I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   4 A u g u s t   20 25 ,   p p .   3 8 0 3 ~ 3 8 1 2   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 4 . pp 3 8 0 3 - 3 8 1 2           3803       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Dete c ting sens o f a ults in wi reless s enso r net wo rks  f o r prec isio a g riculture  using   lo ng  sho rt - term   memo ry       Ya s s ine A it a m a r 1 ,   J a m a l El   Abba di 1, 2   1 S m a r t   C o m m u n i c a t i o n s   R e s e a r c h   T e a m   ( E R S C ) ,   M o h a m m a d i a   S c h o o l   o f   E n g i n e e r s ,   M o h a m m e d   V   U n i v e r s i t y   i n   R a b a t ,   R a b a t ,   M o r o c c o   2 El e c t r i c a l   D e p a r t me n t ,   M o h a mm a d i a   S c h o o l   o f   En g i n e e r s,  M o h a mm e d   V   U n i v e r si t y   i n   R a b a t ,   R a b a t ,   M o r o c c o       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   1 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Ap r   1 5 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Ma y   2 4 ,   2 0 2 5       Th e   re li a b le  a c q u isit i o n   o s o il   d a ta  fro m   wire les se n so n e two r k (W S Ns d e p lo y e d   in   fa rm lan d is  c rit ica l   fo o p ti m izi n g   p re c isio n   a g ricu l tu re   (P A)  p ra c ti c e s.  Ho we v e r,   se n so fa u l ts  c a n   sig n ifi c a n t ly   d e g ra d e   d a t a   q u a li ty ,   h in d e rin g   P tec h n i q u e s.  O u wo rk   p ro p o se a   n o v e l   lo n g   sh o rt - term   m e m o ry   (LS T M n e two r k - b a se d   m e th o d   fo r   fa u l d e tec ti o n   i n   WS Ns   fo r   P a p p li c a ti o n s.  U n li k e   trad it i o n a m e th o d s,   o u a p p ro a c h   u ti li z e a   li g h twe ig h t,   tran sfe lea rn in g - b a se d   LS TM   a r c h it e c tu re   sp e c ifi c a ll y   d e sig n e d   t o   a d d re ss   th e   c h a ll e n g e   o f   li m it e d   lab e le d   trai n in g   d a ta  a v a il a b il it y   in   a g ricu lt u ra se tt in g s.   Th e   m o d e l   e ffe c ti v e ly   c a p tu re tem p o ra d e p e n d e n c i e with in   se n so d a ta  se q u e n c e s,  e n a b li n g   a c c u ra te  p re d ictio n o n o r m a se n so b e h a v i o a n d   i d e n ti f ica ti o n   o a n o m a li e in d ica ti v e   o fa u lt s.  E x p e rime n tal  v a li d a ti o n   c o n firms   th e   e ffe c ti v e n e ss   o o u r   m e th o d   in   d i v e rse   r e a l - wo rld   WS d e p l o y m e n ts,  e n s u rin g   d a ta  in teg rit y   a n d   e n h a n c i n g   n e two rk   re li a b il it y .   T h is  stu d y   p a v e th e   wa y   fo im p ro v e d   d e c isi o n - m a k in g   a n d   o p ti m ize d   P A p ra c ti c e s.   K ey w o r d s :   Fau lt d etec tio n   L o n g   s h o r t - ter m   m e m o r y   Ne u r al  n etwo r k   Pre cisi o n   ag r icu ltu r e   W ir eles s   s en s o r   n etwo r k   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Yass in Aitam ar   Sm ar t Co m m u n icatio n s   R esear ch   T ea m   ( E R SC ) ,   Mo h am m a d ia  Sch o o l o f   E n g in ee r s ,   Mo h am m ed   Un iv er s ity   in   R ab at   Av .   