一种传感器网络的故障诊断装置及其故障诊断方法与流程

本发明属于传感器网络技术领域，尤其涉及一种传感器网络的故障诊断装置及其故障诊断方法。

背景技术：

随着通信技术、传感器技术及嵌入式计算技术的快速发展和日益成熟，无线传感器网络被广泛应用在环境监测、煤矿事故检测、危险境地导航、交通流量监控等诸多与国计民生有着重大联系的场景中。

由于当前科技水平以及制造工艺的限制，传感器节点(简称节点)的软件与硬件通常并不能完美地契合进行工作，普遍具有易出错的特征。同时，由于节点间采用无线信号进行数据传输，多径(multi-path)、干扰(interference)等因素进一步增加了无线传感器网络的不稳定性。障碍物的出现会削弱无线信号，导致节点之间瞬时或者永久的失去连接；而且多个节点同时通信会导致对信道的使用出现竞争，最终只有一个节点能成功抢占信道进行数据发送。

为了增强无线传感器网络的可用性，同时提升无线传感器网络的可靠性，许多研究机构都展开了无线传感器网络故障诊断技术的研究，用以检验网络故障和定位网络中的故障节点。传统的无线传感器网络故障诊断技术多是通过检测人员通过收集无线传感器网络中的相关信息进行深层次的数据分析，诊断无线传感器网络故障。这类方法能够很好的识别无线传感器网络的出错状况，但是通常需要深厚的领域知识，而且检测效率较低；同时，这种方式十分依赖于研究人员对无线传感器网络的实际运行经验以及对无线传感器网络故障的理解程度，因而不具有较强的可扩展性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种传感器网络的故障诊断装置及其故障诊断方法，旨在解决传感器网络的故障诊断效率较低，且不具有较强的可扩展性的问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，一种传感器网络的故障诊断装置，包括若干个监听器和计算终端；传感器网络通过至少一个信道进行电磁波信号传输，每一个所述的监听器监听一个信道的电磁波信号，且各监听器所监听的信道均不相同；所述若干个监听器均与所述计算终端通讯连接，且各监听器之间互不干涉；所述监听器的监听范围与所述传感器网络的范围至少部分重合，所述若干个监听器将监听到的数据信息传输给所述计算终端，所述计算终端相应地接收所述数据信息并显示处理结果。

进一步地，所述故障诊断装置还包括报警器，所述报警器与所述计算终端电连接，当所述计算终端上显示的处理结果为异常时，所述计算终端控制所述报警器发出警报声；当所述计算终端上显示的处理结果为正常时，所述报警器不发出警报声。

进一步地，所述监听器的监听范围为以所述监听器为圆心且以不大于50米为监听半径所形成的球形区域。

进一步地，所述监听器包括监听模块和数据上传模块，所述监听模块与所述数据上传模块电连接，所述监听模块监听传感器网络中相邻两个传感器之间传输的电磁波信号，所述数据上传模块将所述电磁波信号转化为电信号，并相应地将所述电信号传输给所述计算终端。

进一步地，所述监听器的数量为16个。

本发明还提供了一种采用所述的传感器网络的故障诊断装置进行诊断传感器网络的故障诊断方法，包括以下步骤：

s10、数据采集，通过若干个监听器分别监听传感器网络内相邻两个传感器之间的电磁波信号，并将收集到的相邻两个传感器之间的电磁波信号的数据信息传输给计算终端；

s20、数据处理，所述计算终端接收所述若干个监听器传输的数据信息，并经由网络协议解码以提取信息；

s30、诊断显示，所述计算终端根据所述提取信息，判断相应位置处的传感器是否存在异常，若存在异常，所述计算终端上与相应所述传感器相对应的显示位置处显示为警示色，反之，所述计算终端上与相应所述传感器相对应的显示位置处显示为绿色。

