物联网数据分析：新兴领域的探索与应用

### 物联网数据分析：新兴领域的探索与应用 #### 智能交通系统的需求与架构 智能交通系统旨在保障交通安全和畅通，它需要实时检测各个方向车辆的速度，以及行人与自行车的通行情况，提前向驶入车辆发出减速警告，并及时调整信号灯周期以避免碰撞。同时，为了准确预测和改善交通系统，还需捕捉和存储各类交通数据。 为了实现这些功能，智能交通系统必须具备即时学习、决策和行动的能力，以避免事故发生。因此，边缘云概念应运而生，它通过边缘设备协作收集和即时处理不同数据，快速输出有价值的见解。 智能交通系统的架构组件包括： 1. **物理组件**：管辖区域内的交通灯、传感器和执行器，确保反应时间在 10 毫秒以内。 2. **小型编排平台**：作为监督软件解决方案，负责有效编排和管理系统的其他软件模块，并且具备策略感知能力，可轻松建立和执行相关策略以实现有效治理。 3. **集中决策模块**：从所有部署的交通灯收集数据，并通过消息总线将决策推送给各个交通灯，消息总线也是实现双向数据传输的必要软件解决方案。 不同供应商的多个智能交通系统可能会与不同的网络和通信服务提供商合作，因此边缘分析软件解决方案需要考虑多种场景和因素，以实现实时应用，如智能交通。 以下是智能交通系统的主要架构组件的 mermaid 流程图： ```mermaid graph LR A[物理组件] --> B[小型编排平台] B --> C[集中决策模块] C --> D[消息总线] D --> E[各个交通灯] F[传感器和执行器] --> A ``` #### 边缘分析与相关技术 大多数边缘设备会将数据发送到私有或公共云的集中控制、存储和分析系统，但企业期望更快地获得更灵活、果断的服务。因此，边缘设备通过本地和就近处理，能够更快地得出可操作的见解。 在边缘，存在大量的传感器和执行器，它们构成了一个资源受限但计算能力强大的实体集群。为了实现实用的边缘分析，需要巧妙地结合有前景和已被验证的技术解决方案。 以下是一些相关技术： 1. **开放服务网关倡议（OSGi）**：是实现高度模块化 Java 应用程序的可靠框架。模块化应用程序由一系列捆绑包组成，这些捆绑包是动态组件，可以在不重启应用程序或服务的情况下进行安装、启动或更新。OSGi 还支持捆绑包的远程管理，适用于大型系统和资源受限的嵌入式系统，能提供更好的资源管理。 2. **可扩展消息与存在协议（XMPP）**：是一种流行的通信协议，提供安全通信和终端用户认证等额外安全功能，可用于统一的消息传递、存在信息和文件传输，还能实现传感器监控和系统及环境管理等应用。 3. **复杂事件处理（CEP）**：关系数据库主要用于收集和存储数据，分析通常是离线进行的。而符合标准的 CEP 引擎能够接收传入的消息流，并通过一组预定义的连续查询，及时生成隐藏模式、可用关联和提示。CEP 是处理大量低级事件并将其转换为高级复合事件以进行可视化和自动响应的关键技术。随着边缘分析的发展，CEP 技术也被调整用于边缘设备，同时为了避免数据传输到云带来的问题，一种轻量级的 CEP 引擎正在被实现。其控制流程如下： - 传感器和执行器生成的数据被收集。 - 数据通过边缘/雾数据聚合器进行路由。 #### 下一代物联网数据分析平台的关键能力 物联网数据分析不仅能让日常设备更智能，还能让终端用户和知识工作者在日常工作中受益。目前，虽然有很多物联网应用使能平台（AEPs）和网关，但仍需要构建和维护高效的物联网数据分析平台，以有效利用物联网数据。 这些平台需要具备以下关键能力： 1. **连接与处理数据**：连接、提取、预处理、分析和挖掘来自大量传感器、执行器、事务和运营系统等的数据。 2. **数据管理**：通过发布 - 订阅服务器、调整后的 ETL 工具和各种连接器、适配器等完成数据虚拟化、集成、捕获、清理和摄入到数据存储和文件系统的任务。 3. **可视化与展示**：与不同的报告生成工具、仪表板、控制台和其他可视化平台无缝集成，以多种形式和格式展示提取的信息。 以下是物联网数据分析平台关键能力的表格： | 关键能力 | 描述 | | --- | --- | | 实现可互操作、可移植、可扩展和可重用的应用程序构建 | 支持多种应用程序的