物聯(lián)網導論-數據庫與物聯(lián)網課件

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數據庫與物聯(lián)網2數據庫的起源與開展物聯(lián)網數據的特點物聯(lián)網與數據庫數據庫與物聯(lián)網一.數據庫的起源和開展數據庫的起源和開展新興數據庫關系數據庫早期的數據庫系統(tǒng)早期的數據庫系統(tǒng)數據庫起源于20世紀60年代，代表數據庫主要有IBM的SABRE、IMS，Cullinet的IDMS等。 SABRE全稱Semi-AutomatedBusinessResearchEnvironment，即半自動商用研究環(huán)境。SABRE的起源美國航空公司乘客需求IBM公司關系數據庫關系數據庫〔Relationaldatabase〕，是創(chuàng)立在關系模型根底上的數據庫，借助于集合代數等數學概念和方法來處理數據庫中的數據。關系數據庫“關系數據庫之父〞理論基礎1970年刊物?CommunicationoftheACM?論文“ARelationalModelofDataforLargeSharedDatabanks〞〔大型共享數據庫的關系模型〕關系數據庫 1974-1977年給數據庫的歷史留下了極為濃墨重彩的一筆。 在此期間，加州大學伯克利分校開發(fā)的Ingres和IBM開發(fā)的SystemR,引領了關系數據庫數十年的開展。關系數據庫SybaseOracleSQLServerIBM的DB2IngresSystemR關系數據庫關系數據庫的特點

以面向系統(tǒng)的觀點組織數據具有高度的數據和程序的獨立性

數據具有共享性關系數據庫允許多個用戶同時訪問4123數據庫的起源和開展新興數據庫關系數據庫早期的數據庫系統(tǒng)新興數據庫關系數據庫銀行交易信息管理訂單處理票務預定新興數據庫計算機輔助設計〔CAD〕計算機輔助制造〔CAM〕地理信息系統(tǒng)〔GIS〕動態(tài)網頁新的挑戰(zhàn)新興數據庫缺乏對真實世界實體的描述缺乏對復雜查詢的有效處理缺乏對Web應用的有效支持關系數據庫的缺點新興數據庫“NoSQL〞數據庫不要求數據庫具有確定的表模式通過防止連線操作提升數據庫性能它針對非關系型、分布式的數據存儲新興數據庫補充不可替代“NoSQL”數據庫關系數據庫“NoSQL〞數據庫和關系數據庫的關系20數據庫的起源與開展物聯(lián)網數據的特點物聯(lián)網與數據庫數據庫與物聯(lián)網二.物聯(lián)網數據的特點物聯(lián)網數據的處理數據存儲數據查詢數據融合物聯(lián)網數據的存儲傳感器所產生的數據可以存儲在傳感器的內部發(fā)送回網絡的網關集中式存儲分布式存儲物聯(lián)網數據的存儲—分布式會聚點查詢查詢結果原始數據中縫節(jié)點存儲節(jié)點節(jié)點——傳感器實心—存儲空心—只傳遞不存儲數據會聚點Sink數據的傳輸方向傳回：白色箭頭分發(fā)：橙色箭頭會聚點查詢查詢結果原始數據節(jié)點——傳感器不存在存儲節(jié)點

數據會聚點Sink數據的傳輸方向傳回——白箭頭

物聯(lián)網數據的存儲—集中式分布式VS集中式優(yōu)點：1.數據存儲在節(jié)點上，減少不必要的數據傳輸缺點：1.不利于長時間的任務2.傳感器故障時，內存中數據全部喪失3.通信開銷大4.存在“熱點〞問題優(yōu)點：1.數據能永久保存，不存在歷史數據的喪失2.查詢請求X網絡缺點：1.數據不完整2.傳感器能量損耗大物聯(lián)網數據的查詢方式快照3快照1快照2基態(tài)快照查詢連詢查續(xù)物聯(lián)網數據的查詢案例公交車綜合信息處理平臺彎道互聯(lián)網用戶1用戶2站牌站牌RFID標簽RFID標簽一種基于物聯(lián)網的公交車信息查詢系統(tǒng)設計29物聯(lián)網數據的融合數據流數據融合數據流：單個傳感器產生的數據數據融合：利用計算機技術對時序獲得的假設干感知數據，在一定準那么下加以分析、綜合，以完成所需決策和評估任務二進行的數據處理過程。數據融合需要解決的問題：節(jié)點的選擇融合時機融合算法院系工作全空間數據數據包括確定的和模糊的，全空間和子空間的，同步的和異步的，數字的和非數字的；它是多維多源的，覆蓋全頻段。不同于組合組合：外部特性融合：內部特性是系統(tǒng)動態(tài)過程中的一種數據綜合加工處理互補過程數據表達方式互補結構上互補功能上互補不同層次的互補—數據融合的核心物聯(lián)網數據的融合傳感器1傳感器2…傳感器n傳感器端存儲

