Analiza niezawodności sieci bezprzewodowych czujników metodą modułów przejść

pol Article in Polish DOI: 10.14313/PAR_259/37

Marcin Bydłosz , send Władysław Iwaniec , Jan Szybka Akademia Tarnowska w Tarnowie, Wydział Nauk Technicznych, ul. Mickiewicza 8, 33-100 Tarnów

Download Article

Streszczenie

W artykule przedstawiono możliwości stosowania do analizy niezawodności sieci czujników bezprzewodowych metody modułów przejść. Dokonano analizy symulacyjnej niezawodności klastra czujników w topologii gwiazdy. Założono, że wyniki pomiarów są wiarygodne, jeśli w klastrze zdatnych do pracy jest k z N czujników. Przeprowadzono obliczenia dla różnych wartości N oraz różnych czasów odnowy niesprawnych czujników. Wykazano przydatność metody do doboru najkorzystniejszej pod względem ekonomicznym wartości czasu odnowy czujników i liczby czujników.

Słowa kluczowe

bezpieczeństwo, bezprzewodowa sieć pomiarowa, czas odnowy, klastry typu k z N, metoda modułów przejść, niezawodność, sieć czujników

Reliability Analysis of Wireless Sensor Networks Using the Transition Module Method

Abstract

This article presents the possibilities of using the transition modules method to analyze the reliability of wireless sensor networks. A simulation analysis of the reliability of a sensor cluster in a star topology was performed. It was assumed that the measurement results are reliable if there are k out of N sensors in the cluster that are serviceable. Calculations were performed for different values of N and different recovery times of unserviceable sensors. The method was shown to be useful for
selecting the most economically advantageous value of sensor renewal time and number of sensors.

Keywords

k-out-of-n cluster, reliability, renewal time, safety system, transition modules method, Wireless Sensor Network

Bibliography

  1. Hertneck M., Meister D., Allgöwer F., Current trends and future directions in event-based control, “European Journal of Control”, Vol. 87, 2026, DOI: 10.1016/j.ejcon.2025.101387.
  2. Kabashkin I., Kundler J., Reliability of Sensor Nodes in Wireless Sensor Networks of Cyber Physical Systems, “Procedia Computer Science”, Vol. 104, 2017, 380–384, DOI: 10.1016/j.procs.2017.01.149.
  3. Boniewicz M., Zieliński M., Metoda zrównoważonego zużycia energii w bezprzewodowej sieci pomiarowej, „Pomiary Automatyka Kontrola”, R. 59, Nr 5, 2013, 434–436.
  4. Meyer zu Westerhausen S., Schneider J., Lachmayer R., Reliability Analysis for Sensor Networks and Their Data Acquisition: A Systematic Literature Review, Proceedings of the International Conference on Engineering Design (ICED23), 2023, 3065–3074, DOI: 10.1017/pds.2023.307.
  5. Munirathinam S., Drift Detection Analytics for IoT Sensors, “Procedia Computer Science”, Vol. 180, 2021, 903–912, DOI: 10.1016/j.procs.2021.01.341.
  6. Kwon S., et al. A Sensor Drift Compensation Method with a Masked Autoencoder Module, “Applied Sciences”, Vol. 14, No. 6, 2024, DOI: 10.3390/app14062604.
  7. Mishra P., Dash R.K., Panda D.K., Ashish, Lal B., Gupta N.S., Reliability Evaluation of a Wireless Sensor Network in Terms of Network Delay and Transmission Probability for IoT Applications, “Contemporary Mathematics”, Vol. 5, No. 1, 2024, 309–325, DOI: 10.37256/cm.512024290.
  8. Kumar A., Jadhav S., Alsalami O.M., Reliability and Sensitivity Analysis of Wireless Sensor Network Using a Continuous-Time Markov Process, “Mathematics”, Vol. 12, No. 19, 2024, DOI: 10.3390/math12193057.
  9. Hurst A., Kalinichev A.V., Koren K., Lucani D.E., Not all those who drift are lost. Drift correction and calibration scheduling for the IoT, “IEEE Internet of Things Journal”, Vol. 13, No. 2, 2026, 2144–2154, DOI: 10.1109/JIOT.2025.3628204.
  10. Głuch J., Wpływ degradacji urządzeń pomiarowych na pozyskiwanie symptomów niesprawnej pracy złożonych obiektów energetycznych, „Diagnostyka”, Vol. 46, No. 2, 2008, 67–70.
  11. Martins A., Fonseca I., Farinha J.T., Reis J. Cardoso A.J.M, Online Monitoring of Sensor Calibration Status to Support Condition-Based Maintenance, “Sensors”, Vol. 23, No. 5, 2023, DOI: 10.3390/s23052402.
  12. Iwaniec W., Macierzowy cyfrowy cień sieci czujników IoT, „Pomiary Automatyka Robotyka”, R. 29, Nr 1, 2025, 91–97, DOI: 10.14313/PAR_255/91.
  13. Szybka J., Zagadnienia rezerwowania w eksploatacji odnawialnych systemów maszynowych z rezerwą przesuwającą się, „Zeszyty Naukowe AGH”, Nr 1233, Kraków,1989.
  14. Szybka J., Prognozowanie niezawodności urządzeń mechanicznych funkcjonujących w układach z rezerwą, Rozprawy Monografie, Wydawnictwa AGH, Nr 34, Kraków, 1996.
  15. Młynarski S., Pilch R., Smolnik M., Szybka J., Wiązania G., Zapewnienie wymaganej niezawodności układów typu k-z-N szacowanej analitycznymi i symulacyjnymi metodami obliczeniowymi, „Journal of KONBiN”, Vol. 42, Nr 1, 2017, 264–272, DOI:10.1515/jok-2017-0028.
  16. Młynarski S., Pilch R., Smolnik M., Szybka J., Wiązania G., A method for rapid evaluation of k-out-of-n systems reliability, „Eksploatacja i Niezawodność”, Vol. 21, No. 1, 2019, 170–176, DOI: 10.17531/ein.2019.1.20.
  17. Lenkiewicz W., Szybka J., Problemy badawcze w eksploatacji wybranych obiektów technicznych, Polska Akademia Nauk. Komitet Budowy Maszyn, Sekcja podstaw eksploatacji. Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne, Warszawa 2010.
  18. Dethoor J.M., Groboillot J.L., Trwałość urządzeń technicznych, WNT, Warszawa 1971.
  19. Sztarski M., Niezawodność i eksploatacja urządzeń elektronicznych, WKiŁ, Warszawa 1972.