故障检测装置和系统的制作方法

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种故障检测装置和系统。

背景技术：

物联网(Internet of Things,IOT)实时采集任何需要监控、连接、互动的物体的各种需要的信息，从而实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。物联网实体通常包括传感器、设备、网关、网络、云以及各种应用。

然而现有的传感器覆盖不足、网络性能也不可预测，另外网络的密集分布、噪声、干扰等因素也导致了性能的退化；并且与有线网不同，无线网更容易受到环境变化的影响，因此，链路层和网络层的状态监控和故障检测对于物联网来说是必不可少的。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现要素：

在故障检测中，最常见、发生频率最高的故障通常与无线传输有关，这些故障通常由衰落、低信号强度和干扰等因素引起，为了检测多种可能的通信故障，本发明实施例提供一种故障检测装置和系统，不仅能够实现多种可能的故障检测，而且能够使得信令开销较小，实现复杂度较低。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种故障检测装置，其特征在于，该装置包括：

第一获取单元，其用于周期性的获取与通信、和/或信道相关的信息；

第一统计单元，其用于对获取的该信息进行统计计算，以获得第一统计数据；

第一检测单元，其用于利用该第一统计数据和预存的训练数据进行故障检测，以获得故障检测结果。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种故障检测系统，该系统包括网关和接入点；其特征在于，

该接入点周期性的获取与通信、和/或信道相关的信息，并上报至该网关；

该网关对获取的该信息进行统计计算，以获得第一统计数据，利用该第一统计数据和预存的训练数据进行故障检测，以获得故障检测结果。

根据本发明实施例的第三方面，提供了一种故障检测系统，该系统包括网关和接入点；其特征在于，

该接入点周期性的获取与通信、和/或信道相关的信息；对获取的该信息进行统计计算，以获得第一统计数据；利用该第一统计数据和预存的训练数据进行故障检测，以获得故障检测结果，并将该故障检测结果上报至该网关。

根据本发明实施例的第四方面，提供了一种故障检测系统，该系统包括网关和接入点；其特征在于，

该接入点周期性的获取与通信、和/或信道相关的信息；对获取的该信息进行统计计算，以获得第一统计数据；并将该第一统计数据上报至该网关；

该网关利用该第一统计数据和预存的训练数据进行故障检测，以获得故障检测结果。

本发明的有益效果在于：通过周期性的获取通信、和/或信道相关的信息，并对该信息进行统计处理，根据统计后的信息进行故障检测，不仅能够检测多种可能的通信故障，而且信令开销较小，实现复杂度低。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是实施例1的故障检测方法流程图；

图2是实施例1的步骤102一个实施方式的流程图；

图3是实施例1的发送端的相关信息和第一统计数据构成示意图；

图4是实施例1的步骤102另一个实施方式的流程图；

图5是实施例1的接收端端的相关信息和第一统计数据构成示意图；；

图6是实施例2的故障检测装置构成示意图；

图7是实施例2中第一统计单元502的一种实施方式构成示意图；

图8是实施例2中第一统计单元502的另一种实施方式构成示意图；

图9是实施例3中接入点构成示意图；

图10是实施例5中网关构成示意图；

图11是实施例8中故障检测系统构成示意图；

图12是实施例9中故障检测系统构成示意图；

图13是实施例10中故障检测系统构成示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，相反，本发明包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

本发明实施例以IoT网络为例进行说明，但可以理解，本发明实施例并不限于IoT网络，例如，本发明实施例提供的方法和装置也适用于其他无线网络，例如无线局域网络(Wireless Local Area Networks,WLAN)等其他无线网络。

实施例1

本实施例1提供了一种故障检测方法，图1是实施例1中故障检测方法流程图， 请参照图1，该方法包括：

步骤101，周期性的获取与通信、和/或信道相关的信息；

步骤102，对获取的所述信息进行统计计算，以获得第一统计数据；

步骤103，利用所述第一统计数据和预存的训练数据进行故障检测，以获得故障检测结果。

在本实施例中，通过周期性的获取与通信、和/或信道相关的信息，并对该信息进行统计处理，根据统计后的信息进行故障检测，不仅能够检测多种可能的通信故障，而且信令开销较小，实现复杂度低。

在本实施例中，在步骤101中，该与通信相关的信息可以是由电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)标准或其他标准定义的数据包中的网络信息日志(LOG)，该与信道相关的信息可以是由IEEE标准或其他标准定义的物理层有关的信道信息日志，上述网络信息LOG和信道信息LOG的具体格式参考现有标准定义，此处不再一一举例。这样，在步骤102中，对在步骤101中获取的信息进行统计计算时，可以根据要检测的故障类型对上述网络信息日志和/或信道信息日志中的通信特征和/或信道特征进行统计计算，从而获得该第一统计数据。例如，该通信特征可包括数据包丢失率(PDR,packet drop rate)等；该信道特征可以包括一定时间内的接收信号强度指示器(Received Signal Strength Indictor，RSSI)、信号与噪声加干扰比(Signal to Noise and Interference Ratio，SINR)等。

在本实施例中，该与通信和信道相关的信息可以是接收端的信息和/或发送端的信息，例如，在进行故障检测的装置作为包通信过程中的发射机时，该与通信和信道相关的信息是发送端的信息；在进行故障检测的装置作为包通信过程中的接收机时，该与通信和信道相关的信息是接收端的信息，例如该与通信和信道相关的信息是发送端的信息时，上述网络信息LOG和/或信道信息LOG可以是发送LOG，该与通信和信道相关的信息是接收端的信息时，上述网络信息LOG和/或信道信息LOG可以是接收LOG。

