Varför blir beräkning av smarta hem-funktioner viktigare när antalet sensorer ökar vid samma samplingsfrekvens?

Eva Wong är Teknisk skribent och den boende fixaren på ZimaSpace. En livslång nörd med en passion för hemma-labb och öppen källkod, hon specialiserar sig på att översätta komplexa tekniska koncept till tillgängliga, praktiska guider. Eva tror att självhosting ska vara roligt, inte skrämmande. Genom sina handledningar ger hon gemenskapen verktyg att avmystifiera hårdvaruinstallationer, från att bygga sin första NAS till att bemästra Docker-containrar.

Funktionsberäkningar blir viktigare när fler sensorer tillkommer, eftersom dataströmmar med fast frekvens multiplicerar arbetet per mätvärde och skapar fler synkroniserings- och fusionsrelationer.

Vid en mätning per sekund producerar 20 sensorer 1,7 miljoner observationer per dag, medan 200 sensorer producerar 17,3 miljoner. Filtrering av varje dataström skalar ungefär med antalet sensorer, medan korrelationer på rumsnivå, sammanslagning för närvarodetektering och överlappande fönster medför ytterligare arbete med justering och parvisa relationer. Mätfrekvensen var oförändrad, men den totala händelsemängden var det inte under det mest intensiva automationsfönstret.

Arbetet per sensor skalar med antalet dataströmmar gånger antalet mätvärden

En funktion som rullande medelvärde, varians, lutning eller tröskelstatus bearbetar varje inkommande värde och lagrar fönstertillstånd. Med N sensorer vid frekvensen f skalar det grundläggande arbetet och händelsetrafiken ungefär med N gånger f när antalet funktioner är konstant.

En genomgång av bearbetning av sensordata beskriver filtrering, aggregering, funktionsutvinning och fusion som separata steg. Varje steg kan flyttas mellan enheter, edge-noder och servrar.

Databasskrivningar, meddelandeparsning och tidsstämplar kan dominera över enkel aritmetik. Tio gånger fler sensorer kan därför skapa tio gånger större schemaläggnings- och lagringsöverbelastning även när varje formel är enkel.

Funktioner mellan sensorer kan växa snabbare än linjärt

Modeller för närvarodetektering eller avvikelser kan jämföra flera sensorer i samma tidsfönster. Korrelation mellan alla par skapar ungefär N i kvadrat relationer, medan grupperad fusion växer med antalet sensorer per rum och fönstrets längd. Klockförskjutning och saknade mätvärden kräver ytterligare sammanfogningar och interpolering.

Forskning om funktionsutvinning vid edge behandlar lokal funktionsutvinning som ett sätt att minska den uppströmsgående datamängden med flera storleksordningar. Beräkningen försvinner inte; den flyttas närmare källan.

Även fönsteröverlappning spelar roll. Att beräkna om en statistik för 60 mätvärden varje sekund kostar mer än att underhålla ett inkrementellt tillstånd. Samma mätfrekvens innebär inte samma algoritmiska arbete när antalet sensorer förändrar antalet relationer.

När antalet sensorer inte är flaskhalsen

Fler enheter kan medföra liten kostnad när de rapporterar sällan, funktionerna är händelsestyrda och beräkningarna är oberoende och inkrementella. En kamera eller ljudsensor med hög frekvens kan väga tyngre än hundratals temperatursensorer.

En genomgång av arbetsbelastningar för edge-analys betonar att placeringen av arbetsbelastningen och datatypen avgör belastningen på edge-resurserna. Det räcker inte att räkna enheter utan att ta med byte och operationer.

Mekanismen gäller inte heller när fördröjningen i automationen beror på radioomförsök, databaslås eller rundresor till molnet i stället för funktioner. Mer beräkningskraft är inte automatiskt lösningen. Mät köålder och funktionskörning innan du tillskriver fördröjningen sensorernas omfattning.

Återskapa sensorskalningen innan automationerna blir fördröjda

Inventera varje sensors mät- eller händelsefrekvens, antal byte i nyttolasten, antal funktioner, fönsterlängd och fusionsgrupp. Återskapa en, två, fem och tio gånger det aktuella antalet dataströmmar och registrera CPU-tid per funktion, köålder, minne, databasskrivningar och automationsfördröjning.

Använd placeringsskillnaderna i artikeln om sensorernas mätkontext för att undvika att verkliga miljöskillnader behandlas som beräkningsfel. Använd samma tidsstämpelnormalisering i alla skalningstester.

Om CPU-användningen och köåldern ökar linjärt bör du minska överbelastningen per händelse eller batcha skrivningarna. Om de ökar snabbare bör du granska sammanfogningar mellan alla par och överlappande fönster. Förberäkna inkrementella sammanfattningar, gruppera endast relaterade sensorer och behåll rådata med lägre frekvens när den inte stöder ett uttryckligt beslut.

Teknik- och AI-hubb

Mer att läsa

Get More Builds Like This

Stay in the Loop

Get updates from Zima - new products, exclusive deals, and real builds from the community.

Stay in the Loop preferences

We respect your inbox. Unsubscribe anytime.