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基于环境监测的无线传感器网络,由分布在监测现场的众多无线传感器节点自组网形成,检测环境中的温度、湿度、大气压、风向、风速、降雨量和水位等信息,通过无线多跳的形式,最后汇聚到Sink节点。Sink节点通过虚拟USB串口的方式将数据传送给网关,网关接收数据并对数据进行解析,存储到嵌入式数据库SQLite3,然后通过以太网将数据上传到PC机数据管理平台,同时网关接收用户通过管理平台发送的命令并传递给相应传感器节点。
在运行过程中,无线传感器网络将采集大量的数据,用户需要从中获取传感器节点的运行状态、节点数据变化趋势及传输拓扑结构等信息；同时希望有效的管理利用无线传感器网络采集的大量数据,对无线传感器网络的性能提高和能源管理等提供帮助。因此,需编写数据管理平台软件,对数据进行分析管理,并将数据以友好的图形界面展示给用户。
本论文的研究内容是无线传感器网络数据管理平台的编写和对数据的挖掘利用进行一些探究工作,全文共分为6个部分:
第一部分,介绍了本文的课题来源、研究目的和研究内容,介绍了无线传感器网络和数据挖掘技术的发展历史,阐述了国内外针对无线传感器网络、数据管理平台和数据挖掘的研究现状以及发展趋势。
第二部分,对无线传感器网络的体系结构进行了宏观的介绍,介绍了组成无线传感器网络的各个部分的硬件和软件结构。
第三部分,对数据管理平台编写过程中设计的网络通信及数据处理相关技术进行了研究分析,并给出了具体的解决方案。首先介绍了观察者设计模式及其实现；接下来叙述了为什么要进行内存对齐以及数据包构造上需要注意的问题；然后介绍了TCP协议及程序实现；接着给出了通信中用到的数据包格式和数据库操作方法；最后介绍了数据管理平台收到数据包的处理流程和方法。
第四部分,详细论述了数据管理平台应用程序设计中的各功能模块的作用、程序编写中遇到的问题及解决方案。开始对总体程序框架进行了介绍；然后介绍网络连接页面,分析了模态对话框的生成及关闭遇到的问题,并给出了解决方法；接下来介绍了实时数据页面,其中涉及了数据格式转换及控件的跨线程调用问题并成功得到解决；随后介绍了无线传感器网络的拓扑结构页面,给出了动态控件的创建及属性修改方法,同时说明了传输路径位图的绘制及原因；接着利用临时数据哈希表和开源图表控件编写了实时偏差显示页；然后介绍了数据查询导出页面的实现方案,对数据的两种导出方法进行了对比；最后描述了数据管理平台对节点的控制方案。
第五部分,研究了数据挖掘技术在无线传感器网络方面的应用。首先介绍了数据挖掘概念和数据挖掘任务的步骤,接下来介绍Microsoft关联规则算法,说明了项集和规则的生成方法,再给出了关联规则算法挖掘模型的DMX实现方法:然后介绍了Microsoft神经网络算法和逻辑回归算法,说明了神经网络算法及其训练方法,随着给出了它们的挖掘模型DMX实现方法；最后简要说明了数据挖掘任务的应用程序编程方法。经过研究,得出可以利用数据挖掘算法对某些参数进行预测,将算法规则植入传感器节点处理器系统内,在一定条件下一些参数可经过预测得出不必采集传输,从而减少传感器能耗和数据传输量,使无线传感器网络的性能得到提高。
第六部分,对无线传感器网络数据管理平台的研究进行了总结,指出了研究过程中存在的不足,并提出了对未来研究方向的展望。
本论文针对无线传感器网络数据管理平台进行了研究,通过理论分析和调试,最终使数据管理平台发挥了预期的作用,并有效的利用了数据。本文的创新点在于:第一,利用.MET环境C sharp语言编写了数据管理平台应用程序,使应用程序更简洁、安全和美观；第二,利用数据挖掘算法对无线传感器网络数据进行了研究处理,使数据得到了有效的利用。