面向大規(guī)模CPS系統(tǒng)的復(fù)雜事件處理技術(shù)研究.pdf

1、信息物理融合系統(tǒng)(CPS)最重要的特點(diǎn)就是將計(jì)算資源與物理資源緊密結(jié)合與協(xié)調(diào)分配，完成信息世界與物理世界的融合，它的應(yīng)用領(lǐng)域非常的廣泛，覆蓋了小到智能家庭網(wǎng)絡(luò)，大到工業(yè)控制系統(tǒng)，乃至智能交通系統(tǒng)等國家級(jí)甚至世界級(jí)的應(yīng)用。CPS獲得應(yīng)用需要解決的一個(gè)關(guān)鍵問題就是信息處理。大規(guī)模CPS系統(tǒng)可能包含類型繁多的、相互連接的設(shè)備，這些設(shè)備不斷產(chǎn)生海量的原始事件。對(duì)于一個(gè)大規(guī)模CPS系統(tǒng)，噪聲、傳感器誤差、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)以及其它原因，會(huì)造成事件的不確

2、定性;同時(shí)大規(guī)模CPS系統(tǒng)大都是分布式部署，不同數(shù)據(jù)源的事件具有海量、異構(gòu)和分散等特征，而現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理技術(shù)難以對(duì)其進(jìn)行有效處理。作為CPS的核心技術(shù)，復(fù)雜事件處理技術(shù)必須具備實(shí)時(shí)處理的能力。同時(shí)大規(guī)模CPS系統(tǒng)中事件數(shù)據(jù)的海量和分散、復(fù)雜性等的特征，導(dǎo)致其處理技術(shù)也與普通的CPS系統(tǒng)有所區(qū)別。
　　本文在對(duì)面向大規(guī)模CPS系統(tǒng)的復(fù)雜事件處理的研究現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，以大規(guī)模CPS系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為背景，在不確

3、定性復(fù)雜事件處理和分布式上下文敏感復(fù)雜事件處理方面開展了深入的研究。為了提高算法的性能，對(duì)上下文敏感采用了分布和并行化的方法。本文的貢獻(xiàn)主要包括以下方面:
　　(1)針對(duì)大規(guī)模CPS系統(tǒng)應(yīng)用的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于SOA(ServiceOrientedArchitecture)的分布式上下文復(fù)雜事件處理復(fù)雜事件處理體系結(jié)構(gòu)。復(fù)雜事件處理引擎主要有查詢規(guī)劃器，上下文管理和事件處理網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。為了保證系統(tǒng)的靈活性及更好地支持各種優(yōu)化，

4、系統(tǒng)以分布式查詢規(guī)劃為核心。為了支持各種不同特征的數(shù)據(jù)類型，以各種復(fù)雜事件處理代理(EPA)構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)。下層不同的EPA針對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)源，上層EPA把下層EPA的輸出處理為更高層的事件;
　　(2)在CPS系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，噪聲、傳感器誤差、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)以及其它原因，會(huì)造成事件的不確定性，為此，本文提出基于概率的模型，并提出解決不確定事件流的復(fù)雜事件處理方法(UncertainStreamComplexEventProce

5、ssing，USCEP)。該方法使用事件概率模型來進(jìn)行概率計(jì)算，并結(jié)合匹配樹和節(jié)點(diǎn)緩沖列表來匹配復(fù)雜事件模型，解決了RCEDA復(fù)雜事件中間結(jié)果集不能共享問題，該方法采用事件概率模型建模，提出了基于新模型的查詢語言。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法在處理大規(guī)模CPS系統(tǒng)的不確定事件流時(shí)比傳統(tǒng)方法具有更好的性能。
　　(3)針對(duì)大規(guī)模CPS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的海量、分散等特征，提出分布式上下文敏感復(fù)雜事件處理方法(DistributedContext-aw

6、areComplexEventProcessing，DCCEP)。該方法采用基于模糊本體進(jìn)行事件上下文的建模和推理，采用一種在多層次上下文模型下的基于相似性分布式推理方法，通過分布式查詢規(guī)劃來支持分布式處理。通過查詢重寫的方法，把上下文敏感的復(fù)雜事件查詢重寫為上下文無關(guān)子查詢;根據(jù)不同的事件模型和上下文劃分?jǐn)?shù)據(jù)，通過基于上下文的事件劃分策略保證多個(gè)分布式結(jié)點(diǎn)并行執(zhí)行復(fù)雜事件處理算法;
　　(4)為了提高系統(tǒng)性能，提出分布式上下文敏