I b n   Sin a,   Ag d al,   R ab at  1 0 0 0 0 ,   M o r o cc o   E m ail: y ass in ea itam ar @ r esear ch . em i.a c. m a       1.   I NT RO D UCT I O N   Pre cisi o n   ag r icu ltu r e,   d ata - d r iv en   f ar m in g   a p p r o ac h ,   r ev o l u tio n izes  cr o p   p r o d u ctio n   b y   o p tim izin g   r eso u r ce   u tili za tio n   an d   m ax i m izin g   y ield s .   T h is   p a r ad ig m   s h if n o o n l y   b o o s ts   ag r icu l tu r al  ef f icien cy   b u t   also   m itig ates  th e s ca latin g   g lo b al  f o o d   cr is is .   B y   m eticu l o u s ly   m o n ito r in g   en v ir o n m en tal  f ac to r s   an d   cr o p   co n d itio n s ,   p r ec is io n   ag r ic u ltu r em p o wer s   f ar m er s   to   m ak e   in f o r m ed   d ec is io n s   [ 1 ] [ 2 ] ,   u ltima tely   r ed u cin g   p r o d u ctio n   co s ts   an d   m in im izi n g   en v ir o n m e n tal  im p ac [ 3 ] .   C en tr al  to   th is   tr an s f o r m atio n   is   th in teg r atio n   o f   wir e less   s en s o r   n etwo r k s   ( W S Ns)  [ 4 ] ,   wh ich   p r o v id r ea l - ti m d ata  o n   c r u cial  p a r am eter s   lik s o il  m o is tu r e,   tem p er atu r e,   a n d   ac id ity .   W SN  h as  em er g ed   as  c r i tical  tech n o lo g y   i n   m o d er n   ag r ic u ltu r e,   e n ab lin g   p r ec is io n   ag r i cu ltu r b y   p r o v id i n g   r ea l - tim d ata   o n   en v ir o n m en tal  co n d itio n s   [ 3 ] .   Ho wev er ,   th d ep lo y m en o f   W SNs   in   h ar s h   ag r icu ltu r al  e n v ir o n m en ts   o f ten   lead s   to   s en s o r   f ailu r es,   co m p r o m is in g   d ata   in teg r ity   an d   im p ac tin g   th e   ac cu r ac y   o f   a g r icu ltu r al  d ec is io n s   [ 5 ] [ 6 ] .   E x is tin g   f au lt  d etec tio n   tech n iq u es  f o r   W SNs   h av lim itatio n s ,   p ar ticu lar ly   in   h an d lin g   co m p lex   d ata  p atter n s   an d   d y n am i en v ir o n m e n tal  co n d itio n s .   T r ad itio n al  m eth o d s   o f ten   r ely   o n   s tatis tical   an aly s is   o r   r u le - b ased   ap p r o ac h e s ,   wh ich   m ay   n o b s u f f ici en to   d etec s u b tle   an o m alies  [ 7 ] .   T o   a d d r ess   th ese  ch allen g es,  m ac h in e   lear n in g   tech n iq u es,  esp ec ially   d ee p   lear n in g ,   o f f er   p r o m is in g   s o lu tio n s   [ 8 ] .   T h is   p ap er   p r o p o s es  n o v el  f au lt  d etec tio n   ap p r o ac h   u s in g   lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( L STM )   n etwo r k s   [ 9 ]   to   ac cu r ately   id en tify   f a u lty   s en s o r   n o d es  in   W SNs ,   as  we ll  as  ai m s   to   im p r o v t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   4 Au g u s t   20 25 :   3 8 0 3 - 3812   3804   r eliab ilit y   an d   ac cu r ac y   o f   W SN - b ased   ag r icu ltu r al  s y s tem s   b y   lev er ag i n g   th a b ilit y   o f   L STM s   to   ca p tu r e   tem p o r al  d e p en d e n cies in   s en s o r   d ata.   