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本论文隶属于国家自然科学基金项目：无线传感器网络中基于时间序列相关性的低能耗数据获取方法研究（No.60970112）。无线传感器网络应用规模日趋扩大，因其能源限制等特点导致故障频发，网络部署后故障检测和网络维护较难实施。针对上述问题提出一种新的低能耗并且对故障具有快速响应能力的故障管理协议，即LPS-FMP。通过代理端（Agent）节点设备自检测并主动上传故障信息和管理端（Management）定期轮询的方式实现故障信息的收集；建立新的故障管理架构引入新型网关型设备对故障节点位置和原因快速定位的功能，提高对网络的维护效率。实现结果表明，该协议与传统协议相比能以最少的能源开销实现对无线传感器网络的故障检测，以及当出现故障后能及时的做出响应和补救措施，有效的降低故障对网络的影响。由于新型网关型设备的加入使得网络维护效率提高。首先，对经典的无线传感器网路故障管理架构WSNMP和MANNA的构成、管理机制和工作流程进行详细的阐述。分析WSNMP和MANNA架构在故障检测过程中存在的不足，针对这两种架构的不足提出改进的WSN分布式层次故障管理架构、LPS-FMP故障检测协议以及代理端设备故障检测具体方法。其次，针对WSN分布式层次故障管理架构和LPS-FMP故障检测协议的特点和具体的工作流程进行软件和硬件的设计。硬件方面，设计并实现带有故障检测功能的Agent节点设备为新架构和新协议提供硬件载体。软件方面，设计故障检测程序并阐述该程序的工作流程。最后，MATLAB仿真软件和实验室搭建的环境对WSNMP架构、MANNA架构以及LPS-FMP故障检测协议进行仿真，对故障响应效率进行比较。结果证明WSN分布式层次故障管理架构和LPS-FMP故障检测协议相比WSNMP和MANNA架构具有对故障响应效率更高、能耗更低的优点，同时对故障的处理机制使得无线传感网络的生命周期得以延长。