[发明专利]一种实时故障的诊断方法及系统

摘要

本发明涉及一种实时故障的诊断方法及系统，包括以下步骤：采用CLS聚类算法对预定区域内的传感器节点进行分簇；根据计算若干轮最大匹配中对应两个节点的测量值差值，判定待诊断传感器节点的健康状态；根据判定结果找到传感器网络中故障节点的传感器实体，并进行维修。本发明的有益效果是：复杂环境下的无线传感网络节点在通过分簇、诊断、维修这三个阶段后，能够及时有效地发现网络中的故障节点，从而进行故障修复，提高了网络维护的效率。该发明通过利用分簇的过程，更加适用于复杂环境下的无线传感网络，减少环境对诊断结果造成的误差，提高诊断的准确率。

主权项

1.一种实时故障的诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：采用CLS聚类算法对预定区域内的传感器节点进行分簇；根据计算若干轮最大匹配中对应两个节点的测量值差值，判定待诊断传感器节点的健康状态；根据判定结果找到传感器网络中故障节点的传感器实体，并进行维修；所述采用CLS聚类算法对预定区域内的传感器节点进行分簇的步骤包括如下子步骤：（1）根据实际环境确定簇的数量k以及地理约束值r；（2）把整个网络划分成2r×2r的网格，记网格个数为n；（3）计算网络中两个节点的距离，如果距离小于约束值r，视这两个节点是相连的；计算每个节点与其所在网格相邻的网格中所有节点的距离，把网络结构转换为连通图；（4）挑选种子节点；（5）种子节点使用本地搜索机制挑选邻居节点形成粗簇；（6）合并两个距离最近并且是连通的粗簇，即两个粗簇中分别存在一个节点，这两个节点的距离小于r，直到最后簇的个数为k；所述子步骤（4）的具体过程如下：把每个网格中的中心节点视为候选种子节点；过滤出方差较高的候选种子节；如果n/2大于k，则过滤出一半的候选种子节点，否则，当候选种子节点小于k时停止过滤；在候选种子节点中随机挑选一个作为头号种子节点；选择距离最远、测量值差异最大的一个候选种子节点作为下一个种子节点，直到有k个种子节点；所述子步骤（5）的具体过程如下：首先，先把每个种子节点视为一个单独的簇；然后在上一步的种子节点中挑选k个节点作为初始代表节点，同时，每个簇的质心也视为代表节点；计算代表节点的邻居节点和所在簇的质心点的数据值差值，并且放入优先队列中；挑选差值最小的点加入簇中，用这个点更新相应簇的质心并且把这个点作为簇的新的代表节点；重复上述过程，直到代表节点所有的邻居节点都被加入相应的簇中；所述根据计算若干轮最大匹配中对应两个节点的测量值差值，判定待诊断传感器节点的健康状态的步骤包括如下子步骤：1）把每个簇视为一个网络，求出其最大匹配；2）对最大匹配M中每条边上的两个节点彼此来回进行测试，若两次测试结果都小于或等于阈值，则判定这两个传感器节点都是无故障节点，否则将这两个节点视为无法确定的状态；3）把所有无故障的传感器节点，与剩下的无法确定状态的节点做最大匹配，用无故障的节点测试匹配节点，如果测试结果小于或等于阈值，则判定这个传感器节点是无故障节点，否则判定为故障节点；4）重复上一步，直至明确所有节点的健康状态或者找不到无故障节点能够对不确定节点进行测试。