舰船监控网络异构监控数据自适应存储方法_李辉燕.pdf

舰船监控网络异构监控数据自适应存储方法舰船监控网络异构监控数据自适应存储方法李辉燕1，肖新华2(1.湖北理工学院 计算机学院，湖北 黄石 435600；2.湖北理工学院 机电工程学院，湖北 黄石 435600)摘 要:为快速有效存储舰船监控网络异构监控数据，提出舰船监控网络异构监控数据存储方法。此方法主要用于优化舰船监控网络监控数据云存储平台的存储效果，多个舰船监控设备，经多个虚拟网关在数据接口层统一接口的使用下，将异构监控数据发送至数据处理层；数据处理层使用基于聚类的异构监控数据分类方法，将异构监控数据按照来源分类；分类后数据发送至分布式数据存储层，使用基于自适应分配的异构监控数据存储方法，结合分布式数据存储模型的可用容量与带宽状态，将分类后监控数据以自适应分配方式，存储于性能最优的存储模型，完成自适应分配存储。实验结果表明，此方法具备舰船监控网络异构监控数据自适应存储能力，存储效率、成功率显著提高。关键词：舰船监控网络；异构监控数据；自适应存储；数据分类；云存储中图分类号：TP391 文献标识码：A文章编号：1672 7649(2023)12 0136 04 doi：10.3404/j.issn.1672 7619.2023.12.026Adaptive storage method for heterogeneous monitoring data in ship monitoring networkLI Hui-yan1,XIAO Xin-hua2(1.Computer School of Hubei Polytechnic University,Huangshi 435600,China;2.Mechanical EngineeringSchool of Hubei Polytechnic University,Huangshi 435600,China)Abstract:To quickly and effectively store heterogeneous monitoring data in ship monitoring networks,a storage meth-od for heterogeneous monitoring data in ship monitoring networks is proposed.This method is mainly used to optimize thestorage effect of the ship monitoring network monitoring data cloud storage platform.Multiple ship monitoring devices sendheterogeneous monitoring data to the data processing layer through multiple virtual gateways under the unified interface ofthe data interface layer.The data processing layer uses a clustering based heterogeneous monitoring data classification meth-od to classify heterogeneous monitoring data by source.After classification,the data is sent to the distributed data storagelayer.Using a heterogeneous monitoring data storage method based on adaptive allocation,combined with the available ca-pacity and bandwidth status of the distributed data storage model,the classified monitoring data is adaptively allocated andstored in the storage model with the best performance,completing the adaptive allocation and storage.The experimental res-ults show that this method has the ability to adaptively store heterogeneous monitoring data in ship monitoring networks,with significant storage efficiency and success rate.Key words:ship monitoring network；heterogeneous monitoring data；adaptive storage；data classification；cloudstorage 0 引言舰船监控设备类型存在多源化、异构性特征，如何将此类异构类监控数据进行自适应存储，从而提高舰船监控网络异构监控数据的存储效率与存储效果，是当下舰船监控网络异构监控数据存储管理的重点问题1 3。目前的存储技术中，针对舰船监控网络异构监控数据而言，并不具备有效的解决方法4。在其他领域中的异构数据存储研究中，李鸿飞等5研究了协同数据管理方法，此方法虽被验证可实现异构数据混合存储，但存储耗时较多。沈志宏等6设计了一种异构数据智能融合管理系统，此系统在异构数据管理问题中第 45 卷 第 12 期舰 船 科 学 技 术Vol.45,No.122023 年 6 月SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGYJun.,2023 收稿日期:2023 02 22基金项目:湖北理工学院校级项目(22xjz03Y)作者简介:李辉燕(1980 )，女，讲师，研究方向为网络工程、大数据及数据挖掘。