[發(fā)明專利]一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法、裝置及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810049879.7
• 申請(qǐng)日: 2018-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN108199899A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃旭;邱曉麗;宗峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東英才學(xué)院
• 主分類號(hào): H04L12/24
• 分類號(hào): H04L12/24;H04W24/04;H04W84/18
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

本發(fā)明公開了一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法、裝置及系統(tǒng)，該方法包括：接收子節(jié)點(diǎn)的故障檢測(cè)信息，并進(jìn)行預(yù)處理得到原始故障檢測(cè)樣本；接收與故障檢測(cè)相關(guān)信息要素，并根據(jù)故障檢測(cè)信息要素分析故障征兆、故障類型及其判斷策略；將原始故障檢測(cè)樣本采用粗糙集法進(jìn)行簡(jiǎn)化和提取處理消除冗余信息，并結(jié)合上一步驟的數(shù)據(jù)獲得簡(jiǎn)化的故障檢測(cè)決策表，輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行智能故障檢測(cè)；確定故障類型的檢測(cè)結(jié)果，并上傳至監(jiān)控中心。本發(fā)明有針對(duì)性地對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的故障進(jìn)行智能檢測(cè)，提高了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法、裝置及系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于粗糙-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)是當(dāng)今極具潛力和影響力的關(guān)鍵技術(shù)之一。它集成了無(wú)線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)和分布式信息處理等技術(shù)，將邏輯上的信息世界與客觀上的物理世界融合在一起，改變了人類與自然界的交互方式，在民用和軍事等許多領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特殊應(yīng)用背景以及自身特點(diǎn)等因素使得WSN的維護(hù)工作十分困難甚至不可維護(hù)。作為一種分布式計(jì)算平臺(tái)，WSN節(jié)點(diǎn)極易受到各種干擾因素影響而發(fā)生故障。當(dāng)單個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)或某個(gè)區(qū)域節(jié)點(diǎn)故障失效時(shí)，將導(dǎo)致其周圍某一定范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)全部都無(wú)法正常工作，還會(huì)造成連通被割斷和網(wǎng)絡(luò)覆蓋的漏洞的問題，這將大大降低傳感器節(jié)點(diǎn)的可靠性，削弱或失效WSN預(yù)定功能。為了避免故障由節(jié)點(diǎn)級(jí)上升到網(wǎng)絡(luò)級(jí)，必須對(duì)節(jié)點(diǎn)故障進(jìn)行有效地檢測(cè)，才能有效地給出修復(fù)方案，保證網(wǎng)絡(luò)的可靠運(yùn)行。所以，及時(shí)地對(duì)網(wǎng)絡(luò)各種異常狀態(tài)做出檢測(cè)，尋找合理的容錯(cuò)控制方案，指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行，對(duì)提高WSN的可靠性和魯棒性具有重要的意義。

從提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性和可持續(xù)性角度出發(fā)，一個(gè)好的故障檢測(cè)方案應(yīng)具備如下特點(diǎn)：①故障特征的完整性；②能量消耗的節(jié)約性；③抵御入侵的抗毀性；④節(jié)點(diǎn)互連的魯棒性；⑤信息傳輸?shù)恼_性。但是，目前WSN故障診斷技術(shù)的研究現(xiàn)狀主要存在以下問題：

第一，由于WSN的復(fù)雜性和故障的多樣性，現(xiàn)有診斷模型只是簡(jiǎn)單的對(duì)故障抽象和提取，并沒有反映出WSN故障完整性。

第二，由于WSN節(jié)點(diǎn)的本身的局限性，節(jié)點(diǎn)能耗高，傳感器節(jié)點(diǎn)的生命周期有待延長(zhǎng)。

第三，應(yīng)用環(huán)境開放的WSN帶來(lái)嚴(yán)重的安全問題，現(xiàn)有的安全機(jī)制開銷大、主動(dòng)性差，離WSN安全需要有很大的差距。

第四，當(dāng)節(jié)點(diǎn)的覆蓋、帶寬受限時(shí)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙菀装l(fā)生變化，其連通性面對(duì)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如何在此情況下提供不間斷、可靠的服務(wù)是WSN故障檢測(cè)技術(shù)亟待解決的難點(diǎn)問題。

第五，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)流不對(duì)稱引起節(jié)點(diǎn)能量分布不均，導(dǎo)致某些節(jié)點(diǎn)任務(wù)集中而過(guò)早“死亡”。

第六，以分簇結(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)絡(luò)體系，監(jiān)測(cè)存在的邊界問題，信息融合，增加通信和計(jì)算量，降低處理速度，引起故障檢測(cè)與容錯(cuò)之間的延時(shí)。

綜上所述，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中如何可靠、穩(wěn)定且有針對(duì)性地對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的故障進(jìn)行智能檢測(cè)的問題，尚缺乏有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，解決現(xiàn)有技術(shù)中如何可靠、穩(wěn)定且有針對(duì)性地對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的故障進(jìn)行智能檢測(cè)的問題，本發(fā)明提供了一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法、裝置及系統(tǒng)，該方法能夠有針對(duì)性地對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的故障進(jìn)行智能檢測(cè)，提高了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性。

本發(fā)明的第一目的是提供一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下一種技術(shù)方案：

一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障檢測(cè)方法，該方法在匯聚節(jié)點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)，包括：