在本实施例中，该方法还可以包括(未图示)：上报该故障检测结果。

在本实施例中，为了更加准确的计算第一统计数据，在获取上述与通信、和/或信道相关的信息时，可以预先设定周期T，在步骤101中，周期性的获取T时间内与通信、和/或信道相关的信息，以下举例说明周期性的获取信息的方法。

例1，在该信息为接收端的信息时，IoT服务通常需要传感器设备(比如温度传感器，水位传感器等各种信息采集传感器)周期性的上报数据，这样，该周期性上报的数据的接收LOG就是周期性获取的与通信、和/或信道相关的信息；其中，该接收LOG通常可以包括括序列号(sequence)，数据包相关值信息(correlation)、数据包RSSI值等，这种场景适用于很多信息采集并定期汇报的传感器网络应用，即可以利用已有的周期性的数据传输来获取接收LOG。这种周期性的上报数据可以预先配置，也可以在需要进行诊断时给传感器设备发送相应的指令指示开启上报数据功能。

例2，在该信息为发送端的信息时，可以通过周期性的发送探测包获取该发送端的信息，例如，进行故障检测的装置周期性的发送探测包，收集探测包的发送LOG，将该发送LOG作为周期性获取的与通信、和/或信道相关的信息；其中，该发送LOG通常可以包括序号(Sequence)，数据包发送状态信息(status，例如发送成功状态或发送失败状态)，数据包重传信息(retries，例如数据包重传数)，正确接收(ACK)的相关值(correlation)，ACK的RSSI值等，本实施例并不以此作为限制，例如，该发送LOG还可以包括：ACK的链路质量(link quality)，ACK的信号质量(signal quality)，响应时间(response time)，延迟(delay)等。

在本实施例中，在步骤102对步骤101中获取的信息进行统计计算，以获得第一统计数据，其中，在步骤101中获取的信息是发送端信息时，该第一统计数据包括以下信息的一个个或一个以上：丢包统计信息，重传统计信息，相关值统计信息，RSSI统计信息；在步骤101中获取的信息是接收端信息时，该第一统计数据包括以下信息的一个个或一个以上：丢包统计信息，副本统计信息，相关值统计信息，RSSI统计信息。

在一个实施方式中，该丢包统计信息可以为丢包率，该重传统计信息可以为重传率，该副本统计信息可以为副本率，该相关值统计信息可以包括相关值平均值和相关值标准差，该RSSI统计信息可以包括RSSI平均值、RSSI标准差和RSSI梯度，本实施例并不以此作为限制，例如，丢包统计信息也可以丢包总数，该重传统计信息可以为重传总数，该副本统计信息可以为副本总数等，相关值统计信息也可以为相关值方差等，此处不再一一举例。

在本实施例中，故障检测结果包括以下结果中的一个或一个以上：正常状态、短时衰落、低信号强度、干扰，可以根据需要检测的故障类型确定步骤102中需要统计 的第一统计数据包含的信息；以下分别对上述故障检测结果进行说明。

A正常状态

在本实施例中，该正常状态表示在预定的时间内未发生环境的变化，并且信道状况非常稳定，在该状态下没有丢包，没有重传，并且不同数据包的RSSI和相关值的变化幅度小(根据实际需要确定变化幅度的判定标准，其表征为RSSI和相关值的标准差较小)，将丢包统计信息，重传统计信息，相关值统计信息，RSSI统计信息作为第一统计数据，例如，根据丢包率、重传率，相关值标准差和RSSI均值及标准差判断是否为正常状态。

B短时衰落

在本实施例中，该短时衰落表示环境发生了改变，例如在传输区域有物体发生了移动、或者周围有人行走、收发机抖动或移动时所引起的环境的变化，在发生短时衰落时，RSSI值会快速的波动(表征为RSSI的标准差较大，RSSI的梯度的绝对值偏大)，并且有时还会出现数据包重传，将RSSI统计信息、重传统计信息作为第一统计数据，例如根据RSSI标准差、RSSI的梯度的绝对值的平均，重传率判断是否发生了短时衰落。

C低信号强度

在本实施例中，该低信号强度由发射机和接收机之间的阻塞、或者发射功率的下降引起，例如在发射机和接收机之间出现了较大的障碍物都会引起低信号强度，在低信号强度状态下，RSSI值会下降(表征为RSSI均值变化)，并且有时还会出现数据包重传和丢包，将RSSI统计信息、重传统计信息、丢包统计信息作为第一统计数据，例如根据RSSI均值、重传率和丢包率确定是否发生了低信号强度。

D干扰

在本实施例中，由于ISM(Industrial,Scientific,and Medical)带宽的广泛应用，造成带宽拥挤，因此相邻的802.15.4网络、WiFi网络、蓝牙、微波炉等都会造成干扰，在干扰状态下，信号与干扰加噪声比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)会下降(表征为相关值下降)，有时还会出现数据包重传和丢包，这样，将相关值统计信息、重传统计信息、丢包统计信息作为第一统计数据，例如根据相关值平均值、重传率和丢包率确定是否发生了干扰。

因此，在本实施例中，为了检测不同类型的故障，可以选择能够表征该故障的统 计数据，例如，在需要检测短时衰落和低信号强度这两种故障类型时，该第一统计数据中需要包括RSSI统计信息、重传统计信息、丢包统计信息，从而能够根据统计信息判断对应的故障；例如，在需要检测干扰故障类型时，该第一统计数据中需要包括相关值统计信息，重传统计信息、丢包统计信息，从而能够根据统计信息判断是否发生了干扰，例如，在同时需要检测上述四种故障检测结果时，该第一统计数据中需要包括丢包统计信息，重传统计信息，相关值统计信息，RSSI统计信息，本实施例并不以此作为限制。

