Với một tập nhỏ các cảm biến độc lập, ta có thể thu được tất cả các phép đo từ các nút, sau đó thực hiện xử lý truy vấn tại hệ thống trung tâm hoặc xử lý trong mạng. Tùy thuộc vào các ứng dụng khác nhau, người ta có thể phân loại thành những loại sau [Sada 2005].
Truy vấn phân tích chuỗi thời gian: Truy vấn phân tích chuỗi thời gian thường quan tâm đến việc phát hiện những xu hướng hay những bất thường có thể xảy ra trong dòng lưu trữ. Truy vấn như vậy có thể xác định các mẫu tăng dần, giảm dần, tăng đột biến hoặc thay đổi không liên tục. Nhóm truy vấn này hữu ích trong những ứng dụng phát hiện các bất thường như giám sát cháy, máy theo dõi thất bại.
Truy vấn tìm kiếm tương tự: Trong nhóm các truy vấn này, người dùng quan
tâm đến việc xác định dữ liệu đã được quan sát thấy trong bộ dữ liệu lưu trữ tương tự như một mẫu nhất định. Truy vấn tương tự rất quan trọng cho các ứng dụng phát hiện sự kiện như giám sát môi trường sống, giám sát động đất, và camera giám sát.
Truy vấn phân loại: Truy vấn phân loại mục tiêu có liên quan đến truy vấn
tìm kiếm tương tự. Ví dụ như âm thanh và tín hiệu địa chấn của xe được sử dụng để xác định chiếc xe có nhiều khả năng được quan sát thấy. Truy vấn phân loại sử dụng các kỹ thuật như khả năng xảy ra tối đa, máy hỗ trợ vector
hoặc để xác định lân cận phù hợp nhất với quan sát dữ liệu.
Truy vấn xử lý tín hiệu: Nhiều hoạt động sử dụng dữ liệu cảm biến liên quan
đến nhiệm vụ xử lý tín hiệu như biến đổi wavelet và lọc. Ví dụ như ứng dụng giám sát kết cấu tìm thấy chế độ rung động của các tòa nhà, với một truy vấn là “xây dựng” thường sử dụng ảnh phổ trên dữ liệu thô theo chuỗi thời gian của dao động xây dựng để trích xuất các thành phần tần số của tín hiệu sau đó xác định chế độ rung.
Về cơ bản, xử lý truy vấn trong một mạng cảm biến bao gồm cả các thuộc tính không gian và thời gian của dữ liệu cảm biến. Trong luận văn này, ngoài các truy vấn trên, những truy vấn lưu trữ có liên quan đến hai thuộc tính không gian thời gian và cả không gian thời gian cũng được xem xét.
Nghiên cứu xem xét cách tiếp cận để lưu trữ và xử lý truy vấn trong cơ sở dữ liệu truyền thống, cơ sở dữ liệu cảm biến. Trong môi trường mạng cảm biến, có thể không áp dụng trực tiếp các kỹ thuật cơ sở dữ liệu hiện tại cho quản lý lưu trữ và xử lý truy vấn trong một hệ thống quản lý dữ liệu truyền thống. Ngược lại với hệ thống quản lý dữ liệu truyền thống, tính phức tạp của dữ liệu trong các ứng dụng mạng cảm biến như thuộc tính không gian, thời gian thay đổi trong thời gian thực, lưu trữ giới hạn tại mỗi nút cảm biến, pin thấp và hạn chế các ứng dụng khác cần phải được kiểm tra. Ví dụ nếu một truy vấn gửi tới mạng cảm biến có trùng lặp một phần nào đó về điều kiện truy vấn với truy vấn đã phát ra trước đó về không gian thời gian, trong trường hợp này tại các nút cảm biến không nên xử lý nhiều lần các tác vụ tương tự và đưa ra cùng một phản hồi. Chính như vậy tại nút cảm biến này sẽ phải tiêu hao năng lượng không cần thiết với những tính toán có thể tránh được.
Để giải quyết các vấn đề của bộ nhớ lưu trữ cục bộ và xử lý truy vấn, ta khai thác dữ liệu tổng hợp với chương trình thích ứng để hỗ trợ truy vấn không gian, thời gian và các truy vấn có phạm vi đặc biệt về không gian thời gian một cách hiệu quả. Đối với mục tiêu này, các proxy được triển khai trong hệ thống mạng cảm biến và các truy vấn lịch sử sẽ được duy trì. Để cho phép hệ thống thực hiện việc phân tán các truy vấn hợp lý nhất giữa mạng cảm biến và hệ thống ứng dụng, một số kết quả của các truy vấn được xử lý trước có thể được tái sử dụng. Proxy duy trì lịch sử truy vấn của người dùng trong cơ sở dữ liệu siêu dữ liệu. Khi một truy vấn được gửi đến, nó phân tích truy vấn theo không gian thời gian cùng với dữ liệu có sẵn để tái tạo lại truy vấn này sao cho tất cả các thao tác được đơn giản hóa và tránh các hoạt động không cần thiết. Trong trường hợp phạm vi truy vấn của truy vấn trùng lặp với truy vấn xuất hiên trước đó thì sẽ được lấy trong hệ thống ứng dụng quản lý dữ liệu, ngược thì sẽ được gửi vào trong mạng cảm biến, như vậy xử lý truy vấn này sẽ được tối ưu hóa hơn. Đặc biệt, câu trả lời cho các truy vấn sẽ đơn giản và nhỏ gọn hơn về kích thước, làm thuận
tiện và tối ưu hơn trong truyền tải dữ liệu giữa các nút trong mạng cảm biến hoặc giữa các hệ thống ứng dụng và mạng cảm biến.
Chương 4
PHƯƠNG PHÁP GIẢM DỮ LIỆU BA PHA CHO MẠNG CẢM BIẾN
Với những hạn chế của mạng cảm biến, lưu trữ của một nút cảm biến không phải là dồi dào như các hệ thống cơ sở dữ liệu truyền thống. Do đó, các nút cảm biến không có khả năng lưu trữ tất cả các dữ liệu biến đổi theo thời gian. Trong chương này sẽ giới thiệu chương trình giảm dữ liệu cảm biến ba pha, cho phép cắt giảm số lượng dữ liệu được lưu trữ cho phù hợp và tiết kiệm dung lượng lưu trữ cục bộ của các nút cảm biến một cách đáng kể.