數據會聚點端存儲連續(xù)查詢快照查詢傳感器物聯(lián)網數據的融合存儲查詢查詢結果數據流管理系統(tǒng)(DataStreamManagementSystem,DSMS)物聯(lián)網數據的特點海量性多態(tài)性關聯(lián)性及語義性2023/11/161.單個物體——持續(xù)地產生數據血壓血糖濃度心率體溫物聯(lián)網數據的特點——海量性2023/11/162.多個物體——同時連續(xù)地產生數據物聯(lián)網數據的特點——海量性物聯(lián)網數據的特點——多態(tài)性光照度海拔高度溫度“綠野千傳〞森林檢測工程物聯(lián)網數據的特點——多態(tài)性“綠野千傳〞森林檢測工程不同的網絡不同的數據格式不同的設備不同的數據精度不同的測量時間和條件不同的數據值物聯(lián)網數據的特點—關聯(lián)性及語義性傳感器1傳感器3傳感器2傳感器4?描述同一個實體的數據在時間上具有關聯(lián)性?描述不同實體的數據在空間上具有關聯(lián)性?描述實體的不同維度之間具有關聯(lián)性?不同的關聯(lián)性組合會產生豐富的語義物聯(lián)網數據的特點—關聯(lián)性及語義性30℃80℃時間關聯(lián)性：該傳感器發(fā)生故障/周圍環(huán)境發(fā)生了特殊變化空間關聯(lián)性：周圍傳感器溫度都上升—附近極大可能發(fā)生了森林火災周圍傳感器溫度保持不變—該傳感器的溫度測量裝置很可能發(fā)生故障123123123數據的查詢數據的融合數據的海量性數據的多態(tài)性數據的關聯(lián)性數據的存儲41數據庫的起源與開展物聯(lián)網數據的特點物聯(lián)網與數據庫數據庫與物聯(lián)網2023/11/16CompanyLogo物聯(lián)網與數據庫

物聯(lián)網、大數據與數據庫的關系物聯(lián)網與數據庫

物聯(lián)網環(huán)境下數據庫系統(tǒng)的挑戰(zhàn)2023/11/16物聯(lián)網的開展人工互聯(lián)網物聯(lián)網信息處理的演進過程在歷史上，人們需要人工地去采集信息，然后以人工的方式對信息處理，以文字后者口耳相傳的方式對信息進行傳播；計算機以及互聯(lián)網的出現，將人們從繁重的信息處理任務中解脫出來，實現了信息以及信息傳播的自動化；無線傳感網絡的出現，使信息的收集變得更加全面、更加智能、更加深入。2023/11/16

城市交通信息處理演進在沒有互聯(lián)網之前，要想知道城市當前的交通狀況，只能通過實地勘察或像其他人詢問的方式得到答案有了互聯(lián)網，相關的信息會被志愿者或者交通觀察員監(jiān)測到，并放在網上供人們查閱有了無線傳感網絡，所有的交通信息都會被傳感器自動偵測，自動聯(lián)網更新。實時的交通狀況被“一網打盡〞

