無線傳感器網絡故障診斷分析與研究

王 聃

（哈爾濱廣廈學院，黑龍江 哈爾濱 150025）

0 引言

在當前，無線傳感器網絡得到了有效普及，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絡實際運行的過程中，會存在一定的故障，嚴重影響了無線傳感器網絡的正常運行，因此為了解決這一問題，相關工作人員要加強對無線傳感器網絡故障原因的分析以及了解，提出針對性的解決措施，提高無線傳感器網絡的應用效果。

1 無線傳感器網絡的概述

隨著我國大數據和物聯網的不斷發展，無線傳感器網絡的穩定性已經成為社會上廣泛關注的問題，無線傳感器網絡被廣泛運用于軍事和智能家居方面，在實際應用的過程中能夠取得良好的應用效果。但是，我國無線傳感器網絡技術仍然處于發展階段，在實際應用的過程中經常會遇到一些問題，例如，在運用無線傳感器網絡時，在儲存量和數據處理速度方面存在著不足問題的發生，假如主要的工作環境是相對來說較為復雜的，那么很容易增加無線傳感器網絡故障的幾率。與此同時在網絡節點中一些通信的道路還會出現不穩定和不通暢的問題，在無線傳感器網絡應用的過程中會出現通信中斷或者是數據丟失的現象，使得用戶無法獲取相對來說較為完整和真實性的信息，影響整個監控工作的有序進行。因此，相關工作人員在實際工作的過程中，要對無線傳感器網絡故障的原因和類型進行深入的分析，結合自身以往的工作經驗和對無線傳感器網絡的認識，提出針對性的解決措施，運用正確的無線傳感器網絡故障診斷方法開展日常的工作，從而使得無線傳感器網絡在當前時代下能夠獲得穩定的發展，給人們的工作帶來重要的便利和幫助。

2 無線傳感器網絡故障的診斷方法

由于無線傳感器網絡在運行的過程中所面臨的環境和條件都是較為復雜的，所以為了有效地解決無線傳感器網絡的故障，相關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絡故障診斷方法。無線傳感器網絡的監測出現故障，很有可能由于周邊復雜環境而引起的通信信號中斷，造成數據的丟失，從整體上看，在對無線傳感器網絡進行故障診斷時，可以從以下兩個方面入手來進行診斷。

2.1 通過軟件調試的方式

在對無線傳感器網絡故障進行診斷時，工作人員可以通過軟件調試的方式來解決無線傳感器網絡的故障，用戶在構建無線傳感監測網絡時，要提前對各個節點進行有效的調試，在對無線傳感網絡故障進行診斷時，要從各個節點所收集到的信息，分析判斷無線傳感器網絡故障的原因以及無線傳感器網絡運行的效果，目前，大多數的調試方式都是以這一思路為主開展日常工作的[3]。例如Clairvoyant，這一調試方式在實際運行的過程中，可以在調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，系統需要根據節點所收集到的信息，判斷傳感器數據傳輸的狀態，這樣才可以開展有序的判斷工作。但是這一調試方式在實際運行過程中占據的網絡資源是比較多的，在無形之中增加了網絡的負擔，與此同時這一調試方式也會降低無線傳感網絡各個節點的使用壽命以及性能，所以相關工作人員在實際工作的過程中運用這一調試方式時，要結合現場的環境以及無線傳感網絡的類型選擇正確的調試方法，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，相關工作人員要以無線傳感網絡實際的監測數據作為主要的基礎，對網絡運行過程中傳感節點發送異常的數據類型以及數量為主，分析故障和數據發送之間的相關性，以這些數據作為重要的基礎建立診斷模型。在對無線傳感網絡進行故障診斷時，要將實際網絡傳輸的數據和采集到的數據和模型中的內容進行相互匹配，假如數據是滿足故障模型的話，那么說明了無線傳感器網絡中的故障類型，這一模型會進行自動化的工作，有效地處理這一故障。隨著判斷模型技術的不斷發展，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點作為主要的執行者多方位的收集，在網絡節點中的一些數據在進行全面的分析之后，將這些數據錄入到模型中進行驗證，這樣可以有效地確定網絡故障的類型以及產生網絡故障的原因，集中式的方案可以將傳感節點的數據進行標記，標記裝置隨機標記流經節點的數據流可以進行有效的溝通，實現拓撲結構。另外集中式的方案還可以通過數據的提取明確數據的特征，并且還可以對一些歷史性的數據進行有效的監測，找到故障和數據之間的內在聯系，創建知識庫。分布式的工作方案適用于不存在固定故障的判斷節點中，能夠在數據上傳之前對故障進行有效的判斷[1-2]。

3 無線傳感器網絡故障解決方法

當對無線傳感器網絡故障進行檢測和判斷之后，接下來就要解決無線傳感器網絡的故障，相關工作人員要從無線傳感器網絡故障的發生部位入手，提出不同的解決方式。首先要分析和計算任務所集中的中心節點站，由于其余節點信息在收集之后都是發往中心節點的，那么很容易在發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，要對網絡進行有效的監控，全面的追蹤失敗節點和可疑節點擴大故障管理的執行范圍，對節點進行周期性的管理。中心節點通常都是運用周期性主動探測的方式來發布一些探測點的，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絡中，主要是為了在節點和中心節點通信之前提供層次性的決策，傳感節點所做的決策越多，那么越少的信息將被傳輸到中心節點中，適當的減少通信量，緩解中心節點的壓力，在實際工作的過程中，可以通過節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點的失效，在軟件接口中要對采樣傳感器節點進行有效地讀取，從而有效地解決存在于節點中的故障。還可以通過鄰居協作的方法，在節點發出故障警告之前，將節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，通過這種協調性的方式在網絡中減少通信信息量，防止在后續工作的過程中出現故障。最后還可以通過分簇的方法將網絡分成不同的簇，將故障分散到各個區域中，通過這種工作方式可以定位失敗節點，并且進行信息的交換，通過分析所收集到的信息，對失敗檢測規則進行有效的確定，并且明確失敗節點的位置，在后續工作的過程中，假如發現一個故障點的話，那么所在區域的節點會將信息傳播給其他的簇[3]。

4 結束語

在實際應用中，無線傳感器網絡出現故障，會導致監測結果的不準確，傳輸的結果不正確，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絡運行的效果，相關工作人員要選擇正確的故障診斷方法，明確無線傳感器網絡故障的類型以及程度，結合用戶的需求和要求選擇正確的解決方案，保證無線傳感器網絡運行的可靠性。