[發(fā)明專利]低能耗高效的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)故障自檢測(cè)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210308324.2
• 申請(qǐng)日: 2012-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103634832A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉天華;衣思超;王曉薇;李尚鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W24/04
• 分類號(hào): H04W24/04;H04W40/24;H04W84/18
• 代理公司: 沈陽(yáng)維特專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 21229
• 代理人: 甄玉荃;孫麗珠

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)故障檢測(cè)系統(tǒng)，尤其涉及一種低能耗高效的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)故障自檢測(cè)系統(tǒng)。屬于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用廣泛，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)因其自身的局限性以及經(jīng)常布置在惡劣的環(huán)境中導(dǎo)致無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)故障頻發(fā)。雖然該領(lǐng)域有很多故障檢測(cè)的措施、架構(gòu)和協(xié)議等，但是這些僅僅局限于宏觀的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)；而對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)并沒(méi)有一個(gè)行之有效的方法對(duì)其進(jìn)行故障檢測(cè)，更沒(méi)有一個(gè)成熟的系統(tǒng)在能夠?qū)崿F(xiàn)故障檢測(cè)的同時(shí)當(dāng)部分重要功能模塊出現(xiàn)故障后進(jìn)行自修復(fù)。無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)不僅攜帶著各種傳感器以實(shí)現(xiàn)感知各種環(huán)境信息的功能，而且節(jié)點(diǎn)自身具有信號(hào)收發(fā)功能、對(duì)指令的處理功能和組網(wǎng)功能等。功能越復(fù)雜的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)成本也就越高，因此如何配置一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的故障檢測(cè)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)重要模塊的自檢測(cè)及時(shí)的察覺(jué)故障，對(duì)部分故障的功能模塊進(jìn)行自修復(fù)使節(jié)點(diǎn)的生命周期得到最大地延長(zhǎng)。這對(duì)于降低無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署成本以及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和網(wǎng)絡(luò)的可靠性具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明為了解決無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)因其自身的局限性以及經(jīng)常布置在惡劣的環(huán)境中導(dǎo)致無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)故障頻發(fā)的情況，目前還不具備快速對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障的癥結(jié)定位以及對(duì)部分故障還無(wú)法達(dá)到自修復(fù)的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種低能耗高效的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)故障自檢測(cè)系統(tǒng)，它包括主電源供電模塊、備用電源模塊、傳感器模塊、信號(hào)放大模塊、射頻發(fā)射模塊、故障狀態(tài)指示模塊、射頻發(fā)射裝置故障檢測(cè)模塊、射頻故障指示燈模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、故障信息存儲(chǔ)模塊及故障診斷芯片以及手持故障檢測(cè)模塊；該系統(tǒng)以故障診斷芯片為核心，接收來(lái)自傳感器模塊、電源供電模塊以及射頻發(fā)射模塊中的射頻發(fā)射裝置故障信息檢測(cè)模塊，所進(jìn)行的周期性采集網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息，由故障診斷模塊對(duì)上述各個(gè)模塊上傳的信息進(jìn)行分析，并根據(jù)診斷結(jié)果按照故障狀態(tài)、危險(xiǎn)警告或正常狀態(tài)轉(zhuǎn)入相應(yīng)的處理機(jī)制；由故障診斷模塊將診斷出的除射頻發(fā)射模塊以外的所有模塊的故障信息發(fā)送給射頻發(fā)射模塊中的MCU，已設(shè)定的幀格式將故障信息進(jìn)行打包逐級(jí)上傳至Sink節(jié)點(diǎn)以達(dá)到通知網(wǎng)絡(luò)管理人員及時(shí)修復(fù)和排除故障的目的；收到故障信息的Sink節(jié)點(diǎn)會(huì)向全網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)廣播該故障信息，其他正常的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在收到故障節(jié)點(diǎn)的故障信息后會(huì)更新路由表，孤立故障節(jié)點(diǎn)使信息流不在經(jīng)過(guò)該故障節(jié)點(diǎn)以達(dá)到節(jié)約網(wǎng)絡(luò)其他節(jié)點(diǎn)能耗的目的；直到修復(fù)故障節(jié)點(diǎn)后由網(wǎng)絡(luò)的Sink節(jié)點(diǎn)向全網(wǎng)絡(luò)廣播更新路由表的命令，使網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)更新路由表后重新連入被修復(fù)的故障節(jié)點(diǎn)；對(duì)危險(xiǎn)警告信息，由故障診斷模塊將警告信息從故障診斷芯片傳遞至射頻發(fā)射模塊內(nèi)的MCU，之后射頻發(fā)射模塊采用已設(shè)定的幀格式對(duì)警告信息進(jìn)行打包封裝并逐級(jí)上傳至Sink節(jié)點(diǎn)通知網(wǎng)絡(luò)管理員，以達(dá)到在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切實(shí)的發(fā)生故障前將潛在的故障排除，使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)正常的運(yùn)行提高網(wǎng)絡(luò)的魯棒性。

本發(fā)明的有益效果與特點(diǎn)：能對(duì)節(jié)點(diǎn)的故障進(jìn)行自我檢測(cè)和預(yù)防；當(dāng)故障發(fā)生后能采取有效的自修復(fù)措施補(bǔ)救故障帶來(lái)的損失；以及采取新型的故障檢測(cè)機(jī)制加快故障的排除，有效地減少網(wǎng)絡(luò)因故障導(dǎo)致的損失，極大地節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本與維護(hù)成本。

（1）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能周期性的進(jìn)行自檢測(cè)及時(shí)的發(fā)現(xiàn)故障，并采取有效地措施將故障信息上傳，使故障能及時(shí)的得到維修。

（2）當(dāng)網(wǎng)絡(luò)管理人員得知故障后可以攜帶手持故障檢測(cè)模塊對(duì)故障節(jié)點(diǎn)進(jìn)行迅速定位找到節(jié)點(diǎn)的位置，并通過(guò)讀取故障信息存儲(chǔ)模塊中的信息迅速確定故障的癥結(jié)，能達(dá)到有的放矢的快速排除故障使節(jié)點(diǎn)能盡快的加入網(wǎng)絡(luò)。

（3）通過(guò)對(duì)故障狀態(tài)的程度劃分分為故障狀態(tài)和警告狀態(tài)。警告狀態(tài)可以達(dá)到向網(wǎng)絡(luò)管理人員示警該節(jié)點(diǎn)即將出現(xiàn)故障，能達(dá)到對(duì)即將發(fā)生的故障進(jìn)行排除使節(jié)點(diǎn)不進(jìn)入故障狀態(tài)，保持節(jié)點(diǎn)正常的工作。

（4）對(duì)于節(jié)點(diǎn)中的重要模塊提供了故障自動(dòng)修復(fù)的機(jī)制，當(dāng)該模塊出現(xiàn)故障時(shí)可以激活節(jié)點(diǎn)中的備份模塊替代該模塊進(jìn)行工作，極大地延長(zhǎng)了節(jié)點(diǎn)的生命周期和提高了網(wǎng)絡(luò)的魯棒性。

附圖說(shuō)明：

圖1系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)框圖

圖2故障診斷芯片電路原理圖

圖3主電源供電模塊電路原理圖

圖4備用電源模塊和射頻故障指示燈模塊電路原理圖

圖5故障信息存儲(chǔ)模塊電路原理圖

圖6實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊電路原理圖

圖7故障狀態(tài)指示模塊電路原理圖

圖8射頻發(fā)射模塊電路原理圖