基于Android的无线传感器网络数据采集系统

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无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)当前在全球备受关注,极大地带动了物联网的兴起。它将客观世界的物理信息同传输网络连接在一起,极大丰富了人类信息、自然界信息数据来源。其海量数据汇总后,通过数据挖掘技术可以帮助人们从这海量的资源中通过不同层面、维度提取隐含的、潜在的、有价值的信息、趋势,并作为企业、个人决策的有力支持。由于无线传感器网络采集系统的复杂性,已有大量着眼于无线传感器网络节点性能优化、协议栈优化及大型网络组网方式的研究。本文着眼于网络数据汇总后的端至服务器通信方案,并进行了实现、优化,以保证较大规模无线传感网络的实时数据高效传输。本文选取无线传感器节点组网,利用Android设备的高灵活性作为数据采集端控制中心,以新兴的高速NoSQL开源内存数据库Redis为服务端数据存储,提出一种Android数据采集SDK设计及其服务端实时数据分析架构设计方案,实现一个具有较高性能及安全性的无线传感器网络数据采集分析系统。本文对无线传感器网络组网本身不作深入讨论,而关注数据通过汇聚节点后的流动情况。本文所述部分的主要特点有:1、兼顾系统高实时性、数据准确性要求:客户端数据的处理、发送方式及服务器的数据统计方式均可能在大数据高并发量情况下对实时性要求产生严重影响。本文采用Android设备作为处理、传输中心,通过合理的Android数据采集SDK、服务器架构设计,较好地达到大数据量、高并发情况下的稳定性要求。并且通过数据存取性能、压缩效率及发送API性能实验证明了该设计的高效性、稳定性;2、数据较高安全性保证:数据在系统中经过层层交换,因为物理条件限制,各模块均有数据丢失、损坏的一定可能,因此需尽可能使数据灾难的损失降到最低;通过对数据采集SDK设计及服务端数据持久化效果验证,表明了该设计良好的容灾性;3、可扩展性、可维护性保证:客户端原始数据汇总后由Android数据采集SDK处理,良好的通用数据格式、API接口设计及可远程配置参数设计均保证了该SDK可直接用于各类业务;同时利用AndroidApp可直接远程更新的特性,保证了其可维护性;服务端由于采用Key-Value数据库存储,无需建表,扩展性相较于传统关系型数据库大为提高。文章最后对本文所述系统提出对于异常监控措施、无线传感器网络安全问题、无线传感器网络功耗等问题的优化方向,以对该系统进一步完善。
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