在本实施例中，由于接收端的信息和发送端的信息不同，因此其各自获得第一统计数据的统计计算方法也不同，图2是步骤102中对发送端的数据进行统计计算获得第一统计数据的方法流程图，图3本实施例中发送端的信息和第一统计数据示意图，是以下分别参考图2和图3对如何获得发送端第一统计数据进行说明。

如图2所示，对发送端的信息进行统计计算的方法包括：

步骤201，根据一个周期内获得的发送端的信息中的数据包发送状态信息计算该丢包统计信息；

步骤202，根据一个周期内获得的发送端的信息中的数据包重传信息计算重传统计信息；

步骤203，根据一个周期内获得的发送端的信息中的正确接收(ACK)相关值信息计算相关值统计信息；

步骤204，根据一个周期内获得的发送端的信息中的ACK RSSI计算RSSI统计信息。

以下结合附图3通过具体实例说明发送端的信息的统计计算方法，如图3所示，发送端的信息包括序列号(sequence)、数据包发送状态信息(status，0表示发送成功，1表示发送失败)、数据包重传信息(retries，0表示未重传)、ACK相关值信息(correlation)、ACK RSSI；第一统计数据包括丢包统计信息，重传统计信息，相关值统计信息，RSSI统计信息；其中丢包统计信息为丢包率(packet drop rate，PDR)，重传统计信息为重传率(retry ratio，RR)，该相关值统计信息为相关值平均值(corr_avg)和相关值标准差(corr_std)，该RSSI统计信息为RSSI平均值(rssi_avg)、RSSI标准差(rssi_std)和RSSI梯度(rssi_grad)，第一统计数据的具体计算方法如下：

例如，在周期T内获取的发送端的信息为N个发送LOG，统计N个发送LOG中数据包发送状态信息中发送状态为失败个数，计算丢包率；统计N个发送LOG中的重传包的个数，计算重传率；统计N个发送LOG的ACK correlation，计算N个ACK correlation的相关值平均值(corr_avg)和相关值标准差(corr_std)；统计N个发送LOG的ACK RSSI，计算N个ACK RSSI的RSSI平均值(rssi_avg)、RSSI标准差(rssi_std)和RSSI梯度(rssi_grad)，其中，可以将N个ACK RSSI的梯度的绝对值的平均值作为rssi_grad，从而获得一个7维的向量作为第一统计数据，用式(1)表示为：D＝[PDR,RR,corr_avg,corr_std,rssi_avg,rssi_std,rssi_grad]；以上仅为示例性的说明，该第一统计数据并不限制为上述7维向量，例如该第一统计数据也可以是6维向量或8维向量等，本实施例并不以此作为限制。

图4是步骤102中对接收端的数据进行统计计算获得第一统计数据的方法流程图，图5本实施例中接收端的信息和第一统计数据示意图，是以下分别参考图4和图5对如何获得接收端第一统计数据进行说明。

如图4所示，对接收端的信息进行统计计算的方法包括：

步骤401，根据一个周期内获得的接收端的信息中的序列号计算该丢包统计信息；

步骤402，根据一个周期内获得的接收端的信息中的序列号计算副本统计信息；

步骤403，通过测量一个周期内获得的接收端的信息中的数据包相关值计算相关值统计信息；

步骤404，通过测量一个周期内获得的接收端的信息中的数据包RSSI值计算RSSI统计信息。

以下结合附图5通过具体实例说明接收端的信息的统计计算方法，如图5所示，接收端的信息包括序列号(sequence)、数据包相关值信息(correlation)、数据包RSSI等，第一统计数据包括丢包统计信息，副本统计信息，相关值统计信息，RSSI统计信息；其中丢包统计信息为丢包率(PDR)，副本统计信息为副本率(DR,duplicate ratio)，该相关值统计信息为相关值平均值(corr_avg)和相关值标准差(corr_std)，该RSSI统计信息为RSSI平均值(rssi_avg)、RSSI标准差(rssi_std)和RSSI梯度(rssi_grad)，第一统计数据的具体计算方法如下：

例如，在周期T内获取的接收端的信息为N个接收LOG，由于接收LOG与发 送LOG的信息不同，例如接收LOG中不包括数据包发送状态信息、数据包重传信息以及ACK的信息，因此在计算第一统计数据时，对接收LOG的统计计算方法与对发送LOG的统计计算方法不同，其中，在步骤401和402中，使用序列号来计算丢包统计信息和副本统计信息，例如可以根据序列号是否连续来判断是否存在丢包数据，从而获得丢包统计信息，可以根据序列号是否重复来判断是否存在副本(duplicates)，从而获得副本统计信息，另外通过测量接收LOG中的数据包相关值和RSSI值计算相关值统计信息和RSSI统计信息，以获得第一统计数据，其具体测量计算的方法可参考现有技术，此处不再赘述。

在本实施例中，步骤201～204、步骤401～404的执行顺序可任意，不限于图2和图4的顺序，也可以根据实际需要选择相关的统计信息，本实施例并不以此作为限制。

在本实施例中，通过上述图2和图4中的统计计算方法，可以将步骤101中获取的与通信、和/或信道相关的信息标准化为统一的数据模型，例如将与通信、和/或信道相关的信息标准化为统一的7维向量(数据模型)，从而能够处理各种不同类型设备的信息，降低故障检测的复杂度。

