[發明專利]一種無線傳感器網絡通用節點及故障診斷方法

在審

• 申請號: 201810461085.1
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108600033A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 仲偉峰;柴繼超
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;G01D21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種無線傳感器網絡通用節點及故障診斷方法，無線傳感器網絡通用節點由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊、顯示模塊和能量供應模塊組成。傳感器模塊負責監測區域內信息的采集和數據轉換，處理器模塊負責調控整個節點，無線通信模塊負責與其他節點進行無線通信，顯示模塊負責顯示信息，能量供應模塊負責為節點提供運行所需的能量。故障診斷方法由數據去噪，數據趨勢分析，滑動窗口診斷三個階段構成。數據去噪階段對信號進行去噪處理，去除原始信號中的噪聲，數據趨勢分析階段得到數據變化相對異常的部分，滑動窗口診斷階段對異常數據進行進一步分析，進而實現對無線傳感器網絡通用節點的故障診斷。

技術領域

本發明涉及傳感器網絡技術領域，具體涉及一種無線傳感器網絡通用節點及故障診斷方法。

背景技術

隨著無線通信技術、嵌入式硬件技術和傳感器硬件技術的發展，無線傳感器網絡得到了飛躍式的進步。現在，無線傳感器網絡不但包含了種類繁多的傳感器，而且應用范圍也在不斷的擴大。然而，大多數部署在實際環境中的節點，特別是處于惡劣工作環境中的節點容易發生故障，導致無線傳感器網絡功能失效。因此，對無線傳感器網絡中的節點進行故障診斷關乎著無線傳感器網絡功能實現的成功與否。

鑒于無線傳感器網絡節點通常會根據實際工作的需要來進行配置，數學模型無法對其進行精準描述，只有大量的監測數據等問題，現有的針對無線傳感器網絡中節點的故障診斷方案通常是對數據進行處理，主要原理是使用信號分析、建模等方法對大量傳感器數據進行分析與處理來確定故障。

發明內容

鑒于上述問題，本發明提出了一種無線傳感器網絡通用節點及故障診斷方法。

為此目的，第一方面，本發明提出一種無線傳感器網絡通用節點，所述無線傳感器網絡通用節點由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊、顯示模塊和能量供應模塊組成。

其中，所述節點傳感器模塊包含溫度、濕度、光照強度、二氧化碳濃度傳感器，可采集監測區域內的溫度、濕度、光照強度和二氧化碳濃度數據，并可根據實際需要對傳感器種類進行調整。

其中，所述節點處理器模塊采用STM32F103芯片，該芯片具有功耗低、體積小等特點，可以承擔起調控整個節點的任務。

其中，所述節點無線通信模塊采用STM32W108芯片，并且通過6LowPan Ipv6協議與其他節點進行無線通信。

其中，所述節點顯示模塊選用控制器為ILI9341的LCD顯示屏，用于一些必要信息的顯示。

其中，所述節點能量供應模塊使用9V堿性電池通過電壓轉換電路給節點供電。電壓轉換電路使用Max639芯片，Max639是低功耗、高效率降壓式DC/DC變換器，廣泛應用于電池供電產品中。

第二方面，本發明還提出一種無線傳感器網絡通用節點故障診斷方法，所述節點故障診斷方法分為數據去噪，數據趨勢分析，滑動窗口診斷三個階段。

數據去噪階段使用基于遞推最小二乘法的自適應濾波方法，該方法具有很強的適應性和優良的濾波性能，在實際工程中得到了廣泛的應用。

數據趨勢分析階段使用微分再微分的方法，通過其一階與二階微分找到數據變化異常的部分。

滑動窗口診斷階段將多維數據間相關性系數的概念與滑動窗口融合，判斷數據間相關性系數的變化，得到診斷結果。

相比于現有技術，本發明提出的一種無線傳感器網絡通用節點及故障診斷方法，可對無線傳感器網絡節點進行配置，將不同種傳感器進行隨意搭配，以滿足不同工作任務的需要，進一步地，本發明針對無線傳感器網絡通用節點，提出了一種節點故障診斷方法，該方法通過獲取的監測數據實現故障診斷，減少了對鄰居節點的依賴，使節點能量得到了有效的利用。

附圖說明

圖1為本發明的節點結構示意圖。