进一步地，还包括以下步骤：

s40、报警提示，当所述计算终端与相应所述传感器相对应的显示位置处显示为警示色时，所述计算终端控制报警器发出警报声。

进一步地，所述步骤s10具体包括以下步骤：

s101、当所述监听器的监听范围与所述传感器网络的范围部分重合时，则移动所述传感器网络的故障诊断装置以使监听范围覆盖所述传感器网络范围；或者，

s102、当所述监听器的监听范围完全覆盖所述传感器网络的范围时，直接将所述传感器网络的故障诊断装置放置在相应地监听位置即可。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明的一种传感器网络的故障诊断装置，其包括计算终端和若干个监听器。由于每一个所述的监听器均能够监听一个信道的电磁波信号，且各监听器所监听的信道均不相同，将所述若干个监听器均与所述计算终端通讯连接，使得所述监听器的监听范围与所述传感器网络的范围至少部分重合。通过所述若干个监听器将监听到的数据信息传输给所述计算终端，所述计算终端相应地接收所述数据信息并显示处理结果，检测人员可通过计算终端上显示的处理结果直观地看出传感器网络那一部分出现问题。通过该故障诊断装置进行传感器网络的故障诊断，不仅检测效率较高，而且不需要特别专业的研究人员进行数据分析，普通人员也能够使用该故障诊断装置进行传感器网络的故障诊断，具有较强的可扩展性。

附图说明

图1是本发明第一实施例的一种传感器网络的故障诊断装置的结构示意图；

图2是本发明第二实施例的一种传感器网络的故障诊断装置的结构示意图；

图3是本发明第三实施例的一种传感器网络的故障诊断装置的结构示意图；

图4是本发明第四实施例的一种传感器网络的故障诊断装置的结构示意图；

图5是本发明实施例的一种传感器网络的故障诊断方法的流程图。

在附图中，各附图标记表示：

100、故障诊断装置；10、监听器；20、计算终端；30、报警器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

如图1所示，为本发明实施例提供的一种传感器网络的故障诊断装置100，其包括若干个监听器10和计算终端20。每一个所述的监听器10监听一个信道的电磁波信号，且各监听器10所监听的信道均不相同。所述若干个监听器10均与所述计算终端20通讯连接(例如：usb连接或无线连接)，用于数据传输，且各监听器10的信号传递互不干涉。

具体的，在本实施例中，传感器网络包括传感器a、传感器b、传感器c、传感器d等若干个传感器以及云端服务器，所述若干个传感器之间均通过一个信道1进行电磁波信号传输。所述监听器10的监听范围与所述传感器网络的范围部分重合，所述若干个监听器10依次将监听的数据信息传输给所述计算终端20，所述计算终端20相应地接收所述数据信息并显示处理结果。由于在本实施例中，所述监听器10的监听范围仅部分覆盖所述传感器网络，因此，需要检测人员拿着所述故障诊断装置100在传感器网络的信号覆盖范围内走动，直至将传感器网络内的所有传感器均监听完毕为止。

优选地，在上述实施例中，所述监听器10的数量为16个，最多可以同时检测16个信道的电磁波信号，具体检测时，所述传感器网络通过几个信道进行电磁波信号传输就用到几个监听器10同时工作。在本实施例中，由于传感器网络仅通过一个信道1进行电磁波信号传输，因此仅需要有一个监听器10进行电磁波信号监听即可。所述监听器10的监听范围为以所述监听器10为圆心，以不大于50米为监听半径所形成的球形区域，如图1中虚线所示。在这个球形区域内，所述监听器10的监听效果最佳，当监听范围超过该区域后，监听效果会逐渐减弱。

上述监听器10包括监听模块(未图示)和数据上传模块(未图示)，所述监听模块与所述数据上传模块网络连接，所述监听模块监听传感器网络中相邻两个传感器之间传输的电磁波信号，即所述信道1的电磁波信号。所述数据上传模块相应地将所述电磁波信号转化为十六进制的电信号数据，并传输给所述计算终端20，所述计算终端20经网络协议解码后，提取信息，并根据所提取的信息，判断相应位置处的传感器是否存在异常。需要说明的是，本实施例中所提到的监听器10属于本领域技术人员所公知的，其中所述监听模块和数据上传模块也是现有的模块，可以直接取用。

优选地，在上述实施例中，所述故障诊断装置100还包括报警器30，所述报警器30与所述计算终端20电连接，当所述计算终端20上显示的处理结果为异常时，所述计算终端20控制所述报警器30发出警报声；反之，所述报警器30不发出警报声。利用所述报警器30通过声音提示对检测人员进行示警，告知检测人员此处出现异常，避免由于检测人员的疏忽而忽略掉异常区域。