在本实施例中，在步骤103中，在获得第一统计数据后，即可结合预存的训练数据进行故障检测。在本实施例中，该预存的训练数据可以通过如下方式获得：预先获取在正常状态以及不同故障类型下的与通信和/或信道相关的信息，并对该信息进行训练，具体的训练方法与现有技术类似，例如在需要进行检测的网络环境下，人为地选择或者制造感兴趣的正常以及不同故障类型的场景，在这些场景下将采集的LOG数据的上述第一统计数据与对应的故障类型的场景进行标定，形成了训练数据。；在完成训练后，即可获得与正常状态以及不同故障类型分别对应的不同的训练数据。由于每种故障检测结果对应的训练数据都不同，将该第一统计数据与预存的训练数据做比对，从而确定与该第一统计数据对应的故障检测结果。

在本实施例中，不限制具体的故障检测算法，例如可以采用现有技术中的机器学习算法进行故障检测，具体的，可以采用邻近算法(K Nearest Neighbor，KNN)进行故障检测，以下以步骤101中获取的是发送端的信息为例，对步骤103中的故障检测方法进行进一步说明。

在步骤103中，使用预存的训练数据优化KNN参数和权重值，计算该第一统计数据(例如7维向量)与所有预存的训练数据的距离，比如可以使用欧氏距离，找出 K个最邻近的训练数据(这些训练数据都各自被预先标定为某一类正常或故障类型)，其中，确定这K个训练数据中属于哪一类的正常或故障类型对应的训练数据数量最多，就将该第一统计数据划分到包含训练数据数量最多的那一类正常或故障类型。其中，K的取值由算法优化给出，属于传统机器学习范畴，此处不再赘述。

在本实施例中，该步骤101～103可以由网络中的接入点来执行，接入点在获得故障检测结果后上报至网关；或者该步骤101～102可以由网络中的接入点来执行，接入点在统计完第一统计数据后，将该第一统计数据上报至网关，由网关执行步骤103中的故障检测；或者该步骤101可以由网络中的接入点来执行，接入点在周期性的获取与通信、和/或信道相关的信息后上报至网关，由网关执行步骤102和103中的计算第一统计数据以及故障检测，本实施例并不以此作为限制。

在本实施例中，通过周期性的获取通信、和/或信道相关的信息，并对该信息进行统计处理，根据统计后的信息进行故障检测，不仅能够检测多种可能的通信故障，而且信令开销较小，实现复杂度低。

实施例2

本实施例2提供了一种故障检测装置，由于该装置解决问题的原理与实施例1的方法类似，因此其具体的实施可以参照实施例1的方法的实施，重复之处不再赘述。

图6是本发明实施例2的故障检测装置构成示意图，装置600包括：

第一获取单元601，其用于周期性的获取与通信、和/或信道相关的信息；

第一统计单元602，其用于对获取的该信息进行统计计算，以获得第一统计数据；

第一检测单元603，其用于利用该第一统计数据和预存的训练数据进行故障检测，以获得故障检测结果。

在本实施例中，该信息包括：接收端的信息和/或发送端的信息；并且第一获取单元601通过周期性的发送探测包获取该发送端的信息，其具体的获取方法可以参考实施例1中的步骤101，此处不再重复。

在本实施例中，在第一获取单元601获取的信息是发送端的信息时，该第一统计数据包括以下信息的一个或一个以上：丢包统计信息，重传统计信息，相关值统计信息，接收信号强度指示(RSSI)统计信息；在第一获取单元601获取的信息是接收端的信息时，该第一统计数据包括以下信息的一个或一个以上：丢包统计信息，副本统 计信息，相关值统计信息，RSSI统计信息；各种统计信息以及如何确定第一统计数据的具体实施方式可以参考实施例1，此处不再重复。

在本实施例中，图7是第一统计单元602的一种实施方式构成示意图，如图7所示，在第一获取单元601获取的信息是接收端的信息时，第一统计单元602包括：

第一计算单元701，其根据一个周期内获得的接收端的信息中的序列号计算所述丢包统计信息；

第二计算单元702，其根据一个周期内获得的接收端的信息中的序列号计算副本统计信息；

第三计算单元703，其通过测量一个周期内获得的接收端的信息中的数据包相关值计算相关值统计信息；

第四计算单元704，其通过测量一个周期内获得的接收端的信息中的数据包RSSI值计算RSSI统计信息。

其中第一计算单元701、第二计算单元702、第三计算单元703、第四计算单元704的具体实施方式可以参考实施例1中步骤201～204，其内容合并于此，此处不再重复。

在本实施例中，图8是第一统计单元602的另一种实施方式构成示意图，如图8所示，在第一获取单元601获取的信息是发送端的信息时，第一统计单元602包括：

第五计算单元801，其根据一个周期内获得的发送端的信息中的数据包发送状态信息计算所述丢包统计信息；

第六计算单元802，其根据一个周期内获得的发送端的信息中的数据包重传信息计算重传统计信息；

第七计算单元803，其根据一个周期内获得的发送端的信息中的正确接收(ACK)相关值信息计算相关值统计信息；

第八计算单元804，其根据一个周期内获得的发送端的信息中的ACK RSSI计算RSSI统计信息。

其中第五计算单元801、第六计算单元802、第七计算单元803、第八计算单元804的具体实施方式可以参考实施例1中步骤401～404，其内容合并于此，此处不再重复。

在本实施例中，图7和图8中的各个计算单元可以组合实施，也可以单独实施， 本实施例并不以此作为限制。

在一个实施方式中，该丢包统计信息可以为丢包率，该重传统计信息可以为重传率，该副本统计信息可以为副本率，该相关值统计信息可以包括相关值平均值和相关值标准差，该RSSI统计信息可以包括RSSI平均值、RSSI标准差和RSSI梯度，本实施例并不以此作为限制，例如丢包统计信息也可以丢包总数，该重传统计信息可以为重传总数，该副本统计信息可以为副本总数等，相关值统计信息也可以为相关值方差等，此处不再一一举例。

