4、无线传感器网络在智慧城市应用中的故障处理与优化

无线传感器网络在智慧城市应用中的故障处理与优化

1. 引言

无线传感器网络（WSN）是一种灵活的技术，具有独立、自组织和自修复的特性。它由大量的同质或异质传感器节点（SN）组成，这些节点可以均匀或不均匀地分布在指定区域，其结构可从家庭环境扩展到恶劣环境。

WSN如今是远程监控和管理应用中使用最广泛的设备之一，但由于设计限制，在其生命周期的不同阶段常出现各种错误。能源是每个网络运行的关键因素，研究人员特别关注WSN的能源高效使用问题，尤其是当大量SN部署在恶劣环境中时，SN的快速能源消耗、电池更换或充电、备用电源生成以及处理能源空洞等都是与能源相关的主要问题。此外，WSN还需进行路由、聚类和簇头（CH）选择等操作，这些操作都会消耗大量能量，降低SN的功率输出。

由于WSN广泛应用于智慧城市，我们有必要解决其中的一些故障问题。通过研究智能水、智能电网、智能交通和智能农业这四个智能应用，我们考虑了硬件、通信、路由和框架这四类故障。

2. 概述

2.1 WSN中的故障

聚类方法与故障密切相关。由于远程部署的传感器网络（SeN）通常存在资源限制，WSN故障事件频繁发生。目前尚未有一种聚类技术能同时解决两个重要问题：基于簇成员（CM）数量的有效CH选择和有效的SN分布。当前技术主要解决快速能源耗散、无效路由和CM频繁参与簇形成这三个问题，因此需要强大的容错机制来处理这些故障。

故障类型可分为常规和不规则两种，故障发生的原因可分为硬件故障、软件故障和通信故障三类。影响故障发生的因素包括SN的剩余能量（Re）、流量条件、链路问题、SN的定位和SeN的拓扑结构。