Distribuované geodatabáze senzorových dat - základ pro integraci a analýzu

Mgr. Tomáš POHANKA

Doctoral thesis

Distributed sensor geodatabase - platform for integration and analysis

Abstract:

Disertační práce se věnuje analýze, návrhu a ověření architektury systému, umožňující sběr, uložení, zpracování a sdílení velkého množství dat generovaných moderními geograficky rozmístěnými senzorovými sítěmi s využitím distribuovaných prostorových databázových systémů s následným využitím těchto dat v geografických informačních systémech pro tvorbu časoprostorových analýz. Práce předkládá autorský přístup k budování senzorových sítí pomocí LPWAN, předzpracování těchto dat pro využití v GIS a vytváření distribuované databázové sítě pro zvýšení dostupnosti dat. Motivací k disertační práci byla potřeba zpřístupnit proudová senzorová data uživatelům GIS tak, aby bylo možné jejich pokročilé zpracování pomocí časoprostorových analýz v reálném čase. Práce odpovídá ve své experimentální části na dvě základní výzkumné otázky (hypotézy): - Jsou v současnosti dostupné replikační mechanismy v prostorových databázích použitelné pro zabezpečení distribuce prostorových a senzorových dat? - Je efektivní provést integraci heterogenních senzorových dat do jednotného datového úložiště? Pro potvrzení či zamítnutí výše uvedených hypotéz byl hlavní cíl práce rozdělen na tři dílčí cíle. První dílčí cíl měl popsat a otestovat dostupná replikační řešení v návaznosti na jejich funkčnost s prostorovými daty. Druhý dílčí cíl se zabýval zpracováním senzorových dat produkovaných senzorovými sítěmi komunikujících pomocí technologií Sigfox, LoRaWAN, Zigbee a GPRS. Třetí dílčí cíl si kladl za úkol získaná data očistit a uložit do jednotné prostorové databáze senzorových dat. Databáze byla dále distribuována pomocí replikačních mechanismů tak, aby se zamezilo centralizaci dat.

Abstract:

The main objective of this doctoral thesis was analysing and verification of system architecture, which enable to collect, store, process and share large-scale data generated by modern, geographically distributed wireless sensor networks. Architecture is using distributed spatial database systems for creation of spatiotemporal analysis. Thesis present author's approach for building wireless sensor networks using LPWAN (Low Power Wide Area Networks) technologies, preprocessing of obtained data for future usage in GIS and creating distributed spatial database site to increase data availability. The motivation for the doctoral thesis was a demand to make streaming sensor data accessible in desktop GIS in real-time. Desktop GIS is mostly used for creating advanced spatiotemporal analysis. The thesis answers two primary research questions: 1. Are there nowadays available replication mechanisms for spatial databases suitable for distribution of spatial and sensor data? 2. Is it efficient to integrate heterogeneous sensor data into unified data storage? The main objective of doctoral thesis was split into three sub-objectives in order to confirm or reject the hypothesis. The first sub-objective aims to describe and test available database replication solutions which provide replication functionality over spatial data. The second sub-objective aims to processing of sensor data produced by LPWAN sensor networks Sigfox, LoRaWAN, Zigbee and GPRS (not low powered). The third sub-objective aims to purge obtained data from gross errors and storing it into the unified spatial database. Database was distributed by replication mechanisms to avoid data centralisation.

Keywords

replikace, prostorová databáze, senzor, komunikace, middleware

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 3. 2020

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Vilém Pechanec, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Geography / Geoinformatics and Cartography