在本实施例中，该故障检测结果包括以下结果中的一个或一个以上：正常状态、短时衰落、低信号强度、干扰，其中，对各种故障检测结果的说明请详见实施例1，此处不再重复。

在本实施例中，通过周期性的获取通信、和/或信道相关的信息，并对该信息进行统计处理，根据统计后的信息进行故障检测，不仅能够检测多种可能的通信故障，而且信令开销较小，实现复杂度低。

在实施例2中，故障检测装置600的第一获取单元601，第一统计单元602，第一检测单元603可以同时设置在一个设备中，实现故障检测的功能，也可以分别设置在不同设备中，通过设备之间信息的交互，实现故障检测的功能，例如对于一个通信系统，该第一获取单元601，第一统计单元602，第一检测单元603可以同时设置在接入点中，由接入点执行故障检测，再将故障检测结果上报至网关中；或者第一获取单元601，第一统计单元602同时设置在接入点中，将第一检测单元603设置在网关中，由接入点周期性的获取信息，并计算并向网关上报该第一统计数据，由网关执行故障检测；或者第一获取单元601设置在接入点中，第一统计单元602、第一检测单元603设置在网关中，由接入点周期性的获取并向网关上报该信息，由网关计算该第一统计数据和故障检测，以下将分别对上述不同的实施方式进行说明。

需要说明的是，在本实施例中，将网络中的协调器统称为接入点，将网络中的中央控制器、网关以及云统称为网关。

实施例3

本实施例3提供一种接入点，在本实施例中，由该接入点执行上述实施例1中的 步骤101～103，并将故障检测结果上报至网关。

图9是本发明实施例接入点构成示意图，如图9所示，装置900可以包括：一个接口(图中未示出)，中央处理器(CPU)920和存储器910；存储器910耦合到中央处理器920。其中存储器910可存储各种数据；此外还存储故障检测的程序，并且在中央处理器920的控制下执行该程序。

在一个实施方式中，故障检测的功能可以被集成到中央处理器920中。其中，中央处理器920可以被配置为：周期性的获取与通信、和/或信道相关的信息；对获取的所述信息进行统计计算，以获得第一统计数据；利用所述第一统计数据和预存的训练数据进行故障检测，以获得故障检测结果。

其中，该信息包括：接收端的信息和/或发送端的信息；并且通过周期性的发送探测包获取所述发送端的信息；在该获取的信息是发送端信息时，该第一统计数据包括以下信息的一个或一个以上：丢包统计信息，重传统计信息，相关值统计信息，接收信号强度指示(RSSI)统计信息；在该获取的信息是接收端信息时，该第一统计数据包括以下信息的一个或一个以上：丢包统计信息，副本统计信息，相关值统计信息，接收信号强度指示(RSSI)统计信息。

其中，中央处理器920还可以被配置为：在获取的信息是接收端的信息时，根据一个周期内获得的接收端的信息中的序列号计算所述丢包统计信息；根据一个周期内获得的接收端的信息中的序列号计算副本统计信息；通过测量一个周期内获得的接收端的信息中的数据包相关值计算相关值统计信息；通过测量一个周期内获得的接收端的信息中的数据包RSSI值计算RSSI统计信息。

其中，中央处理器920还可以被配置为：在获取的信息是发送端的信息时，根据一个周期内获得的发送端的信息中的数据包发送状态信息计算所述丢包统计信息；根据一个周期内获得的发送端的信息中的数据包重传信息计算重传统计信息；根据一个周期内获得的发送端的信息中的正确接收(ACK)相关值信息计算相关值统计信息；根据一个周期内获得的发送端的信息中的ACK RSSI计算RSSI统计信息。

其中，丢包统计信息为丢包率，重传统计信息为重传率，副本统计信息为副本率，相关值统计信息包括相关值平均值和相关值标准差，RSSI统计信息包括RSSI平均值、RSSI标准差和RSSI梯度；故障检测结果包括以下结果中的一个或一个以上：正常、短时衰落、低信号强度、干扰。

在另一个实施方式中，也可以将上述故障检测的功能配置在与中央处理器920连接的芯片(图中未示出)上，通过中央处理器920的控制来实现故障检测的功能。

在本实施例中，该接入点900还可以包括：收发器904和电源模块905等；其中，上述部件的功能与现有技术类似，例如，通过该收发器904将最终的故障检测结果上报至网关。值得注意的是，接入点900也并不是必须要包括图9中所示的所有部件；此外，接入点900还可以包括图9中没有示出的部件，可以参考现有技术。

在本实施例中，通过周期性的获取通信、和/或信道相关的信息，并对该信息进行统计处理，根据统计后的信息进行故障检测，不仅能够检测多种可能的通信故障，而且信令开销较小，实现复杂度低。

实施例4

本实施例4提供一种接入点，与实施例3的不同之处在于，在本实施例中，由该路执行上述实施例1中的步骤101～102,，并将第一统计数据上报至网关，由网关执行上述步骤103。

因此，在本实施例中，中央处理器920可以被配置为：周期性的获取与通信、和/或信道相关的信息；对获取的所述信息进行统计计算，以获得第一统计数据，并将该第一统计数据上报至网关。

其中，该信息包括：接收端的信息和/或发送端的信息；并且所述第一获取单元通过周期性的发送探测包获取所述发送端的信息；在获取的信息时发送端信息时，该第一统计数据包括以下信息的一个或一个以上：丢包统计信息，重传统计信息，相关值统计信息，接收信号强度指示(RSSI)统计信息；在获取的信息时接收端信息时，该第一统计数据包括以下信息的一个或一个以上：丢包统计信息，副本统计信息，相关值统计信息，接收信号强度指示(RSSI)统计信息。

