無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障診斷分析與研究

王 聃

（哈爾濱廣廈學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025）

0 引言

在當(dāng)前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)得到了有效普及，最大程度地便捷了人們的日常生活和工作，但是在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實際運行的過程中，會存在一定的故障，嚴(yán)重影響了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的正常運行，因此為了解決這一問題，相關(guān)工作人員要加強對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障原因的分析以及了解，提出針對性的解決措施，提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用效果。

1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概述

隨著我國大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性已經(jīng)成為社會上廣泛關(guān)注的問題，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被廣泛運用于軍事和智能家居方面，在實際應(yīng)用的過程中能夠取得良好的應(yīng)用效果。但是，我國無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)仍然處于發(fā)展階段，在實際應(yīng)用的過程中經(jīng)常會遇到一些問題，例如，在運用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時，在儲存量和數(shù)據(jù)處理速度方面存在著不足問題的發(fā)生，假如主要的工作環(huán)境是相對來說較為復(fù)雜的，那么很容易增加無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障的幾率。與此同時在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中一些通信的道路還會出現(xiàn)不穩(wěn)定和不通暢的問題，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的過程中會出現(xiàn)通信中斷或者是數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象，使得用戶無法獲取相對來說較為完整和真實性的信息，影響整個監(jiān)控工作的有序進行。因此，相關(guān)工作人員在實際工作的過程中，要對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障的原因和類型進行深入的分析，結(jié)合自身以往的工作經(jīng)驗和對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識，提出針對性的解決措施，運用正確的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障診斷方法開展日常的工作，從而使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在當(dāng)前時代下能夠獲得穩(wěn)定的發(fā)展，給人們的工作帶來重要的便利和幫助。

2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障的診斷方法

由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在運行的過程中所面臨的環(huán)境和條件都是較為復(fù)雜的，所以為了有效地解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的故障，相關(guān)工作人員在實際工作的過程中要掌握正確的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障診斷方法。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測出現(xiàn)故障，很有可能由于周邊復(fù)雜環(huán)境而引起的通信信號中斷，造成數(shù)據(jù)的丟失，從整體上看，在對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行故障診斷時，可以從以下兩個方面入手來進行診斷。

2.1 通過軟件調(diào)試的方式

在對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障進行診斷時，工作人員可以通過軟件調(diào)試的方式來解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的故障，用戶在構(gòu)建無線傳感監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)時，要提前對各個節(jié)點進行有效的調(diào)試，在對無線傳感網(wǎng)絡(luò)故障進行診斷時，要從各個節(jié)點所收集到的信息，分析判斷無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障的原因以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運行的效果，目前，大多數(shù)的調(diào)試方式都是以這一思路為主開展日常工作的[3]。例如Clairvoyant，這一調(diào)試方式在實際運行的過程中，可以在調(diào)試階段進行信息和日志信息的記錄，并且自動化特征是比較明顯的，可以在簡短的時間內(nèi)有效鑒別和判定故障的類型，從而方便用戶找出故障的原因。在診斷的過程中，系統(tǒng)需要根據(jù)節(jié)點所收集到的信息，判斷傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)臓顟B(tài)，這樣才可以開展有序的判斷工作。但是這一調(diào)試方式在實際運行過程中占據(jù)的網(wǎng)絡(luò)資源是比較多的，在無形之中增加了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，與此同時這一調(diào)試方式也會降低無線傳感網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)點的使用壽命以及性能，所以相關(guān)工作人員在實際工作的過程中運用這一調(diào)試方式時，要結(jié)合現(xiàn)場的環(huán)境以及無線傳感網(wǎng)絡(luò)的類型選擇正確的調(diào)試方法，從而取得良好的工作效果。

