【摘要】：隨著農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的深入研究,農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的可靠性研究逐漸引起研究者們的關(guān)注。首先提出了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可靠性構(gòu)成模型,然后分別對(duì)其中的感知層可靠性、網(wǎng)絡(luò)層可靠性、處理與應(yīng)用層可靠性(公共處理平臺(tái)可靠性和應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)可靠性)、綜合可靠性、可靠性標(biāo)準(zhǔn)及可靠性管理等部分進(jìn)行了闡述,并設(shè)計(jì)了1種考慮農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)并聯(lián)、串聯(lián)、并聯(lián)和串聯(lián)共存的綜合可靠性評(píng)估方法。
【圖文】：

信息的主要手段。由于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)所處的環(huán)境不同，如水產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)中的各類傳感器和ＲFID長期處于水環(huán)境中用于感知水溫、含氧量、水渾濁度等，溫室大棚物聯(lián)網(wǎng)中的各類傳感器和ＲFID長期處于潮濕的環(huán)境中用于感知溫度、濕度、日照時(shí)長、二氧化碳濃度等，畜禽養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器和ＲFID長期處于被動(dòng)物攜帶震動(dòng)或碰撞的環(huán)境中用于感知?jiǎng)游锏捏w溫、進(jìn)食量等，這些不同的使用環(huán)境，對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)感知層上的各類傳感器和ＲFID提出了更高的可靠性要求。目前國內(nèi)外對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器和ＲFID可靠性的研究，一是確保硬件不容易損壞，二是在硬件正常工作條件下，傳感器和ＲFID能可靠地工作。對(duì)于硬件質(zhì)量問題，更多的解決辦法是采用良好的原材料和制作工藝，同時(shí)，在保證硬件正常工作前提下對(duì)其增加外包裝，使其不容易腐蝕和損壞，提高其使用壽命。對(duì)于傳感器和ＲFID可靠性工作方面，國內(nèi)外研究較多。Yoon、Kim、Ahmad等提出了傳感器和ＲFID節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)部署、確定性部署、網(wǎng)格部署等方法;田立勤等提出了1種基于均勻分簇的可擴(kuò)展的模塊化傳感器節(jié)點(diǎn)部署方法［4］;杜秀娟等基于數(shù)字噴泉碼進(jìn)行了水下傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性研究［5］;譚杰等提出了1種ＲFID多標(biāo)簽碰撞檢測(cè)方法，，并進(jìn)行了電路實(shí)現(xiàn)和測(cè)試驗(yàn)證［6］;左開中等提出了1種可靠的無線射頻識(shí)別群組標(biāo)簽認(rèn)證協(xié)議［7］。2網(wǎng)絡(luò)層可靠性農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)是基于互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)等搭建的網(wǎng)絡(luò)，目前采用有線信息傳輸和無線信息傳輸2種傳輸方式。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)除了具有其他領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)的特征之外，還具有自身領(lǐng)域的特征，如感知層節(jié)點(diǎn)眾多且類型不同、多對(duì)一通信模式、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜、通信節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性(如畜禽養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng))、多種通信技術(shù)融合(ZigBee技術(shù)、GPＲS、Wi－Fi網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙技術(shù)等)等。國外從?

般需要對(duì)系統(tǒng)的硬件或軟件進(jìn)行修改方可完成測(cè)試。如上所述，由于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是硬件、網(wǎng)絡(luò)和軟件的綜合體，在此，我們?cè)O(shè)計(jì)了1種農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)綜合可靠性評(píng)估模型，將農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)看作是一個(gè)層次系統(tǒng)，首先評(píng)估每一個(gè)層次的可靠度(如硬件層可靠度是硬件1可靠性、硬件2可靠性、…、硬件n可靠性的綜合，網(wǎng)絡(luò)層、處理層、應(yīng)用層可靠度以此類推)，然后根據(jù)每個(gè)層次在系統(tǒng)中的重要程度及對(duì)系統(tǒng)可靠性影響程度賦予每層不同的可靠性權(quán)值來確定各個(gè)層次對(duì)整體系統(tǒng)的可靠性影響，從而評(píng)估出農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的綜合可靠性。綜合可靠性評(píng)估結(jié)構(gòu)如圖3所示。假設(shè)1:農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的硬件層(感知設(shè)備)、網(wǎng)絡(luò)層、處理層、應(yīng)用層是串聯(lián)的，如圖4所示，各個(gè)層發(fā)生故障的概率是互相獨(dú)立的，且任一層次發(fā)生故障都將直接影響到農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的可靠運(yùn)行，且各個(gè)層次被執(zhí)行的概率是相同的。假設(shè)2:農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的硬件層(感知設(shè)備)、網(wǎng)絡(luò)層、處理層、應(yīng)用層是并聯(lián)的，如圖5所示，各個(gè)層發(fā)生故障的概率是互相影響的，且任一層次發(fā)生故障不會(huì)直接影響到農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的可靠運(yùn)行，只有當(dāng)所有層均發(fā)生故障，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)才會(huì)終止運(yùn)行。假設(shè)3:農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的硬件層(感知設(shè)備)、網(wǎng)絡(luò)層、處理層、應(yīng)用層既不是簡(jiǎn)單的串聯(lián)，也不是簡(jiǎn)單的并聯(lián)，而是串聯(lián)和并聯(lián)共同存在的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，假設(shè)每個(gè)層次的可靠度為Ｒi(i=1，2，3，4)，則農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的綜合可靠度為Ｒ=∏4i=1Ｒi。對(duì)于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)并聯(lián)結(jié)構(gòu)，假設(shè)每個(gè)層次的可靠度為Ｒi(i=1，2，3，4)，每個(gè)層次的權(quán)重因子為ωi(i=1，2，3，4)，則農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的綜合可靠度為Ｒ=∏4i=1ωiＲi。對(duì)于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)串聯(lián)和并聯(lián)共存的結(jié)構(gòu)，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的綜合可靠度為Ｒ=∏mi=1∑nj=1ωjＲj(i

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10 劉e

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