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

殺蟲燈節(jié)點部署環(huán)境復(fù)雜

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

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

節(jié)點任務(wù)沖突

太陽能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)不僅需要執(zhí)行殺蟲任務(wù)，同時還可能需要執(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)先級最高。已驗證頻振式殺蟲燈高壓電網(wǎng)放電會對數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生干擾，當高壓電網(wǎng)頻繁放電時數(shù)據(jù)采集及傳輸任務(wù)勢必受到影響。除了通過硬件及外觀設(shè)計避免干擾之外，設(shè)計防止誤判的故障診斷策略，以及基于故障容錯策略（將執(zhí)行殺蟲任務(wù)的節(jié)點看作暫時性節(jié)點故障）的路由協(xié)議對保證數(shù)據(jù)傳輸實時性及保障基礎(chǔ)殺蟲任務(wù)尤為重要。

連續(xù)性區(qū)域節(jié)點無法傳輸數(shù)據(jù)

當區(qū)域性蟲害爆發(fā)時，一個或多個區(qū)域內(nèi)太陽能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點在不可控時間內(nèi)將處于無法傳輸數(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，殺蟲燈持續(xù)執(zhí)行殺蟲任務(wù)，勢必消耗大量電量，蟲害過后，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，通過被動故障診斷策略快速定位失效節(jié)點。同時對爆發(fā)區(qū)域周圍節(jié)點打分，在其低于一定閾值時，將節(jié)點標記為失效節(jié)點，選擇備用路由路徑。基于此保障太陽能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)在惡劣環(huán)境下的可靠性。根據(jù)其需要檢驗及概率預(yù)測特性，可用統(tǒng)計方法與概率方法解決此類問題。

故障診斷方法失效

受到特殊因素的擾動，本來可正常工作的故障診斷方法可能無法有效的檢測本應(yīng)檢測出的故障，或?qū)o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。在實際場景中，很難檢測出有所的故障，為發(fā)生概率極低且影響不大的故障專門設(shè)置診斷方法價值不高。發(fā)生概率低但影響較大的故障，則需要針對性的故障診斷策略來應(yīng)對。如網(wǎng)絡(luò)故障的同時蟲害爆發(fā)導(dǎo)致區(qū)域性節(jié)點失效，此種情況需要監(jiān)測蟲害爆發(fā)區(qū)域鄰居節(jié)點的殺蟲統(tǒng)計數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)變化是否異常等信息來排查故障。

在非自診斷方法中，關(guān)鍵節(jié)點硬故障或網(wǎng)絡(luò)故障，且無備份節(jié)點能代替其在通信鏈路中的作用時故障診斷方法亦會失效。通過關(guān)鍵節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的其他節(jié)點無法與基站連通，即使能在本地進行故障診斷，也無法將故障信息發(fā)送到后臺。如平面路由協(xié)議中，蟲害爆發(fā)區(qū)域在基站周圍時，靠近基站的關(guān)鍵節(jié)點優(yōu)先執(zhí)行殺蟲任務(wù)。此時外圍節(jié)點無法將數(shù)據(jù)傳輸?shù)交荆荒芡ㄟ^自診斷自恢復(fù)方式維持太陽能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)的正常運行。

此外，節(jié)點受惡意攻擊也會導(dǎo)致故障診斷方法失效。由于太陽能殺蟲燈物聯(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能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點，通過泛洪攻擊、女巫攻擊等方式使太陽能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)異常，進而無法工作。此類惡意攻擊方式會誤導(dǎo)太陽能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)故障診斷的判斷。如惡意節(jié)點導(dǎo)致拜占庭故障（存在部分難以檢測的惡意節(jié)點發(fā)送錯誤數(shù)據(jù)或指令），有效的故障容錯機制與安全機制可以保證網(wǎng)絡(luò)不受惡意節(jié)點影響，做出錯誤的判斷。硬件攻擊指太陽能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點中價值較高的組件（如太陽能板、電池）被盜或被破壞，此時后臺報此太陽能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點硬故障，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，進行遠程故障診斷難以得到較好結(jié)果，特別是在不確定太陽能殺蟲燈組件故障還是傳感器節(jié)點硬故障時，需要維護人員現(xiàn)場檢修以排查故障。

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