T h r est  o f   th is   wo r k   is   o r g an ized   as  f o llo ws:   Sectio n   2   p r o v id es  cr itical  an aly s is   o f   ex i s tin g   f au lt  d etec tio n   ap p r o ac h es  in   W SN s ,   h ig h lig h tin g   th eir   s tr en g t h s ,   wea k n ess es,  an d   ap p licab ilit y   to   th e   p r o p o s e d   m eth o d o l o g y .   Sectio n   3   d etails  th p r o p o s ed   f a u lt  d etec tio n   ap p r o ac h ,   in clu d in g   th tec h n iq u es,  alg o r ith m s ,   an d   s y s tem   ar ch itectu r em p l o y ed .   Sectio n   4   f o cu s es  o n   th p er f o r m an ce   an d   ef f ec tiv en ess   o f   th p r o p o s ed   ap p r o ac h .   I is   ev alu ated   an d   d is cu s s ed   in   d etail,   s u p p o r te d   b y   r esu lts   an d   c o m p a r ativ a n aly s is .   I n   th last   s ec tio n ,   th p ap er   is   s u m m ar i ze d ,   k ey   f in d in g s   ar r eiter at ed ,   an d   p o ten tial  av e n u es  f o r   f u tu r r esear ch   ar ex p lo r ed .       2.   B RI E F   re v iew   I n   th is   s ec tio n ,   we   r ev iew  v ar i o u s   ap p r o ac h es  to   h an d lin g   f a u lt  m ea s u r em en t   in   W SNs ,   h ig h lig h tin g   th eir   ad v an tag es  an d   d is ad v a n tag es.  d is tr ib u ted   f au lt  d e tectio n   ap p r o ac h   en ab les  s en s o r   n o d es  with in   n etwo r k   t o   m a k lo ca l   d ec i s io n s   au to n o m o u s ly ,   s h ar in g   in f o r m atio n   to   c o llectiv ely   m an ag f au lts   an d   en h an ce   n etwo r k   r esil ien ce ,   s ca lab ilit y ,   en er g y   ef f icien cy ,   an d   ad a p tab ilit y .   Fo r   in s tan ce ,   f au lt  d etec tio n   m ec h an is m   b ased   o n   s u p p o r t   v ec to r   r eg r ess io n   ( SVR )   an d   n eig h b o r   co o r d in atio n   [ 1 0 ]   lev er ag es  r e d u n d an t   m eteo r o lo g ical  d ata  to   p r ed ict   s en s o r   b eh av io r   an d   g e n er ate   r esid u al  s eq u en ce s   f o r   f au lt  id en tific atio n .   T h is   m eth o d   e n h an ce s   f au lt  d etec t io n   ac cu r ac y   a n d   r e d u ce s   f al s alar m s ,   esp ec ially   in   s p ar s W SNs   with   h ig h   f ailu r r ates.  Ho wev er ,   it  in tr o d u ce s   co m p u tatio n al  co m p le x ity   an d   p o ten tial  s ca lab ilit y   is s u es  in   lar g e - s ca le   n etwo r k s .   Similar ly ,   Yu an   e a l.   [ 1 1 ]   p r esen d is tr ib u ted   B ay esian   alg o r ith m   ( DB A)   th at  in teg r ates  B ay esian   n etwo r k s   an d   b o r d e r   n o d a d ju s tm en ts   to   im p r o v ac cu r ac y   in   d en s n etwo r k s   with   h ig h   f au lt  r ates.   T h is   ap p r o ac h   d em o n s tr ates  s u p er io r   p er f o r m an ce   c o m p ar e d   to   tr ad itio n al  d is tr ib u te d   f au l d etec tio n   m eth o d s   b u t m ay   f ac ch allen g es in   lar g e - s ca le  im p lem en tatio n s .   T r en d   c o r r elatio n   an d   s elf - s tar tin g   m ec h a n is m s   o f f er   an o th er   ap p r o ac h .   