舉例說明：人工互聯(lián)網物聯(lián)網2023/11/16物聯(lián)網的根本概念物聯(lián)網世界

物聯(lián)網將使得工業(yè)、農業(yè)、節(jié)能環(huán)保、商貿流通、交通能源、公共平安、社會事業(yè)、城市管理、平安生產等關乎人們衣食住行的方方面面都會變得智慧起來。例如：在冷鏈物流中應用物聯(lián)網技術，除了可以實現全程實時的溫度監(jiān)控，還能在無需翻開冷藏裝置情況下，即可快速批量讀取溫度信息。此外，通過安裝RFID電子標簽，可以實現產品防偽追溯，并且在倉儲環(huán)節(jié)，實現自動移倉、盤倉等倉庫管理，降低人工出錯率并節(jié)省大量時間。2023/11/16物聯(lián)網、大數據與數據庫的關系物聯(lián)網產生大數據數據庫支撐物聯(lián)網大數據引發(fā)數據庫變革與開展.2023/11/16物聯(lián)網產生大數據

據美國報導，物聯(lián)網一分鐘可以產生非常多的東西，蘋果下載2萬余次，一分鐘會上傳10萬條新微博，全世界物聯(lián)網上虛擬網絡上，產生了大量的數據。

國外的這些公司數據量不一定有中國大，中國淘寶網在雙十一一天創(chuàng)收10.5億，新浪微博晚上有100萬以上的響應請求，中國聯(lián)通也進行大數據搜集，他們以前給用戶每一個月發(fā)一個帳單，很多用戶認為我沒有上這么多，中國聯(lián)通改制就詳細記錄客戶的上網記錄一秒鐘83萬條。物聯(lián)網、大數據與數據庫的關系2023/11/16CompanyLogo物聯(lián)網產生大數據物聯(lián)網應用版圖物聯(lián)網分析大數據文字、圖片、音頻、視頻等數字化信息呈指數式增長，大數據時代已經來臨。全球信息總量每兩年約增長一倍，2021年全球創(chuàng)立和復制的數據總量有1.8ZB，預計2021年將到達35ZB，是現在的50倍。*1TB(太字節(jié))=1024GB,1PB(拍字節(jié))=1024TB,1EB(艾字節(jié))=1024PB,1ZB(澤字節(jié))=1024EB,2023/11/16大數據引發(fā)數據庫行業(yè)變革與開展

數據庫市場成形于上個世紀80年代。近年來隨著云計算、大數據應用的興起，面對爆發(fā)式增長的海量數據，傳統(tǒng)數據庫已難以應對;面對以視頻、圖片、文字等非結構化數據為主的大數據，傳統(tǒng)商業(yè)智能系統(tǒng)和數據分析軟件缺少有效地分析工具和方法。大數據引發(fā)數據庫行業(yè)變革

。物聯(lián)網、大數據與數據庫的關系2023/11/16大數據引發(fā)數據庫行業(yè)變革與開展

大數據引發(fā)數據庫行業(yè)架構創(chuàng)新。美國著名數據庫科學家邁克爾?斯通布雷克(MichaelStonebraker)指出，行業(yè)技術的開展趨勢是由一種架構支持所有應用轉變?yōu)橛枚喾N架構支持多類應用。在大數據和云計算的背景下，這一理論導致了數據庫市場的大裂變：數據庫市場分化為三大陣營，包括OldSQL(傳統(tǒng)數據庫)、NewSQL(新型數據庫)和NoSQL(非關系型數據庫)。物聯(lián)網、大數據與數據庫的關系2023/11/16CompanyLogo中國數據庫軟件市場現狀與開展2021年，中國數據庫軟件市場規(guī)模到達53.15億元，同比增長14.84%。未來，在大數據等一系列因素的影響下，中國的數據軟件市場規(guī)模將以超15%的增長率保持較為穩(wěn)定增長，預計2021年中國數據庫軟件市場規(guī)劃將到達83.44億元，年復合增長率達16.22%。中國數據庫軟件市場開展規(guī)模與預測2023/11/16數據庫支撐物聯(lián)網

-數據庫支撐物聯(lián)網，數據庫的作用包括收集傳感性的數據，還有實物跟虛擬物要結合起來。例如，今天北京交通堵塞，但是并不知道堵塞原因，如果政府發(fā)布消息和市民微博發(fā)布消息結合起來就知道發(fā)生什么事，物聯(lián)網要過濾，過濾要有一定模式。-要實現真正的物聯(lián)網，需要海量地址，海量帶寬，海量存儲，而且需要極高的通信智能和管理智能。需要數據庫的支撐。物聯(lián)網、大數據與數據庫的關系2023/11/16傳感器傳輸機制應用層數據庫五官、皮膚神經人體的行為大腦數據庫支撐物聯(lián)網