具备较好的使用效果，但目前异构监控数据大多存储于云存储平台，若将此系统使用于云存储平台，系统兼容性、集成性等多种问题都有待深入分析，且系统类技术研发成本高。为此，本文研究一种舰船监控网络异构监控数据自适应存储方法，主要针对基于云存储模式的舰船监控网络数据管理问题，进行自适应存储研究，完成舰船监控网络异构监控数据的高效、自适应存储。1 舰船监控网络异构监控数据存储方法 1.1 基于云存储的舰船监控网络异构监控数据自适应存储方法技术架构云存储属于一种服务模式，是云计算的核心技术之一。其可以利用多种软件与技术，把异构监控数据执行集成管理，构建统一的存储资源库，用于存储大规模异构监控数据7。目前各大监控领域均使用云存储平台，实现大规模监控数据的统一管理。本文研究的舰船监控网络异构监控数据存储方法，为基于云存储的舰船监控网络异构监控数据自适应存储方法，其主要用于优化舰船监控网络数据云存储平台的数据存储效果。图 1 为基于云存储的舰船监控网络异构监控数据自适应存储方法技术架构图。基于云存储的舰船监控网络异构监控数据自适应存储方法中，虚拟网关层、数据接口层、数据处理层、分布式数据存储层是此方法运行时技术架构的四大核心层。图 2 为各个分布式数据存储逻辑示意图。考虑异构监控数据的规模较大，且类型较多，若仅使用一个数据存储模型存储全部异构监控数据，便会出现存储进程瘫痪问题，为此，结合集群概念，为了实现舰船监控网络异构监控数据的有效存储，在基于云存储的舰船监控网络异构监控数据自适应存储方法技术架构中，设置多个分布式数据存储模型。图 2 分布式数据存储逻辑示意图Fig.2 Distributed data storage logic diagram 1.2 基于聚类的异构监控数据分类方法设置舰船监控网络异构监控数据矩阵为：A=(b,I)1。(1)bI其中：，分别为舰船监控网络检索模糊域，异构监控数据分块匹配集；为异构监控数据相异度矩阵。设置舰船监控网络异构监控数据特征分布域为：Jsm=BsmA(12b+Esmsm)。(2)BsmsmEsm其中：，分别为异构监控数据并行规划聚类加权输出幅值、聚类自适应调节参数；为不等式约束。引入均值加权方法，设置异构监控数据聚类中心中时间窗口为：t=Jsm(t1t2)。(3)t1t2Jsm其中：，依次是异构监控数据出现时间、聚类时间。使用式(3)便可获取不同时间窗口条件下，舰船监控网络各个虚拟网关链路的异构监控数据特征分布域信息。Jsm为区分异构监控数据来源，便需要对异构监控数据进行聚类，结合所提取的，分析异构监控数据传输的虚拟网关链路信道功率谱密度：=A2kF(t1)Jsm。(4)kF其中：，依次为采样频率、互功率谱估计值。引入时间翻转处理方法、相空间重构方法，完成异构监控数据时空加权处理。则加权后异构监控数据为：图 1 基于云存储的舰船监控网络异构监控数据自适应存储方法技术架构Fig.1 Technical architecture of adaptive storage method for het-erogeneous monitoring data of ship monitoring networkbased on cloud storage 第 45 卷李辉燕，等：舰船监控网络异构监控数据自适应存储方法 137 E(m)=x(m)c(m)。(5)其中：x(m)，c(m)分别是空间异构监控数据样本点数目、回归参数。S提取异构监控数据的均值特征量，将其设成数据并行聚类目标函数，则S=gE(m)(+Vj+N)。(6)gN其中：，依次为聚类扰动距离、舰船监控网络子带中心频率；Vj，依次为不同聚类中心时间尺度值、线性约束参量。舰船监控网络异构监控数据融合分类集合为：A=VjS。(7)其中，为舰船监控网络异构监控数据的种类数目。1.3 基于自适应分配的异构监控数据存储方法jjw结合所分类的 种舰船监控网络异构监控数据样本，设置最后用于存储异构监控数据的分布式数据存储模型数目为。但为了保证舰船监控网络异构监控数据可有效存储，需要保证分布式数据存储模型的可用存储空间充足。为此，使用基于性能分析的异构监控数据自适应分配存储方法，结合分布式数据存储模型的内存状态，分析其可用性能，从而完成异构监控数据自适应分配存储。针对随机一个分布式数据存储模型 Oj而言，设置其可用内存带宽是 Uj，Oj可用存储的性能指标设成，只用于描述 Oj的目前可用带宽能够支持的存储空间，并不能体现 Oj能够提供可用存储空间的整体状态。为此，引入调节因子：w=DDj，(8)D=j=1Dj，(9)j=wj。(10)DjDj wU其中：，分别为 Oj的可用容量、分布式数据存储层中全部存储模型的可用容量均值。，数值小于 1 时，表示 Oj目前可用存储空间，比分布式数据存储层可用存储空间均值大，则 Oj的存储空间可存储异构监控数据。反之，表示 Oj目前可用存储空间，比分布式数据存储层可用存储空间均值小，则 Oj用于存储异构监控数据，便会出现存储失败问题。j是可体现分布式数据存储模型 Oj加权性能指jj标，此指标与 Oj目前单位带宽能够运行的存储空间存在关联性，将 Oj可用存储空间与分布式数据存储层可用存储空间相除，此比值与也存在关联性。为此，在分配存储异构监控数据时，优先存储于数值小的分布式数据存储模型。设置分布式数据存储层存储异构监控数据时，整体存储性能指标为：=j=1Djj=1Uj，(11)dif f=j 。(12)dif fj Ojdif f其中，是与 的差值，针对而言，若数值较靠近于 0 值，那么 Oj的存储性能较好，在存储异构监控数据时优先使用。Aj设置需要存储的异构监控数据为，其数据长度与此数据存储需消耗内存带宽依次为 Zj，Rj，则此数据在 Oj中存储分配的数据容量为 xj，xj