I n   [ 1 2 ] ,   s tr ateg y   is   p r o p o s ed   th at   an aly ze s   d ata  tr en d s   ag ain s n eig h b o r h o o d   m ed ian   v al u es  to   e f f ec tiv ely   id en tify   f a u lty   s en s o r   n o d es.  T h is   m eth o d   s h o ws  p r o m is in g   r esu lts   in   d etec ti o n   ac cu r ac y   an d   f alse  alar m   r ates,  with   lo co m p u tatio n al  c o m p lex ity   a n d   r ed u ce d   co m m u n icatio n   o v er h ea d .   Ho we v er ,   its   p er f o r m an ce   u n d e r   d y n am ic   n etwo r k   co n d itio n s   an d   c o m p l ex   f a u lt  p atter n s   r eq u ir es  f u r th er   in v esti g atio n .   Su p p o r t   v ec t o r   m ac h in e   ( SVM)   b ased   class if icatio n   tech n iq u e s   [ 1 3 ]   u tili ze   k e r n el  f u n ctio n s   to   h an d le  c o m p lex ,   n o n lin e ar   d ata,   ac h ie v in g   h ig h   d etec tio n   r ates.  Valid atio n   u s in g   r ea l - wo r l d   d atasets   h as  s h o wn   s u p er io r   p er f o r m an ce   co m p ar e d   to   ex is tin g   m eth o d s ,   with   p o ten ti al  ex ten s io n s   to war d   p r ed ictiv f au lt d etec tio n .   C o m p ar ativ s tu d ies  p r o v id ad d itio n al  in s ig h ts .   I n   [ 1 4 ] ,   f a u lt  d etec tio n   tech n iq u es  s u ch   as  co n v ex   h u ll,  n v B ay es,  a n d   c o n v o lu tio n al  n e u r al  n etwo r k s   ( C NNs)  wer ev alu ated .   C NNs  d e m o n s tr ated   s u p e r io r   p er f o r m an ce   in   f au lt  d etec tio n ,   b u f u r th er   r esear ch   is   n ee d ed   to   o p tim ize  c h ar g in g   s tr a teg ies  f o r   m u ltip le  m o b ile  ch ar g in g   u n its   u s in g   r ein f o r ce m en lear n in g   tec h n iq u es.  Ne u r al  n etwo r k - b ased   ap p r o ac h es  [ 1 5 ]   in teg r ate  g r a d ien d escen an d   ev o lu tio n ar y   al g o r ith m s   to   d etec t,  d iag n o s e,   an d   is o late  f au lty   n o d es.  T h ese   m eth o d s ,   wh ile   s h o win g   im p r o v ed   p er f o r m a n ce   m et r ics ,   f ac ch allen g es  i n   co m p u tatio n al  co m p lex ity   a n d   o p tim izatio n   f o r   r eso u r ce - co n s tr ain ed   W SN e n v ir o n m e n ts .   Un s u p er v is ed   m ac h in lear n i n g   tech n i q u es  h av also   b ee n   ex p lo r e d .   n etwo r k   a n o m al y   d etec tio n   s y s tem   ( NADS)   [ 1 6 ]   em p l o y s   d ata - d r i v en   d is tan ce   m etr ic  an d   L ap lacia n   E ig en m a p   to   m ap   n etwo r k   co n n ec tio n s   in t o   f ea tu r s p a ce   wh er a n o m a lies   ar m o r d is tin g u is h ab le.   T h is   ap p r o ac h   im p r o v es  ac cu r ac y   in   d etec tin g   n o r m al  an d   f alse   p o s itiv co n n ec tio n s   wh ile  m ain tain in g   c o m p ar a b le  attac k   an d   f alse  n eg ati v r ates,  th o u g h   it  in tr o d u ce s   co m p u tatio n al  co m p lex ity   an d   ch allen g es  in   h an d lin g   d y n am ic   n etwo r k   en v ir o n m en ts .   Ad d itio n ally ,   f au lt  d etec tio n   an d   is o latio n   ( FDI )   m eth o d s   f o r   s u r v eillan c s en s o r   n etwo r k s ,   s u ch   as  in   [ 1 7 ]   em p h asize  th e   im p o r tan ce   o f   n etwo r k   r e d u n d an cy   f o r   ef f ec tiv FDI   an d   i n tr u s io n   d etec tio n .   