2.2 建立特定的判斷模型

在建立特定的判斷模型時，相關(guān)工作人員要以無線傳感網(wǎng)絡(luò)實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)作為主要的基礎(chǔ)，對網(wǎng)絡(luò)運行過程中傳感節(jié)點發(fā)送異常的數(shù)據(jù)類型以及數(shù)量為主，分析故障和數(shù)據(jù)發(fā)送之間的相關(guān)性，以這些數(shù)據(jù)作為重要的基礎(chǔ)建立診斷模型。在對無線傳感網(wǎng)絡(luò)進行故障診斷時，要將實際網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和采集到的數(shù)據(jù)和模型中的內(nèi)容進行相互匹配，假如數(shù)據(jù)是滿足故障模型的話，那么說明了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的故障類型，這一模型會進行自動化的工作，有效地處理這一故障。隨著判斷模型技術(shù)的不斷發(fā)展，判斷模型又分為集中式和分布式的工作方法：集中式的工作方案主要是以節(jié)點作為主要的執(zhí)行者多方位的收集，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中的一些數(shù)據(jù)在進行全面的分析之后，將這些數(shù)據(jù)錄入到模型中進行驗證，這樣可以有效地確定網(wǎng)絡(luò)故障的類型以及產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)故障的原因，集中式的方案可以將傳感節(jié)點的數(shù)據(jù)進行標(biāo)記，標(biāo)記裝置隨機標(biāo)記流經(jīng)節(jié)點的數(shù)據(jù)流可以進行有效的溝通，實現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。另外集中式的方案還可以通過數(shù)據(jù)的提取明確數(shù)據(jù)的特征，并且還可以對一些歷史性的數(shù)據(jù)進行有效的監(jiān)測，找到故障和數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，創(chuàng)建知識庫。分布式的工作方案適用于不存在固定故障的判斷節(jié)點中，能夠在數(shù)據(jù)上傳之前對故障進行有效的判斷[1-2]。

3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障解決方法

當(dāng)對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障進行檢測和判斷之后，接下來就要解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的故障，相關(guān)工作人員要從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生部位入手，提出不同的解決方式。首先要分析和計算任務(wù)所集中的中心節(jié)點站，由于其余節(jié)點信息在收集之后都是發(fā)往中心節(jié)點的，那么很容易在發(fā)送的過程中存在一定的偏差，所以為了有效地解決這一問題，要對網(wǎng)絡(luò)進行有效的監(jiān)控，全面的追蹤失敗節(jié)點和可疑節(jié)點擴大故障管理的執(zhí)行范圍，對節(jié)點進行周期性的管理。中心節(jié)點通常都是運用周期性主動探測的方式來發(fā)布一些探測點的，所以要對一些信息進行有效的獲取，從而使得節(jié)點信息傳輸能夠正常的運行。其次，還要平滑地將故障管理分散到網(wǎng)絡(luò)中，主要是為了在節(jié)點和中心節(jié)點通信之前提供層次性的決策，傳感節(jié)點所做的決策越多，那么越少的信息將被傳輸?shù)街行墓?jié)點中，適當(dāng)?shù)臏p少通信量，緩解中心節(jié)點的壓力，在實際工作的過程中，可以通過節(jié)點自我檢測的方式對功能故障進行有效的檢測，通過軟件和硬件接口檢測物理節(jié)點的失效，在軟件接口中要對采樣傳感器節(jié)點進行有效地讀取，從而有效地解決存在于節(jié)點中的故障。還可以通過鄰居協(xié)作的方法，在節(jié)點發(fā)出故障警告之前，將節(jié)點獲得的故障信息和鄰居獲得的故障信息進行相互的比較，通過這種協(xié)調(diào)性的方式在網(wǎng)絡(luò)中減少通信信息量，防止在后續(xù)工作的過程中出現(xiàn)故障。最后還可以通過分簇的方法將網(wǎng)絡(luò)分成不同的簇，將故障分散到各個區(qū)域中，通過這種工作方式可以定位失敗節(jié)點，并且進行信息的交換，通過分析所收集到的信息，對失敗檢測規(guī)則進行有效的確定，并且明確失敗節(jié)點的位置，在后續(xù)工作的過程中，假如發(fā)現(xiàn)一個故障點的話，那么所在區(qū)域的節(jié)點會將信息傳播給其他的簇[3]。

4 結(jié)束語

在實際應(yīng)用中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果的不準(zhǔn)確，傳輸?shù)慕Y(jié)果不正確，會對用戶的決策造成一定的消極影響。為了從整體上提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運行的效果，相關(guān)工作人員要選擇正確的故障診斷方法，明確無線傳感器網(wǎng)絡(luò)故障的類型以及程度，結(jié)合用戶的需求和要求選擇正確的解決方案，保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運行的可靠性。