实施例二：

请参照图2，为本发明实施例提供的另一种传感器网络的故障诊断装置100，包括若干个监听器10和计算终端20。本实施例与实施例一的区别之处在于，本实施例的监听器10的监听范围完全覆盖传感器网络。

具体的，由于在该实施例中，所述监听器10的监听范围完全覆盖传感器网络，这样，在具体使用时，仅需要将所述故障诊断装置100直接放置在所述传感器网络内即可，不需要再通过检测人员手拿所述故障诊断装置100在传感器网络内走动，能够在一定程度上节约人力成本。

本实施例除上述不同之外，其余结构与实施例一均相同，在此不再赘述。

实施例三：

请参照图3，为本发明实施例提供的又一种传感器网络的故障诊断装置100，包括若干个监听器10和计算终端20。本实施例与实施例一的区别之处在于，在本实施例中，传感器网络通过若干个信道进行电磁波信号传输。

具体的，在该实施例中，传感器a与传感器b之间通过信道1进行电磁波信号传输，传感器b与传感器c之间通过信道2进行电磁波信号传输，传感器c与传感器d之间通过信道3进行电磁波信号传输……；同时，所述传感器网络最多不超过16个信道进行电磁波信号传输。

这样，所述故障诊断装置100在使用时，就需要同时用到多个监听器10同时工作，用于监听传感器网络中相邻两个传感器之间传输的电磁波信号。当所述多个同时工作的监听器10监听到电磁波信号后，所述多个监听器10依次将所监听的数据信息传输给所述计算终端20，且所述多个监听器10的信号传输互不干涉，只有当上一个监听器10的数据信息传输完毕后，下一个监听器10才会传输数据信息。所述计算终端20对所接收的数据信息逐一进行判断，从而确定异常区域和正常区域。

本实施例除上述不同之外，其余结构与实施例一均相同，在此不再赘述。

实施例四：

请参照图4，为本发明实施例提供的又一种传感器网络的故障诊断装置100，包括若干个监听器10和计算终端20。本实施例与实施例三的区别之处在于，本实施例的监听器10的监听范围完全覆盖传感器网络。

同实施例二所产生的有益效果相同，在该实施例中，仅需要将所述故障诊断装置100直接放置在所述传感器网络内即可，不需要再通过检测人员手拿所述故障诊断装置100在传感器网络内走动，能够在一定程度上节约人力成本。

本实施例除上述不同之外，其余结构与实施例三均相同，在此不再赘述。

请参照图5，本发明实施例还提供了一种传感器网络的故障诊断方法，具体包括以下步骤：

s10、数据采集，通过若干个监听器10分别监听传感器网络内相邻两个传感器之间的电磁波信号；具体包括以下步骤：

s101、当所述监听器10的监听范围部分覆盖所述传感器网络时，通过操作人员手拿所述传感器网络的故障诊断装置100，并在所述传感器网络的信号覆盖范围内走动，直至所述若干个监听器10将所述传感器网络内的所有传感器均监听完毕为止；

s102、当所述监听器10的监听范围完全覆盖所述传感器网络时，直接将所述传感器网络的故障诊断装置100放置在相应地监听位置即可；

s20、数据处理，当数据采集完毕后，所述若干个监听器10将电磁波信号转化为十六进制的电信号数据，并通过usb接口传输给所述计算终端20；所述计算终端20接收所述若干个监听器传输的数据信息，并经由网络协议解码，提取信息；值得注意的是，在本实施例中，所述网络协议也是本领域技术人员所公知的协议；

s30、诊断显示，所述计算终端20根据所提取的信息，判断相应位置处的传感器是否存在异常，若存在异常，所述计算终端20上与所述传感器相对应的位置处显示为警示色，反之，所述计算终端20上与所述传感器相对应的位置处显示为绿色；

s40、报警提示，当所述计算终端20与所述传感器相对应的位置处显示为警示色时，所述计算终端20控制报警器30发出警报声，用于对检测人员进行提示，避免由于疏忽而忽略异常区域。

通过该故障诊断方法对传感器网络进行故障诊断，不仅检测效率较高，而且不需要特别专业的研究人员进行数据分析，普通人员也能够使用该故障诊断装置100进行传感器网络的故障诊断，具有较强的可扩展性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。