Ho wev er ,   th ese  m eth o d s   r ev ea l lim itatio n s   in   h an d lin g   h ig h   f au lt r ates a n d   s im u ltan eo u s   in t r u s io n s .   L astl y ,   o th er   n o tab le   m eth o d s   in clu d e   m etr ic - co r r elatio n - b ased   d is tr ib u ted   f au lt   d etec tio n   ( MCDFD)  ap p r o ac h   [ 1 8 ] ,   wh ich   an aly ze s   co r r elatio n s   b et wee n   s en s o r   n o d s y s tem   m etr ics  an d   em p lo y s   m o d if ied   C USUM  alg o r ith m   to   d etec p o ten tial  f ailu r es.  T h is   m eth o d ' s   s tr en g th s   in clu d lo co m m u n icatio n   o v er h ea d   an d   r o b u s p er f o r m a n ce   u n d er   ch allen g in g   co n d itio n s ,   b u its   r elian ce   o n   s y s tem   m etr ic  co r r elatio n s   m ay   lim it  ap p licab ilit y   in   co m p lex   f au lt  p atter n s .   Similar ly ,   f au lt  d etec tio n   ap p r o ac h   u til izin g   non - n eg ati v e   m atr ix   f ac to r izatio n   ( NM F)  f o r   f ea tu r e   ex tr ac tio n   [ 1 9 ]   de m o n s tr ates  p r o m is in g   r esu lts   in   d etec tin g   an o m alies   in   s o il m o is tu r s en s o r   r ea d i n g s ,   h ig h lig h tin g   NM F' s   p o ten tia l f o r   f a u lt d etec tio n   in   W SNs .   I n   lig h o f   th a b o v i n v esti g atio n s ,   we  p r o p o s L STM - b a s ed   f au lt  d etec tio n   m eth o d s   d u to   th eir   ab ilit y   to   ca p t u r tem p o r al  d e p en d en cies  with in   s en s o r   d ata.   T h ese  m eth o d s   p r o v id ac cu r ate  p r ed ictio n s   o f   n o r m al  s en s o r   b eh av io r   an d   ef f ec tiv ely   id en tif y   an o m alies.  T h is   ap p r o ac h   o f f e r s   s ig n if ican b en ef its   f o r   en er g y   c o n s u m p tio n   an d   r ea l - tim d ec is io n - m ak in g   in   W SNs ,   e n s u r in g   th in teg r ity   o f   cr itical  d ata  an d   en h an cin g   th r eliab ilit y   o f   p r ec is io n   ag r icu ltu r p r ac tices.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Dete ctin g   s en s o r   fa u lts   in   w ir eless   s en s o r   n et w o r ks fo r   p r ec is io n   a g r icu ltu r e     ( Ya s s in A ita ma r )   3805   3.   SYST E M   M O D E L L I NG   Pre cisi o n   ag r icu ltu r tec h n o lo g y   in v o lv es  o p tim izin g   ag r ic u ltu r al  in p u ts   lik wate r ,   f er ti lizer s ,   an d   p esti cid es  b ased   o n   r ea l - tim d ata  to   e n h an ce   cr o p   y ield   an d   q u ality .   W SNs   p lay   p iv o ta r o le  in   th is   co n tex t   b y   p r o v id in g   co n tin u o u s   m o n ito r in g   o f   en v ir o n m en tal  c o n d itio n s   s u ch   as  s o il  m o is tu r an d   tem p er at u r [ 3 ] ,   [ 2 0 ] .   T h is   d ata - d r i v en   a p p r o ac h   e n ab les  f ar m er s   to   m ak in f o r m e d   d ec is io n s   r eg ar d in g   ir r i g atio n ,   f er tili za tio n ,   an d   h ar v esti n g ,   t h er eb y   im p r o v in g   r eso u r ce   ef f icien cy   a n d   r ed u cin g   waste  [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] .   