四個(gè)太陽(yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵問(wèn)題，包括多約束條件下太陽(yáng)能殺蟲燈節(jié)點(diǎn)部署、保障殺蟲燈基本工作時(shí)間的能量自適應(yīng)控制策略、蟲害爆發(fā)區(qū)域精準(zhǔn)定位技術(shù)和嚴(yán)重蟲害情況下殺蟲燈密集放電時(shí)段網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)抗干擾傳輸。這些關(guān)鍵問(wèn)題可以概述為應(yīng)用場(chǎng)景的特性，針對(duì)這些特性開(kāi)展太陽(yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)故障診斷研究存在以下挑戰(zhàn)。

殺蟲燈節(jié)點(diǎn)部署環(huán)境復(fù)雜

太陽(yáng)能殺蟲燈被廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的各種場(chǎng)景中，且在不同場(chǎng)景中有不同的數(shù)據(jù)采集和部署需求。根據(jù)實(shí)際需求部署的殺蟲燈節(jié)點(diǎn)數(shù)量與密度不一，這也增加了太陽(yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)故障診斷的困難。然而目前尚未出現(xiàn)太陽(yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下的故障診斷方法研究，亟需研究出針對(duì)不同農(nóng)情的太陽(yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)故障診斷方法。

此外，太陽(yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)屬于能量采集-無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，基于能量有限的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSNs）故障診斷與故障容錯(cuò)技術(shù)不再適用，目前只有少量研究基于能量采集-無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的故障診斷與故障容錯(cuò)方法，使用方法為層次路由與拓?fù)淇刂?。?dāng)太陽(yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)部署在丘陵山地時(shí)，所有節(jié)點(diǎn)的太陽(yáng)能板單位時(shí)間采集到的能量存在差異，這也是太陽(yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)故障診斷必須要解決的問(wèn)題。只有不均等能量采集條件下的異構(gòu)WSNs故障診斷問(wèn)題得到有效解決時(shí)，才能保證太陽(yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)的可靠性。

節(jié)點(diǎn)任務(wù)沖突

太陽(yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)不僅需要執(zhí)行殺蟲任務(wù)，同時(shí)還可能需要執(zhí)行采集并傳輸環(huán)境數(shù)據(jù)、土壤墑情、苗情等任務(wù)，一般情況下殺蟲任務(wù)優(yōu)先級(jí)最高。已驗(yàn)證頻振式殺蟲燈高壓電網(wǎng)放電會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生干擾，當(dāng)高壓電網(wǎng)頻繁放電時(shí)數(shù)據(jù)采集及傳輸任務(wù)勢(shì)必受到影響。除了通過(guò)硬件及外觀設(shè)計(jì)避免干擾之外，設(shè)計(jì)防止誤判的故障診斷策略，以及基于故障容錯(cuò)策略（將執(zhí)行殺蟲任務(wù)的節(jié)點(diǎn)看作暫時(shí)性節(jié)點(diǎn)故障）的路由協(xié)議對(duì)保證數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性及保障基礎(chǔ)殺蟲任務(wù)尤為重要。

連續(xù)性區(qū)域節(jié)點(diǎn)無(wú)法傳輸數(shù)據(jù)

當(dāng)區(qū)域性蟲害爆發(fā)時(shí)，一個(gè)或多個(gè)區(qū)域內(nèi)太陽(yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)在不可控時(shí)間內(nèi)將處于無(wú)法傳輸數(shù)據(jù)狀態(tài)。一方面，殺蟲燈將優(yōu)先執(zhí)行殺蟲任務(wù)，區(qū)域性節(jié)點(diǎn)受到高壓電網(wǎng)放電干擾，難以完成數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。另一方面，蟲害爆發(fā)時(shí)，殺蟲燈持續(xù)執(zhí)行殺蟲任務(wù)，勢(shì)必消耗大量電量，蟲害過(guò)后，較低的電池電量易造成各種類型的WSNs故障。因此，需要在蟲害尚未大規(guī)模爆發(fā)時(shí)，通過(guò)被動(dòng)故障診斷策略快速定位失效節(jié)點(diǎn)。同時(shí)對(duì)爆發(fā)區(qū)域周圍節(jié)點(diǎn)打分，在其低于一定閾值時(shí)，將節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為失效節(jié)點(diǎn)，選擇備用路由路徑?；诖吮Ｕ咸?yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)在惡劣環(huán)境下的可靠性。根據(jù)其需要檢驗(yàn)及概率預(yù)測(cè)特性，可用統(tǒng)計(jì)方法與概率方法解決此類問(wèn)題。