其中，中央处理器920还可以被配置为：在获取的信息是接收端的信息时，根据一个周期内获得的接收端的信息中的序列号计算所述丢包统计信息；根据一个周期内获得的接收端的信息中的序列号计算副本统计信息；通过测量一个周期内获得的接收端的信息中的数据包相关值计算相关值统计信息；通过测量一个周期内获得的接收端的信息中的数据包RSSI值计算RSSI统计信息。

其中，中央处理器920还可以被配置为：在获取的信息是发送端的信息时，根据 一个周期内获得的发送端的信息中的数据包发送状态信息计算所述丢包统计信息；根据一个周期内获得的发送端的信息中的数据包重传信息计算重传统计信息；根据一个周期内获得的发送端的信息中的正确接收(ACK)相关值信息计算相关值统计信息；根据一个周期内获得的发送端的信息中的ACK RSSI计算RSSI统计信息。

其中，丢包统计信息为丢包率，重传统计信息为重传率，副本统计信息为副本率相关值统计信息包括相关值平均值和相关值标准差，RSSI统计信息包括RSSI平均值、RSSI标准差和RSSI梯度；故障检测结果包括以下结果中的一个或一个以上：正常、短时衰落、低信号强度、干扰。

在本实施例中，该接入点900通过收发器将第一统计数据上报至网关。

在本实施例中，通过周期性的获取通信、和/或信道相关的信息，并对该信息进行统计处理，根据统计后的信息进行故障检测，不仅能够检测多种可能的通信故障，而且信令开销较小，实现复杂度低。

实施例5

本实施例5提供一种网关，与实施例4中的接入点进行信息交互，其接收实施例4中的接入点发送的第一统计数据，并执行步骤103。

图10是本发明实施例网关构成示意图，如图10所示，装置1000可以包括：一个接口(图中未示出)，中央处理器(CPU)1020和存储器1010；存储器1010耦合到中央处理器1020。其中存储器1010可存储各种数据；此外还存储故障检测的程序，并且在中央处理器1020的控制下执行该程序。

在一个实施方式中，在本实施例中，中央处理器1020可以被配置为：接收接入点上报的第一统计数据，利用该第一统计数据和预存的训练数据进行故障检测，以获得故障检测结果。

其中，在获取的信息时发送端信息时，该第一统计数据包括以下信息的一个或一个以上：丢包统计信息，重传统计信息，相关值统计信息，接收信号强度指示(RSSI)统计信息；在获取的信息时接收端信息时，该第一统计数据包括以下信息的一个或一个以上：丢包统计信息，副本统计信息，相关值统计信息，接收信号强度指示(RSSI)统计信息。

其中，丢包统计信息为丢包率，重传统计信息为重传率，副本统计信息为副本率， 相关值统计信息包括相关值平均值和相关值标准差，RSSI统计信息包括RSSI平均值、RSSI标准差和RSSI梯度；故障检测结果包括以下结果中的一个或一个以上：正常、短时衰落、低信号强度、干扰。

在另一个实施方式中，也可以将上述故障检测的功能配置在与中央处理器1020连接的芯片(图中未示出)上，通过中央处理器1020的控制来实现故障检测的功能。

在本实施例中，该网关1000还可以包括：收发器1004和电源模块1005等；其中，上述部件的功能与现有技术类似，例如，该网关1000通过收发器1004接收接入点上报的第一统计数据，值得注意的是，网关1000也并不是必须要包括图10中所示的所有部件；此外，网关1000还可以包括图10中没有示出的部件，可以参考现有技术。

在本实施例中，通过周期性的获取通信、和/或信道相关的信息，并对该信息进行统计处理，根据统计后的信息进行故障检测，不仅能够检测多种可能的通信故障，而且信令开销较小，实现复杂度低。

实施例6

本实施例6提供一种接入点，与实施例3和4的不同之处在于，在本实施例中，由该接入点执行实施例1中的步骤101，并将获取的与通信、和/或信道相关的信息上报至网关，由网关执行实施例1中的步骤102和103。

因此，在本实施例中，中央处理器920可以被配置为：周期性的获取与通信、和/或信道相关的信息；并将该与通信、和/或信道相关的信息上报至网关。

其中，该信息包括：接收端的信息和/或发送端的信息；通过周期性的发送探测包获取所述发送端的信息；

在本实施例中，该接入点900通过收发器将与通信、和/或信道相关的信息上报至网关。

在本实施例中，通过周期性的获取通信、和/或信道相关的信息，并对该信息进行统计处理，根据统计后的信息进行故障检测，不仅能够检测多种可能的通信故障，而且信令开销较小，实现复杂度低。

实施例7

本实施例7提供一种网关，与实施例6中的接入点进行信息交互，与实施例5中的网关不同，其接收实施例6中的接入点上报的与通信、和/或信道相关的信息，并执行实施例1中的步骤102和103。

因此，在本实施例中，中央处理器1020可以被配置为：接收接入点周期性上报的与通信、和/或信道相关的信息，对获取的信息进行统计计算，以获得第一统计数据；利用第一统计数据和预存的训练数据进行故障检测，以获得故障检测结果。

其中，该信息包括：接收端的信息和/或发送端的信息；并且通过周期性的发送探测包获取所述发送端的信息；在获取的信息时发送端信息时，该第一统计数据包括以下信息的一个或一个以上：丢包统计信息，重传统计信息，相关值统计信息，接收信号强度指示(RSSI)统计信息；在获取的信息时接收端信息时，该第一统计数据包括以下信息的一个或一个以上：丢包统计信息，副本统计信息，相关值统计信息，接收信号强度指示(RSSI)统计信息。

