[发明专利]一种确定性时隙通信传感节点的故障诊断方法

说明书

本发明属于工业物联网领域，涉及一种确定性时隙通信传感节点的故障诊断方法；所述诊断方法包括无线传感节点基于确定性时隙周期性地向其他无线传感节点发送命令帧；若当前无线传感节点在一定周期内未接收到其邻居无线传感节点发送的命令帧；检测当前无线传感节点是否发生硬故障；若所述当前无线传感节点未发生硬故障时，则采用基于自回归模型的时间序列分析算法检测所述当前无线传感节点是否发生软故障；本发明能够针对工业现场的无线传感节点的状态进行实时监测，对于发生故障的无线传感节点，利用本发明中提出的针对硬故障与软故障的检测方法，可以及时发现故障无线传感节点并确定节点所发生的故障类型，从而保证了无线传感网络的可靠性。

技术领域

本发明属于工业物联网领域，涉及一种确定性时隙通信传感节点的故障诊断方法。

背景技术

随着现代工业向着自动化、精密化、智能化和网络化的方向发展，工业现场拥有大量的无线传感设备，包括温湿度传感器、烟雾传感器、压力传感器、加速度传感器、红外线传感器等，这些传感器设备之间不断地进行数据交换与动作，从而实现工业生产的自动化，并大大提高了工业生产的质量与效率；工业无线网络是实现工业环境下无线传感器设备互联的重要基础，工业无线网络必须以工业无线标准为基础，目前时隙调频(Time SlottedChannel Hopping， TSCH)是现行三大工业无线标准：WirelesHART、ISA100.11a以及WIA-PA的核心技术，这些工业无线协议标准都采用了时隙通信机制，该机制可以有效地减少竞争接入产生的数据冲突和能量损耗，实现高可靠、低功耗的无线网络通信。

然而，工业现场的环境一般较为恶劣，如高温、粉尘、噪音、湿度高等，无线传感节点通常会直接暴露于这种环境之中，且没有任何防护措施，因此在工业现场传感器节点出现故障的几率很大，无线传感节点发生故障分为硬故障和软故障，其中发生硬故障的原因主要是节点通信部件或能量供应部件发生故障从而失去通信功能；当发生软故障时，故障节点依然能够与其邻居节点进行通信，且该故障节点的通信部件和能量供应部件均在正常工作，但通信时所得到的信息是错误的。

因此，如何及时地发现故障和辨识故障将是保障工业无线网络可靠性一个重要内容，具有重要意义；目前针对传感节点的故障诊断主要包括物理冗余法、基于模型的方式、基于神经网络等方式，然而这些方法都存在一定的不足，因而需要进一步的改进。

发明内容

基于现有技术存在的问题，本发明考虑到确定性时隙通信的特点，利用时隙通信机制传输数据的无线传感节点，规定其在一定的时间内周期性地上传数据，如果某节点超过了一定时间还未上传数据，可以断定其发生了故障；在工业应用过程中，传感节点所采集的数据通常属于缓变量，如果数据产生了突变就意味着节点可能发生了故障，因此，本发明提出了一种以自回归模型的时间序列分析算法为基础的故障诊断方法。

本发明通过如下技术方案解决上述技术问题：

一种确定性时隙通信传感节点的故障诊断方法，所述方法包括无线传感节点基于确定性时隙周期性地向其他无线传感节点发送命令帧；若当前无线传感节点在一定周期内未接收到其邻居无线传感节点发送的命令帧；检测当前无线传感节点是否发生硬故障；若所述当前无线传感节点未发生硬故障时，则采用基于自回归模型的时间序列分析算法检测所述当前无线传感节点是否发生软故障。

本发明的有益效果：

本发明能够针对工业现场的无线传感节点的状态进行实时监测，对于发生故障的无线传感节点，利用本发明中提出的针对硬故障与软故障的检测方法，可以及时发现故障无线传感节点并确定节点所发生的故障类型，从而保证了无线传感网络的可靠性。特别地，本发明提出的基于自回归模型的时间序列分析算法能够及时地检测到节点所发生的软故障，具有高效性和可靠性。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。