物联网太阳能杀虫灯价格：太阳能杀虫灯物联网故障诊断潜在挑战

物联网太阳能杀虫灯价格：太阳能杀虫灯物联网故障诊断潜在挑战此外，太阳能杀虫灯物联网属于能量采集-无线传感网络，基于能量有限的无线传感网络（WSNs）故障诊断与故障容错技术不再适用，目前只有少量研究基于能量采集-无线传感网络的故障诊断与故障容错方法，使用方法为层次路由与拓扑控制。当太阳能杀虫灯物联网节点部署在丘陵山地时，所有节点的太阳能板单位时间采集到的能量存在差异，这也是太阳能杀虫灯物联网故障诊断必须要解决的问题。只有不均等能量采集条件下的异构WSNs故障诊断问题得到有效解决时，才能保证太阳能杀虫灯物联网的可靠性。太阳能杀虫灯被广泛地应用于农业的各种场景中，且在不同场景中有不同的数据采集和部署需求。根据实际需求部署的杀虫灯节点数量与密度不一，这也增加了太阳能杀虫灯物联网故障诊断的困难。然而目前尚未出现太阳能杀虫灯物联网场景下的故障诊断方法研究，亟需研究出针对不同农情的太阳能杀虫灯物联网故障诊断方法。太阳能杀虫灯物联网故障诊断潜在挑战李凯亮等提出了

本文节选自《智慧农业（中英文）》2020年第2卷第2期，舒磊教授团队的《太阳能杀虫灯物联网故障诊断特征分析及潜在挑战》，其引用格式如下，欢迎大家阅读、引用。

引文格式：杨星 舒磊 黄凯 李凯亮 霍志强 王彦飞 王心怡 卢巧玲 张亚成. 太阳能杀虫灯物联网故障诊断特征分析及潜在挑战[J]. 智慧农业（中英文） 2020 2(2): 11-27.

YANG Xing SHU Lei HUANG Kai LI Kailiang HUO Zhiqiang WANG Yanfei WANG Xinyi LU Qiaoling ZHANG Yacheng.

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太阳能杀虫灯物联网故障诊断潜在挑战

李凯亮等提出了四个太阳能杀虫灯物联网关键问题，包括多约束条件下太阳能杀虫灯节点部署、保障杀虫灯基本工作时间的能量自适应控制策略、虫害爆发区域精准定位技术和严重虫害情况下杀虫灯密集放电时段网络数据抗干扰传输。这些关键问题可以概述为应用场景的特性，针对这些特性开展太阳能杀虫灯物联网故障诊断研究存在以下挑战。

1 杀虫灯节点部署环境复杂

太阳能杀虫灯被广泛地应用于农业的各种场景中，且在不同场景中有不同的数据采集和部署需求。根据实际需求部署的杀虫灯节点数量与密度不一，这也增加了太阳能杀虫灯物联网故障诊断的困难。然而目前尚未出现太阳能杀虫灯物联网场景下的故障诊断方法研究，亟需研究出针对不同农情的太阳能杀虫灯物联网故障诊断方法。

此外，太阳能杀虫灯物联网属于能量采集-无线传感网络，基于能量有限的无线传感网络（WSNs）故障诊断与故障容错技术不再适用，目前只有少量研究基于能量采集-无线传感网络的故障诊断与故障容错方法，使用方法为层次路由与拓扑控制。当太阳能杀虫灯物联网节点部署在丘陵山地时，所有节点的太阳能板单位时间采集到的能量存在差异，这也是太阳能杀虫灯物联网故障诊断必须要解决的问题。只有不均等能量采集条件下的异构WSNs故障诊断问题得到有效解决时，才能保证太阳能杀虫灯物联网的可靠性。

2 节点任务冲突

太阳能杀虫灯物联网不仅需要执行杀虫任务，同时还可能需要执行采集并传输环境数据、土壤墒情、苗情等任务，一般情况下杀虫任务优先级最高。已验证频振式杀虫灯高压电网放电会对数据传输产生干扰，实验场景如图1所示。当高压电网频繁放电时数据采集及传输任务势必受到影响。除了通过硬件及外观设计避免干扰之外，设计防止误判的故障诊断策略，以及基于故障容错策略（将执行杀虫任务的节点看作暂时性节点故障）的路由协议对保证数据传输实时性及保障基础杀虫任务尤为重要。

图1 干扰实验场景图

Fig. 1 The interference experiment scenario

3 连续性区域节点无法传输数据

当区域性虫害爆发时，一个或多个区域内太阳能杀虫灯物联网节点在不可控时间内将处于无法传输数据状态。一方面，杀虫灯将优先执行杀虫任务，区域性节点受到高压电网放电干扰，难以完成数据传输任务。另一方面，虫害爆发时，杀虫灯持续执行杀虫任务，势必消耗大量电量，虫害过后，较低的电池电量易造成各种类型的WSNs故障。因此，需要在虫害尚未大规模爆发时，通过被动故障诊断策略快速定位失效节点。同时对爆发区域周围节点打分，在其低于一定阈值时，将节点标记为失效节点，选择备用路由路径。基于此保障太阳能杀虫灯物联网在恶劣环境下的可靠性。根据其需要检验及概率预测特性，可用统计方法与概率方法解决此类问题。

4 故障诊断方法失效

受到特殊因素的扰动，本来可正常工作的故障诊断方法可能无法有效的检测本应检测出的故障，或将无故障情况诊断为有故障，造成故障诊断方法失效。如偶发性复合故障。在实际场景中，很难检测出有所的故障，为发生概率极低且影响不大的故障专门设置诊断方法价值不高。发生概率低但影响较大的故障，则需要针对性的故障诊断策略来应对。如网络故障的同时虫害爆发导致区域性节点失效，此种情况需要监测虫害爆发区域邻居节点的杀虫统计数据、网络拓扑结构变化是否异常等信息来排查故障。

在非自诊断方法中，关键节点硬故障或网络故障，且无备份节点能代替其在通信链路中的作用时故障诊断方法亦会失效。通过关键节点转发数据的其他节点无法与基站连通，即使能在本地进行故障诊断，也无法将故障信息发送到后台。如平面路由协议中，虫害爆发区域在基站周围时，靠近基站的关键节点优先执行杀虫任务。此时外围节点无法将数据传输到基站，只能通过自诊断自恢复方式维持太阳能杀虫灯物联网的正常运行。

此外，节点受恶意攻击也会导致故障诊断方法失效。由于太阳能杀虫灯物联网部署于野外，部署范围大、难于监管，太阳能杀虫灯物联网易受到软件与硬件的攻击。其中软件攻击即黑客入侵太阳能杀虫灯物联网节点，通过泛洪攻击、女巫攻击等方式使太阳能杀虫灯物联网出现异常，进而无法工作。此类恶意攻击方式会误导太阳能杀虫灯物联网故障诊断的判断。如恶意节点导致拜占庭故障（存在部分难以检测的恶意节点发送错误数据或指令），有效的故障容错机制与安全机制可以保证网络不受恶意节点影响，做出错误的判断。硬件攻击指太阳能杀虫灯物联网节点中价值较高的组件（如太阳能板、电池）被盗或被破坏，此时后台报此太阳能杀虫灯物联网节点硬故障，但组件已被偷窃或破坏，故障诊断方法失去意义。

在这些故障诊断方法失效情形下，进行远程故障诊断难以得到较好结果，特别是在不确定太阳能杀虫灯组件故障还是传感器节点硬故障时，需要维护人员现场检修以排查故障。

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