其中，中央处理器1020还可以被配置为：在获取的信息是接收端的信息时，根据一个周期内获得的接收端的信息中的序列号计算所述丢包统计信息；根据一个周期内获得的接收端的信息中的序列号计算副本统计信息；通过测量一个周期内获得的接收端的信息中的数据包相关值计算相关值统计信息；通过测量一个周期内获得的接收端的信息中的数据包RSSI值计算RSSI统计信息。

其中，中央处理器1020还可以被配置为：在获取的信息是发送端的信息时，根据一个周期内获得的发送端的信息中的数据包发送状态信息计算所述丢包统计信息；根据一个周期内获得的发送端的信息中的数据包重传信息计算重传统计信息；根据一个周期内获得的发送端的信息中的正确接收(ACK)相关值信息计算相关值统计信息；根据一个周期内获得的发送端的信息中的ACK RSSI计算RSSI统计信息。

其中，丢包统计信息为丢包率，重传统计信息为重传率，副本统计信息为副本率，相关值统计信息包括相关值平均值和相关值标准差，RSSI统计信息包括RSSI平均值、RSSI标准差和RSSI梯度；故障检测结果包括以下结果中的一个或一个以上：正常、短时衰落、低信号强度、干扰。

在本实施例中，该网关1000通过收发器1004接收接入点上报的与通信、和/或信道相关的信息。

在本实施例中，通过周期性的获取通信、和/或信道相关的信息，并对该信息进 行统计处理，根据统计后的信息进行故障检测，不仅能够检测多种可能的通信故障，而且信令开销较小，实现复杂度低。

实施例8

本实施例8提供一种故障检测系统，图11是该故障检测系统1100的构成示意图，如图11所示，该故障检测系统1100包括实施例3中的接入点1101，以及网关1102，接入点1101周期性的获取与通信、和/或信道相关的信息，对获取的所述信息进行统计计算，以获得第一统计数据，利用所述第一统计数据和预存的训练数据进行故障检测，以获得故障检测结果，并将故障检测结果上报至网关1102，该网关1102接收接入点1101上报的故障检测结果。其中接入点1101的具体实施方式请参考实施例3，其内容合并于此，此处不再赘述。在本实施例中，

在本实施例中，该故障检测系统1100还可以包括终端设备1103、云1104、用户1105等，其中，上述部件的功能与现有技术类似，值得注意的是，故障检测系统1100也可以包括图11中没有示出的部件，可以参考现有技术。

实施例9

本实施例9提供一种故障检测系统，图12是该故障检测系统1200的构成示意图，如图12所示，与实施例8的不同之处在于，该故障检测系统1200包括实施例4中的接入点1201，以及实施例5中的网关1202；

在本实施例中，接入点1201周期性的获取与通信、和/或信道相关的信息，对获取的所述信息进行统计计算，以获得第一统计数据，并将第一统计数据上报至网关1202，网关1202接收接入点1201上报的第一统计数据，利用所述第一统计数据和预存的训练数据进行故障检测，以获得故障检测结果。其中，接入点1201的具体实施方式请参考实施例4，网关1202的具体实施方式请参考实施例5，其内容合并于此，此处不再赘述。

在本实施例中，该故障检测系统1200还可以包括终端设备1203、云1204、用户1205等，其中，上述部件的功能与现有技术类似，值得注意的是，故障检测系统1200也可以包括图12中没有示出的部件，可以参考现有技术。

实施例10

本实施例10提供一种故障检测系统，图13是该故障检测系统1300的构成示意图，如图12所示，与实施例8和9的不同之处在于，该故障检测系统1300包括实施例6中的接入点1301，以及实施例7中的网关1302；

在本实施例中，接入点1301周期性的获取与通信、和/或信道相关的信息，并将该信息上报至网关1302，网关1302接收接入点1301周期性上报的与通信、和/或信道相关的信息，对获取的所述信息进行统计计算，以获得第一统计数据，利用所述第一统计数据和预存的训练数据进行故障检测，以获得故障检测结果。其中，接入点1301的具体实施方式请参考实施例6，网关1302的具体实施方式请参考实施例7，其内容合并于此，此处不再赘述。

在本实施例中，该故障检测系统1300还可以包括终端设备1303、云1304、用户1305等，其中，上述部件的功能与现有技术类似，值得注意的是，故障检测系统1300也可以包括图13中没有示出的部件，可以参考现有技术。

由上述实施例中的故障检测系统可知，通过周期性的获取通信、和/或信道相关的信息，并对该信息进行统计处理，根据统计后的信息进行故障检测，不仅能够检测多种可能的通信故障，而且信令开销较小，实现复杂度低。

本发明实施例还提供一种计算机可读程序，其中当在故障检测装置中执行所述程序时，所述程序使得计算机在所述故障检测装置中执行实施例1所述的故障检测方法。

本发明实施例还提供一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中所述计算机可读程序使得计算机在故障检测装置中执行实施例1所述的故障检测方法。

本发明以上的装置和方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本发明涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。

以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。

关于包括以上实施例的实施方式，还公开下述的附记：

附记1、一种故障检测装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取单元，其用于周期性的获取与通信、和/或信道相关的信息；