物聯(lián)網——人體2023/11/16

無人駕駛汽車物聯(lián)網據國外媒體報道，大數據分析師BigData—Startups創(chuàng)始人馬克·馮·里吉門納姆〔MarkvanRijmenam〕指出，無人駕駛汽車將配置有大量傳感器，每秒鐘可生成1GB的數據。科斯洛斯基甚至預計，未來汽車生成的數據將上傳到云存儲系統(tǒng)，政府可以利用這些數據提高行車平安性。2023/11/16CompanyLogo物聯(lián)網環(huán)境下數據庫系統(tǒng)的挑戰(zhàn)數據挖掘數據處理數據存儲數據收集

數據庫選擇數據保護

數據庫選擇附上時空標

志去偽存真

收集異源甚至是異構的數據與歷史數據對照多角度驗證數據的全面性和可信性數據收集CompanyLogo數據存儲目標技術方法優(yōu)化要到達低本錢、低能耗、高可靠性目標冗余配置、分布化和云計算技術必須建立標準的存儲方法。將分類存儲方式應用到具體的使用場合。通過過濾和去重，減少存儲量，同時參加便于日后檢索的標簽。數據處理 有些行業(yè)的數據涉及上百個參數，其復雜性不僅表達在數據樣本本身，更表達在多源異構、多實體和多空間之間的交互動態(tài)性，難以用傳統(tǒng)的方法描述與度量，處理的復雜度很大，需要將高維圖像等多媒體數據降維后度量與處理，利用上下文關聯(lián)進行語義分析，從大量動態(tài)而且可能是模棱兩可的數據中綜合信息，并導出可理解的內容。

數據挖掘

目前，盡管計算機智能化有了很大進步，但還只能針對小規(guī)模、有結構或類結構的數據進行分析，談不上深層次的數據挖掘，現有的數據挖掘算法在不同行業(yè)中難以通用。數據挖掘是使結果可視化呈現，使結果更直觀以便于洞察CompanyLogo數據平安1應當既鼓勵面向群體、服務社會的數據挖掘，又要防止侵犯個體隱私2既提倡數據共享，又要防止數據被濫用。3還需要界定數據挖掘、利用的權限和范圍。大數據系統(tǒng)本身的平安性也是值得特別關注的，要注意技術平安性和管理制度平安性并重，防止信息被損壞、篡改、泄露或被竊，保護公民和國家的信息平安。大數據系統(tǒng)本身的平安性也是值得特別關注的，要注意技術平安性和管理制度平安性并重，防止信息被損壞、篡改、泄露或被竊，保護公民和國家的信息平安。62數據庫的起源與開展物聯(lián)網數據的特點物聯(lián)網與數據庫數據庫與物聯(lián)網參考文獻【1】張洪巖;勵惠國;;數字地球時代的地理信息科學[A];2001年東北三省測繪學術與信息交流會論文集[C];2001年【2】湯傳勇;基于數字流域的左江流域生態(tài)環(huán)境評價研究[D];廣西師范學院;2021年任平;【3】仇巍巍;白玉江;周海濱;董開發(fā);唐芳;;數字區(qū)域三維空間信息支撐平臺建設[A];?測繪通報?測繪科學前沿技術論壇摘要集[C];2021年【4】楊偉;;基于物聯(lián)網的高校實體檔案智能管理研究[J];蘭臺世界;2021年14期【5】孫其博;劉杰;黎羴;范春曉;孫娟娟;;物聯(lián)網:概念、架構與關鍵技術研究綜述[J];北京郵電大學學報;2021年03期【6】楊倩;;物聯(lián)網關鍵技術及應用[J];電信科學;2021年S1期【7】曹振;鄧輝;段曉東;;物聯(lián)網感知層的IPv6協(xié)議標準化動態(tài)[J];電信網技術;2021年07期【8】賀延平;;物聯(lián)網及其關鍵技術[J];電子科技;2021年08期【9】程文青;趙夢欣;徐晶;;改進的RFID動態(tài)幀時隙ALOHA算法[J];華中科技大學學報(自然科學版);2007年06期【10】林曉芳;;淺談我國物聯(lián)網產