无线传感器网络故障诊断分析与研究

王 聃

（哈尔滨广厦学院，黑龙江 哈尔滨 150025）

0 引言

在当前，无线传感器网络得到了有效普及，最大程度地便捷了人们的日常生活和工作，但是在无线传感器网络实际运行的过程中，会存在一定的故障，严重影响了无线传感器网络的正常运行，因此为了解决这一问题，相关工作人员要加强对无线传感器网络故障原因的分析以及了解，提出针对性的解决措施，提高无线传感器网络的应用效果。

1 无线传感器网络的概述

随着我国大数据和物联网的不断发展，无线传感器网络的稳定性已经成为社会上广泛关注的问题，无线传感器网络被广泛运用于军事和智能家居方面，在实际应用的过程中能够取得良好的应用效果。但是，我国无线传感器网络技术仍然处于发展阶段，在实际应用的过程中经常会遇到一些问题，例如，在运用无线传感器网络时，在储存量和数据处理速度方面存在着不足问题的发生，假如主要的工作环境是相对来说较为复杂的，那么很容易增加无线传感器网络故障的几率。与此同时在网络节点中一些通信的道路还会出现不稳定和不通畅的问题，在无线传感器网络应用的过程中会出现通信中断或者是数据丢失的现象，使得用户无法获取相对来说较为完整和真实性的信息，影响整个监控工作的有序进行。因此，相关工作人员在实际工作的过程中，要对无线传感器网络故障的原因和类型进行深入的分析，结合自身以往的工作经验和对无线传感器网络的认识，提出针对性的解决措施，运用正确的无线传感器网络故障诊断方法开展日常的工作，从而使得无线传感器网络在当前时代下能够获得稳定的发展，给人们的工作带来重要的便利和帮助。

2 无线传感器网络故障的诊断方法

由于无线传感器网络在运行的过程中所面临的环境和条件都是较为复杂的，所以为了有效地解决无线传感器网络的故障，相关工作人员在实际工作的过程中要掌握正确的无线传感器网络故障诊断方法。无线传感器网络的监测出现故障，很有可能由于周边复杂环境而引起的通信信号中断，造成数据的丢失，从整体上看，在对无线传感器网络进行故障诊断时，可以从以下两个方面入手来进行诊断。

2.1 通过软件调试的方式

在对无线传感器网络故障进行诊断时，工作人员可以通过软件调试的方式来解决无线传感器网络的故障，用户在构建无线传感监测网络时，要提前对各个节点进行有效的调试，在对无线传感网络故障进行诊断时，要从各个节点所收集到的信息，分析判断无线传感器网络故障的原因以及无线传感器网络运行的效果，目前，大多数的调试方式都是以这一思路为主开展日常工作的[3]。例如Clairvoyant，这一调试方式在实际运行的过程中，可以在调试阶段进行信息和日志信息的记录，并且自动化特征是比较明显的，可以在简短的时间内有效鉴别和判定故障的类型，从而方便用户找出故障的原因。在诊断的过程中，系统需要根据节点所收集到的信息，判断传感器数据传输的状态，这样才可以开展有序的判断工作。但是这一调试方式在实际运行过程中占据的网络资源是比较多的，在无形之中增加了网络的负担，与此同时这一调试方式也会降低无线传感网络各个节点的使用寿命以及性能，所以相关工作人员在实际工作的过程中运用这一调试方式时，要结合现场的环境以及无线传感网络的类型选择正确的调试方法，从而取得良好的工作效果。

2.2 建立特定的判断模型

在建立特定的判断模型时，相关工作人员要以无线传感网络实际的监测数据作为主要的基础，对网络运行过程中传感节点发送异常的数据类型以及数量为主，分析故障和数据发送之间的相关性，以这些数据作为重要的基础建立诊断模型。在对无线传感网络进行故障诊断时，要将实际网络传输的数据和采集到的数据和模型中的内容进行相互匹配，假如数据是满足故障模型的话，那么说明了无线传感器网络中的故障类型，这一模型会进行自动化的工作，有效地处理这一故障。随着判断模型技术的不断发展，判断模型又分为集中式和分布式的工作方法：集中式的工作方案主要是以节点作为主要的执行者多方位的收集，在网络节点中的一些数据在进行全面的分析之后，将这些数据录入到模型中进行验证，这样可以有效地确定网络故障的类型以及产生网络故障的原因，集中式的方案可以将传感节点的数据进行标记，标记装置随机标记流经节点的数据流可以进行有效的沟通，实现拓扑结构。另外集中式的方案还可以通过数据的提取明确数据的特征，并且还可以对一些历史性的数据进行有效的监测，找到故障和数据之间的内在联系，创建知识库。分布式的工作方案适用于不存在固定故障的判断节点中，能够在数据上传之前对故障进行有效的判断[1-2]。

3 无线传感器网络故障解决方法

当对无线传感器网络故障进行检测和判断之后，接下来就要解决无线传感器网络的故障，相关工作人员要从无线传感器网络故障的发生部位入手，提出不同的解决方式。首先要分析和计算任务所集中的中心节点站，由于其余节点信息在收集之后都是发往中心节点的，那么很容易在发送的过程中存在一定的偏差，所以为了有效地解决这一问题，要对网络进行有效的监控，全面的追踪失败节点和可疑节点扩大故障管理的执行范围，对节点进行周期性的管理。中心节点通常都是运用周期性主动探测的方式来发布一些探测点的，所以要对一些信息进行有效的获取，从而使得节点信息传输能够正常的运行。其次，还要平滑地将故障管理分散到网络中，主要是为了在节点和中心节点通信之前提供层次性的决策，传感节点所做的决策越多，那么越少的信息将被传输到中心节点中，适当的减少通信量，缓解中心节点的压力，在实际工作的过程中，可以通过节点自我检测的方式对功能故障进行有效的检测，通过软件和硬件接口检测物理节点的失效，在软件接口中要对采样传感器节点进行有效地读取，从而有效地解决存在于节点中的故障。还可以通过邻居协作的方法，在节点发出故障警告之前，将节点获得的故障信息和邻居获得的故障信息进行相互的比较，通过这种协调性的方式在网络中减少通信信息量，防止在后续工作的过程中出现故障。最后还可以通过分簇的方法将网络分成不同的簇，将故障分散到各个区域中，通过这种工作方式可以定位失败节点，并且进行信息的交换，通过分析所收集到的信息，对失败检测规则进行有效的确定，并且明确失败节点的位置，在后续工作的过程中，假如发现一个故障点的话，那么所在区域的节点会将信息传播给其他的簇[3]。

4 结束语

在实际应用中，无线传感器网络出现故障，会导致监测结果的不准确，传输的结果不正确，会对用户的决策造成一定的消极影响。为了从整体上提高无线传感器网络运行的效果，相关工作人员要选择正确的故障诊断方法，明确无线传感器网络故障的类型以及程度，结合用户的需求和要求选择正确的解决方案，保证无线传感器网络运行的可靠性。