With weather becoming more extreme both in terms of longer dry periods and more severe rain events, municipal water networks are increasingly under pressure. The effects include damages to the pipes, flash floods on the streets and combined sewer overflows. Retrofitting underground infrastructure is very expensive, thus water infrastructure operators are increasingly looking to deploy IoT solutions that promise to alleviate the problems at a fraction of the cost. In this paper, we report on preliminary results from an ongoing joint research project, specifically on the design and evaluation of its data analytics platform. The overall system consists of energy-efficient sensor nodes that send their observations to a stream processing engine, which analyzes and enriches the data and transmits the results to a GIS-based frontend. As the proposed solution is designed to monitor large and critical infrastructures of cities, several non-functional requirements such as scalability, responsiveness and dependability are factored into the system architecture. We present a scalable stream processing platform and its integration with the other components, as well as the algorithms used for data processing. We discuss significant challenges and design decisions, introduce an efficient data enrichment procedure and present empirical results to validate the compliance with the target requirements. The entire code for deploying our platform and running the data enrichment jobs is made publicly available with this paper.


翻译:随着天气变得更加极端,干旱时间更长,降雨量更严重,城市供水网络面临越来越大的压力,包括管道损坏、街道上暴洪和下水道合并溢水,改造地下基础设施非常昂贵,因此,供水基础设施运营者日益期待部署IOT解决方案,希望以一小部分成本缓解问题。在本文件中,我们报告一个正在进行的联合研究项目的初步结果,特别是数据分析平台的设计和评价。整个系统由节能传感器节点组成,将观测结果发送到流流处理引擎,该引擎分析和丰富数据,并将结果传送到基于地理信息系统的前端。由于拟议的解决方案旨在监测城市的大型和关键基础设施,因此系统结构中将考虑一些非功能性要求,如可扩展性、反应性和可靠性等。我们提出了一个可扩缩流处理平台,并将其与其他组成部分结合,以及用于数据处理的算法。我们讨论了重大挑战和设计决定,引入了高效的数据浓缩程序,并提出了实证结果,用以验证遵守基于地理信息系统的前端。由于拟议解决办法旨在监测城市的大型和关键基础设施,因此将若干非功能性要求纳入系统结构结构中。我们提出了一个可扩缩的流处理系统平台,并使用整个数据。

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