农业物联网可靠性研究

发布时间：2019-11-18 20:15

【摘要】：随着农业物联网的深入研究,农业物联网的可靠性研究逐渐引起研究者们的关注。首先提出了农业物联网可靠性构成模型,然后分别对其中的感知层可靠性、网络层可靠性、处理与应用层可靠性(公共处理平台可靠性和应用服务系统可靠性)、综合可靠性、可靠性标准及可靠性管理等部分进行了阐述,并设计了1种考虑农业物联网并联、串联、并联和串联共存的综合可靠性评估方法。
【图文】：

构成模型,农业,可能性

信息的主要手段。由于农业物联网所处的环境不同，如水产物联网中的各类传感器和ＲFID长期处于水环境中用于感知水温、含氧量、水浑浊度等，温室大棚物联网中的各类传感器和ＲFID长期处于潮湿的环境中用于感知温度、湿度、日照时长、二氧化碳浓度等，畜禽养殖物联网中的传感器和ＲFID长期处于被动物携带震动或碰撞的环境中用于感知动物的体温、进食量等，这些不同的使用环境，对农业物联网感知层上的各类传感器和ＲFID提出了更高的可靠性要求。目前国内外对农业物联网传感器和ＲFID可靠性的研究，一是确保硬件不容易损坏，二是在硬件正常工作条件下，传感器和ＲFID能可靠地工作。对于硬件质量问题，更多的解决办法是采用良好的原材料和制作工艺，同时，在保证硬件正常工作前提下对其增加外包装，使其不容易腐蚀和损坏，提高其使用寿命。对于传感器和ＲFID可靠性工作方面，国内外研究较多。Yoon、Kim、Ahmad等提出了传感器和ＲFID节点的随机部署、确定性部署、网格部署等方法;田立勤等提出了1种基于均匀分簇的可扩展的模块化传感器节点部署方法［4］;杜秀娟等基于数字喷泉码进行了水下传感器网络可靠性研究［5］;谭杰等提出了1种ＲFID多标签碰撞检测方法，，并进行了电路实现和测试验证［6］;左开中等提出了1种可靠的无线射频识别群组标签认证协议［7］。2网络层可靠性农业物联网网络是基于互联网、电信网等搭建的网络，目前采用有线信息传输和无线信息传输2种传输方式。农业物联网网络除了具有其他领域网络的特征之外，还具有自身领域的特征，如感知层节点众多且类型不同、多对一通信模式、网络环境复杂、通信节点的移动性(如畜禽养殖物联网)、多种通信技术融合(ZigBee技术、GPＲS、Wi－Fi网络、蓝牙技术等)等。国外从?

评估结构,农业

般需要对系统的硬件或软件进行修改方可完成测试。如上所述，由于农业物联网是硬件、网络和软件的综合体，在此，我们设计了1种农业物联网综合可靠性评估模型，将农业物联网看作是一个层次系统，首先评估每一个层次的可靠度(如硬件层可靠度是硬件1可靠性、硬件2可靠性、…、硬件n可靠性的综合，网络层、处理层、应用层可靠度以此类推)，然后根据每个层次在系统中的重要程度及对系统可靠性影响程度赋予每层不同的可靠性权值来确定各个层次对整体系统的可靠性影响，从而评估出农业物联网的综合可靠性。综合可靠性评估结构如图3所示。假设1:农业物联网的硬件层(感知设备)、网络层、处理层、应用层是串联的，如图4所示，各个层发生故障的概率是互相独立的，且任一层次发生故障都将直接影响到农业物联网的可靠运行，且各个层次被执行的概率是相同的。假设2:农业物联网的硬件层(感知设备)、网络层、处理层、应用层是并联的，如图5所示，各个层发生故障的概率是互相影响的，且任一层次发生故障不会直接影响到农业物联网的可靠运行，只有当所有层均发生故障，农业物联网才会终止运行。假设3:农业物联网的硬件层(感知设备)、网络层、处理层、应用层既不是简单的串联，也不是简单的并联，而是串联和并联共同存在的复杂网络。对于农业物联网串联结构，假设每个层次的可靠度为Ｒi(i=1，2，3，4)，则农业物联网的综合可靠度为Ｒ=∏4i=1Ｒi。对于农业物联网并联结构，假设每个层次的可靠度为Ｒi(i=1，2，3，4)，每个层次的权重因子为ωi(i=1，2，3，4)，则农业物联网的综合可靠度为Ｒ=∏4i=1ωiＲi。对于农业物联网串联和并联共存的结构，农业物联网的综合可靠度为Ｒ=∏mi=1∑nj=1ωjＲj(i

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