第一统计单元，其用于对获取的所述信息进行统计计算，以获得第一统计数据；

第一检测单元，其用于利用所述第一统计数据和预存的训练数据进行故障检测，以获得故障检测结果。

附记2、根据附记1所述的装置，其中，所述信息包括：接收端的信息和/或发送端的信息；

并且所述第一获取单元通过周期性的发送探测包获取所述发送端的信息。

附记3、根据附记2所述的装置，其中，在所述第一获取单元获取的信息是接收端的信息时，所述第一统计数据包括以下信息的一个或一个以上：

丢包统计信息，副本统计信息，相关值统计信息，接收信号强度指示(RSSI)统计信息；

在所述第一获取单元获取的信息是发送端的信息时，所述第一统计数据包括以下信息的一个或一个以上：

丢包统计信息，重传统计信息，相关值统计信息，接收信号强度指示(RSSI)统计信息。

附记4、根据附记3所述的装置，其中，在所述第一获取单元获取的信息是接收端的信息时，所述第一统计单元包括：

第一计算单元，其根据一个周期内获得的接收端的信息中的序列号计算丢包统计信息；

第二计算单元，其根据一个周期内获得的接收端的信息中的序列号计算副本统计信息；

第三计算单元，其通过测量一个周期内获得的接收端的信息中的数据包相关值计算相关值统计信息；

第四计算单元，其通过测量一个周期内获得的接收端的信息中的数据包RSSI值计算RSSI统计信息。

附记5、根据附记3所述的装置，其中，在所述第一获取单元获取的信息是发送端的信息时，所述第一统计单元包括：

第五计算单元，其根据一个周期内获得的发送端的信息中的数据包发送状态信息计算所述丢包统计信息；

第六计算单元，其根据一个周期内获得的发送端的信息中的数据包重传信息计算重传统计信息；

第七计算单元，其根据一个周期内获得的发送端的信息中的正确接收(ACK)相关值信息计算相关值统计信息；

第八计算单元，其根据一个周期内获得的发送端的信息中的ACK RSSI计算RSSI统计信息。

附记6、根据附记4或5所述的装置，其中，所述丢包统计信息为丢包率，所述重传统计信息为重传率，所述副本统计信息为副本率，所述相关值统计信息包括相关值平均值和相关值标准差，所述RSSI统计信息包括RSSI平均值、RSSI标准差和RSSI梯度。

附记7、根据附记1所述的装置，其中，所述故障检测结果包括以下结果中的一个或一个以上：正常状态、短时衰落、低信号强度、干扰。

附记8、一种故障检测系统，所述系统包括网关和接入点；其特征在于，

所述接入点周期性的获取与通信、和/或信道相关的信息，并上报至所述网关

所述网关对获取的所述信息进行统计计算，以获得第一统计数据，利用所述第一统计数据和预存的训练数据进行故障检测，以获得故障检测结果。

附记9、一种故障检测系统，所述系统包括网关和接入点；其特征在于，

所述接入点周期性的获取与通信、和/或信道相关的信息；对获取的所述信息进行统计计算，以获得第一统计数据；利用所述第一统计数据和预存的训练数据进行故障检测，以获得故障检测结果，并将所述故障检测结果上报至所述网关。

附记10、一种故障检测系统，所述系统包括网关和接入点；其特征在于，

所述接入点周期性的获取与通信、和/或信道相关的信息；对获取的所述信息进行统计计算，以获得第一统计数据；并将所述第一统计数据上报至所述网关；

所述网关利用所述第一统计数据和预存的训练数据进行故障检测，以获得故障检测结果。

附记11、一种故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：

周期性的获取与通信、和/或信道相关的信息；

对获取的所述信息进行统计计算，以获得第一统计数据；

利用所述第一统计数据和预存的训练数据进行故障检测，以获得故障检测结果。

附记12、根据附记11所述的方法，其中，所述信息包括：接收端的信息和/或发送端的信息；

并且通过周期性的发送探测包获取所述发送端的信息。

附记13、根据附记12所述的方法，其中，在获取的信息是接收端的信息时，所述第一统计数据包括以下信息的一个或一个以上：

丢包统计信息，副本统计信息，相关值统计信息，接收信号强度指示(RSSI)统计信息；

在获取的信息是发送端的信息时，所述第一统计数据包括以下信息的一个或一个以上：

丢包统计信息，重传统计信息，相关值统计信息，接收信号强度指示(RSSI)统计信息。

附记14、根据附记13所述的方法，其中，在获取的信息是接收端的信息时，对获取的所述信息进行统计计算，以获得第一统计数据包括：

根据一个周期内获得的接收端的信息中的序列号计算丢包统计信息；

根据一个周期内获得的接收端的信息中的序列号计算副本统计信息；

通过测量一个周期内获得的接收端的信息中的数据包相关值计算相关值统计信息；

通过测量一个周期内获得的接收端的信息中的数据包RSSI值计算RSSI统计信息。

附记15、根据附记13所述的方法，其中，在获取的信息是发送端的信息时，对获取的所述信息进行统计计算，以获得第一统计数据包括：

根据一个周期内获得的发送端的信息中的数据包发送状态信息计算所述丢包统计信息；

根据一个周期内获得的发送端的信息中的数据包重传信息计算重传统计信息；

根据一个周期内获得的发送端的信息中的正确接收(ACK)相关值信息计算相关值统计信息；

根据一个周期内获得的发送端的信息中的ACK RSSI计算RSSI统计信息。

附记16、根据附记14或15所述的方法，其中，所述丢包统计信息为丢包率，所述重传统计信息为重传率，所述副本统计信息为副本率，所述相关值统计信息包括相关值平均值和相关值标准差，所述RSSI统计信息包括RSSI平均值、RSSI标准差和RSSI梯度。

附记17、根据附记11所述的方法，其中，所述故障检测结果包括以下结果中的一个或一个以上：正常状态、短时衰落、低信号强度、干扰。