Ho wev er ,   th r eliab ilit y   o f   th ese  d ec is io n s   is   co n tin g en u p o n   th a cc u r ac y   o f   s en s o r   d ata,   n ec es s itatin g   r o b u s f au lt   d etec tio n   m ec h a n is m s   to   id en t if y   an d   m itig ate  er r o n eo u s   r ea d in g s .     3 . 1 .     WSN a rc hite ct ure   T h p r o p o s ed   W SN  s y s tem   co m p r is es  f o u r   s en s o r   n o d es  s tr ateg ically   d ep lo y ed   ac r o s s   a   f ar m lan d   ar ea .   T wo   n o d es  ar e   d ed ica ted   to   m o n ito r in g   s o il  tem p er atu r e,   wh ile  th e   r em ain i n g   two   m ea s u r s o il   m o is tu r e.   T h ese  s en s o r   n o d es  ar r esp o n s ib le  f o r   d ata  ac q u i s itio n   an d   in itial  p r o ce s s in g   b ef o r t r an s m itti n g   it   wir eless ly   to   ce n tr al  s in k   n o d e,   Fig u r 1   s h o ws th m o d el  o f   W SN a r ch itectu r e.           Fig u r 1 .   T h m o d el  o f   W SN a r ch itectu r e       T h s in k   n o d s er v es  as  th d ata  ag g r e g atio n   p o in t,  c o llectin g   s en s o r   r ea d i n g s   f r o m   all   n o d es.  I t   p er f o r m s   d ata  p r e p r o ce s s in g ,   in clu d in g   f ilter in g ,   n o r m aliza t io n ,   an d   p o te n tial  f ea tu r e x tr ac tio n ,   to   p r ep ar e   th d ata  f o r   f u r th er   a n aly s is .   On ce   p r o ce s s ed ,   th e   d ata  i s   tr an s m itted   to   r em o te  s er v er   a n d   f o r war d ed   to   th e   u s er   in ter f ac f o r   v is u aliza tio n ,   d ec is io n - m ak i n g ,   an d   p o te n tial  s to r ag [ 2 3 ] .   T h is   h ier ar ch ical  ar ch itectu r allo ws f o r   d is tr ib u ted   d ata  co ll ec tio n ,   ce n tr alize d   p r o ce s s in g ,   an d   r em o te  ac ce s s   to   th co lle cted   in f o r m atio n .     3 . 2 .     P r o po s ed  m et ho d:  f a ult  det ec t io n   ba s ed  o n L S T M   L STM   n etwo r k s   as  s h o wn   in   Fig u r 2 ,   s p ec ialized   ty p o f   R NN,   ex ce ls   at  m o d elin g   s eq u en tial   d ata  b y   ca p tu r in g   in t r icate   tem p o r al  d e p en d e n cies.  T h is   ca p ab ilit y   m ak es  th em   h ig h ly   s u itab le  f o r   wid e   r an g o f   a p p licatio n s   ( e. g . ,   tim s er ies  an aly s is )   [ 9 ] ,   [ 2 4 ] .   L STM   n etwo r k s   ex ce in   c ap tu r in g   in tr icat e   tem p o r al  d ep en d en cies  with in   s eq u en tial  d ata.   T h is   ca p ab ili ty   is   p ar ticu lar l y   a d v an tag e o u s   f o r   f au lt  d etec tio n   in   W SNs ,   wh er id en tify in g   a n o m alies  o f ten   r eq u i r es  u n d e r s tan d in g   th d y n a m ic  b eh a v io r   o f   s en s o r   r ea d i n g s   o v er   tim e.   L STM - b ase d   ap p r o ac h es  ca n   ac cu r ately   p r ed i ct  n o r m al  s en s o r   b eh av io r   a n d   f lag   d ev iatio n s   in d icativ o f   p o ten tial  f a u lts   b y   ef f ec tiv el y   m o d elin g   th ese  t em p o r al   p atter n s .   