【摘 要】
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近年来,我国大数据、云计算、物联网技术和产业发展迅速,无线传感网络在环境监测领域的应用更加广泛。针对传感器数据的异常检测问题,传统算法通常只关注单源数据的时间连续性,而忽略了多源数据之间的时空关联性,这在一定程度上降低了检测精度。此外,由于传感器数据量规模较大,集中式云计算平台无法满足异常数据实时检测的需求。因此,设计一种高效的检测模型及算法显得尤为重要。本文主要工作如下:首先针对多源异构数据的时
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近年来,我国大数据、云计算、物联网技术和产业发展迅速,无线传感网络在环境监测领域的应用更加广泛。针对传感器数据的异常检测问题,传统算法通常只关注单源数据的时间连续性,而忽略了多源数据之间的时空关联性,这在一定程度上降低了检测精度。此外,由于传感器数据量规模较大,集中式云计算平台无法满足异常数据实时检测的需求。因此,设计一种高效的检测模型及算法显得尤为重要。本文主要工作如下:首先针对多源异构数据的时间序列提出了基于时间相关性的多源异构数据异常检测算法,本算法通过在引入滑动窗口技术基础上,根据距离相似性度量方式计算相邻时间序列的离群距离,避免了由于对单次数据的片面估计而导致异常检测结果出现误差。然后求得每个点的异常得分,根据阈值判定异常点,作为候选异常点。其次考虑到传感数据的时空关联性,对基于时间相关性做了进一步改进,提出了基于空间相关性异常检测算法,将基于时间序列检测出的异常值用平均值代替,利用空间相关性对异常节点作进一步判断,通过分析不同邻域的多源数据的相似性,得到相似矩阵,然后判断相似矩阵序列的置信度从而判断时间序列检测的异常数据是否是真正的异常数据,进一步提高了异常检测的准确性。最后设计了时空关联异常检测模型的具体实现方法,搭建了一种由云服务器、边缘节点和传感器节点三部分组成的分层边缘计算的多源多维数据异常检测模型,然后将时空关联异常检测算法的执行迁移到边缘节点计算模型上,利用边缘计算在计算存储和网络上的分布式特征模式,实现了将传统在云平台异常检测任务分配到靠近数据源的边缘节点上执行数据处理,提高了数据处理的整体效率,达到了传感器端和云端的负载平衡和低延迟数据处理的效果。通过在真实的农业温室大棚采集的数据集上进行了多次实验,结果表明,本算法的异常数据检测精确率为94.25%,误报率在0.97%,与传统方法相比计算效率和检测精度都得到了提高。
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