故障診斷方法失效

受到特殊因素的擾動(dòng)，本來(lái)可正常工作的故障診斷方法可能無(wú)法有效的檢測(cè)本應(yīng)檢測(cè)出的故障，或?qū)o(wú)故障情況診斷為有故障，造成故障診斷方法失效。如偶發(fā)性復(fù)合故障。在實(shí)際場(chǎng)景中，很難檢測(cè)出有所的故障，為發(fā)生概率極低且影響不大的故障專門設(shè)置診斷方法價(jià)值不高。發(fā)生概率低但影響較大的故障，則需要針對(duì)性的故障診斷策略來(lái)應(yīng)對(duì)。如網(wǎng)絡(luò)故障的同時(shí)蟲害爆發(fā)導(dǎo)致區(qū)域性節(jié)點(diǎn)失效，此種情況需要監(jiān)測(cè)蟲害爆發(fā)區(qū)域鄰居節(jié)點(diǎn)的殺蟲統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化是否異常等信息來(lái)排查故障。

在非自診斷方法中，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)硬故障或網(wǎng)絡(luò)故障，且無(wú)備份節(jié)點(diǎn)能代替其在通信鏈路中的作用時(shí)故障診斷方法亦會(huì)失效。通過(guò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的其他節(jié)點(diǎn)無(wú)法與基站連通，即使能在本地進(jìn)行故障診斷，也無(wú)法將故障信息發(fā)送到后臺(tái)。如平面路由協(xié)議中，蟲害爆發(fā)區(qū)域在基站周圍時(shí)，靠近基站的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)優(yōu)先執(zhí)行殺蟲任務(wù)。此時(shí)外圍節(jié)點(diǎn)無(wú)法將數(shù)據(jù)傳輸?shù)交?，只能通過(guò)自診斷自恢復(fù)方式維持太陽(yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)的正常運(yùn)行。

此外，節(jié)點(diǎn)受惡意攻擊也會(huì)導(dǎo)致故障診斷方法失效。由于太陽(yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)部署于野外，部署范圍大、難于監(jiān)管，太陽(yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)易受到軟件與硬件的攻擊。其中軟件攻擊即黑客入侵太陽(yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)泛洪攻擊、女巫攻擊等方式使太陽(yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)異常，進(jìn)而無(wú)法工作。此類惡意攻擊方式會(huì)誤導(dǎo)太陽(yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)故障診斷的判斷。如惡意節(jié)點(diǎn)導(dǎo)致拜占庭故障（存在部分難以檢測(cè)的惡意節(jié)點(diǎn)發(fā)送錯(cuò)誤數(shù)據(jù)或指令），有效的故障容錯(cuò)機(jī)制與安全機(jī)制可以保證網(wǎng)絡(luò)不受惡意節(jié)點(diǎn)影響，做出錯(cuò)誤的判斷。硬件攻擊指太陽(yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中價(jià)值較高的組件（如太陽(yáng)能板、電池）被盜或被破壞，此時(shí)后臺(tái)報(bào)此太陽(yáng)能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)硬故障，但組件已被偷竊或破壞，故障診斷方法失去意義。

在這些故障診斷方法失效情形下，進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷難以得到較好結(jié)果，特別是在不確定太陽(yáng)能殺蟲燈組件故障還是傳感器節(jié)點(diǎn)硬故障時(shí)，需要維護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)檢修以排查故障。

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