T h is   p r o ac ti v ap p r o ac h   to   f a u lt  d etec tio n   en ab les tim ely   in ter v en tio n s ,   en h an cin g   th o v er al l r e liab ilit y   an d   ef f icien cy   o f   W SN s .   C o m p ar ed   to   tr ad itio n al  f au lt  d etec tio n   m eth o d s   th at  r ely   o n   s tatic  th r esh o ld s   o r   s tatis tic al  m o d els,   L STM   n etwo r k s   o f f er   s u p er io r   p er f o r m a n ce   in   h an d lin g   co m p lex   an d   n o n - lin ea r   s en s o r   d ata  p atter n s .   Fu r th er m o r e ,   o u r   L STM - b ase d   m o d el  is   d esig n ed   to   o p ti m ize  r eso u r ce   u tili za tio n   in   r eso u r ce - co n s tr ain e d   W SN  en v ir o n m en ts ,   en s u r i n g   ef f icien p r o ce s s in g   with o u t   co m p r o m is in g   d etec tio n   ac cu r ac y .   T h is   m ak es  it  p ar ticu lar ly   well - s u ited   f o r   th u n p r e d ictab le  an d   d y n a m i en v ir o n m e n ts   ty p ical  o f   p r ec is io n   ag r icu ltu r e,   wh er m ain tain i n g   th i n teg r ity   o f   c r itical  d ata   an d   co n s er v in g   en e r g y   is   p ar a m o u n t.   T o   f ac ilit ate  u n d er s tan d i n g   o f   th n o tatio n   u s ed   th r o u g h o u th is   p ap e r ,   T ab le  1   p r o v id es  s u m m ar y   o f   th k ey   s y m b o ls   an d   th eir   c o r r esp o n d in g   d ef in i tio n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   4 Au g u s t   20 25 :   3 8 0 3 - 3812   3806       Fig u r 2 .   B asic L STM   ar ch itectu r [ 2 5 ]       T ab le  1 .   No tatio n   N o t a t i o n   D e scri p t i o n     i s t h e   i n p u t   a t   t i m e   s t e p       si g m o i d   f u n c t i o n     w e i g h t   f o r   t h e   f o r g e t   g a t e     w e i g h t   f o r   i n p u t   g a t e     w e i g h t   f o r   c e l l   st a t e     w e i g h t   f o r   o u t p u t   g a t e     b i a s fo r   t h e   f o r g e t   g a t e     B i a s   f o r   i n p u t   g a t e     B i a s   f o r   c e l l   st a t e     b i a s fo r   o u t p u t   g a t e       L STM   n etwo r k s   ar d esig n ed   to   ca p tu r lo n g - ter m   d ep en d e n cies  in   s eq u en tial  d ata  b y   u s in g   s et  o f   g ates  to   co n tr o th f l o o f   in f o r m atio n ,   Fig u r 2   s h o ws  th b asic  L STM   ar ch itectu r [ 2 5 ] .   Her ar th k e y   co m p o n en ts   an d   e q u atio n s .   Fo r   g iv en   tim ,   th e   co m p o n en t s   o f   th L STM   s tates c an   b e x p r ess ed   as:   Fo r g et  g ate :     = (   [ 1   , ] + )   ( 1 )     I n p u g ate :     = (   [ 1   , ] + )   ( 2 )     C ell  s tate  u p d ate :     =     ʘ   1 +   ʘ   ̌   ( 3 )     wh er e :     ̌ =  (   [ 1   , ] + )   ( 4 )     Ou tp u g ate :     = (   [ 1   , ] + )   ( 5 )     Hid d en   s tate  u p d ate :     =   ʘ  (   ̌ )   ( 6 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Dete ctin g   s en s o r   fa u lts   in   w ir eless   s en s o r   n et w o r ks fo r   p r ec is io n   a g r icu ltu r e     ( Ya s s in A ita ma r )   3807   L STM   n etwo r k s   em p lo y     s ig m o id   ac tiv atio n   f u n ctio n s   to   r eg u late  th f lo o f   in f o r m atio n   th r o u g h   in p u t,  f o r g et,   an d   o u tp u g ates,  p r o d u cin g   v al u es  b etwe en   0   an d   1 .   