案，将传感器数据分层地放在各层的传感器堆栈中进行处理.

　　传感器网络越来越多地应用于对很多新应用的监测和监控.在这些新的应用中，用户可以查询已经存储的数据或者传感器数据，但是，这些应用大部分建立在集中的系统上收集传感器数据.因为在这样的系统中数据是以预定义的方式抽取的，因此缺乏一定的灵活性.

　　新的传感器数据库系统需要考虑大量的传感器设备的存在，以及它们的移动和分散性.因此，新的传感器数据库系统需要解决一些新的问题.主要包括：

　　(1)传感器数据的表示和传感器查询的表示：comell大学的C0uGAR模型、Rutgers大学的w曲Dust系统、washington大学的sagres系统都对这两个问题进行了研究.在couGAR系统中，每一个传感器表示成一个ADT。每一个信号处理函数与一个ADT函数相联系，该ADT函数对于传感器收集到的数据输出一个与传感器所在的位置相关联的序列，COuGAR采用关系数据库的表来存储这些信息.cOuGAR采用主动方式的持续查询，当在查询过程中有新的数据产生时，这种查询方式会自动增加对新产生的数据的查询.sagres系统主要包括两部分，第1部分是设备信息管理器，主要存储传感器的设备信息和作为属性的描述性规则等：第2部分是查询翻译器，主要采用ECA模型对数据进行查询和更新.

　　(2)在传感器节点上处理查询分片：传感器资源的有限性，要求我们必须有效地处理各个节点上的查询.

　　(3)分布查询分片：产生和传输传感器数据都需要花费代价，必须考虑单个节点的查询效率和网络传输代

　　价的平衡.而且，与传统的分布式查询所不同，在传感器数据库中，没有全局的优化信息，传感器是移动的。而且源数据是动态的，这些都是需要考虑的问题.

　　(4)适应网络条件的改变：在传感器网络中，大量的数据查询必须处理传感器之间或者传感器与前端服务器之间的数据流.数据流引擎和数据流操作符是对这种大流量数据进行控制的主要方法.另外，基于传感器数据的本质和网络的可能拥塞，对一个查询分片来说需要决定下一个要执行的数据流操作符，这就是自适应查询处理需要考虑的问题.

　　(5)处理站点失败和传输失败的情况：传感器网络中必须考虑站点或者传输失败的情况.

　　(6)传感器数据库系统：传感器数据库必须利用系统中的所有传感器，而且可以像传统数据库那样方便、简洁地管理传感器数据库中的数据;建立可以获得和分配源数据的机制;建立可以根据传感器网络调整数据流的机制：可以方便地配置、安装和重新启动传感器数据库中的各个组件等.

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