T h ese  g ates  m o d u late  th ce ll  s tate,   wh ich   ac ts   as  th n etwo r k ' s   m em o r y   co m p o n en t.  T h in tr icate   i n ter p lay   o f   th ese  elem en ts   is   lear n ed   th r o u g h   s p ec ialized   f o r m   o f   b ac k p r o p a g atio n   k n o wn   as  b ac k p r o p ag a tio n   th r o u g h   tim ( B PTT )   [ 2 6 ] .   B PTT   iter ativ ely   ad ju s ts   th n etwo r k ' s   p ar am eter s   to   m in im ize  th p r e d ictio n   er r o r ,   e n ab lin g   t h L STM   to   ef f ec tiv ely   ca p tu r an d   u tili ze   tem p o r al  d ep e n d en cies w ith in   th d ata  [ 2 7 ] .     3 . 3 .     L ST M   pa ra dig m   Gath er   tim e - s er ies  d ata  f r o m   s en s o r s ,   in clu d in g   s o il  tem p er atu r e,   an d   s o il  m o is tu r e.   Af te r   th at,   th e   d ata  is   n o r m alize d   t o   a   r an g e   s u itab le  f o r   n eu r al   n etwo r k s .   Fu r th er m o r e,   cr ea te  s eq u en c es  o f   a   f ix e d   len g th   f r o m   th n o r m alize d   d ata.   I n   o u r   p ap e r ,   s eq u e n ce   len g th   o f   1 0 0   m ea n s   u s in g   1 0 0 - tim s tep s   to   p r ed ict  th e   n ex t v alu e.   Fo r   s eq u e n ce   len g th   o f   N :     = [ , + 1 , , + 1   ]     W h er   ar th n o r m alize d   s en s o r   r ea d in g s .   T h n ex s tep   is   co m p u tin g   t h co m p o n e n ts   o f   s u ch   ce ll  at  ea ch   tim s tep   .   Af ter   th at,   we  m o v to   an o m aly   d etec tio n .   Fo r   an o m aly   d etec tio n ,   we  co m p ar th p r ed ictio n   er r o r s   with   d y n am ically   ca lcu lated   th r esh o ld .   T h s y s tem   f lag s   an y   s en s o r   r ea d in g s   with   er r o r s   ex ce ed in g   t h is   th r esh o ld   as a n o m alies.    T h p r ed ictio n   er r o r   is   th e   ab s o lu te  d if f er en ce   b etwe en   th r ea l r ea d in g   an d   th p r e d icted   r ea d in g .   At  tim s tep   :       ( ) = |  ( )   ( ) |   ( 7 )     T h d y n am ic  th r esh o l d     is   d ef in ed   b ased   o n   th m ea n     an d   s t an d ar d   d ev iatio n   :     = ±   ( 8 )     wh er e     = 1   ( ) = 1   ( 9 )     an d     = 1 (   ( ) ) 2 = 1   ( 10 )     Fo r   ea ch   s en s o r   r ea d in g   at  s tep   tim t ,   if   th e   p r e d ictio n   er r o r   ex ce e d s   th th r esh o ld ,   f la g   th r ea d in g   as  an   an o m aly .     a n oma l y ( ) = { 0            ( ) <   ( ) < ( + )       1                                                                             4.   SI M UL A T I O R E S UL T AND  DIS CUSS I O N   I n   th is   s ec tio n ,   we  p r esen co m p r e h en s iv an aly s is   o f   th p r o p o s ed   f au lt  d etec tio n   s y s tem 's   p er f o r m an ce   b ased   o n   ex p e r im en tal  r esu lts   an d   co m p ar ati v ev alu ati o n s .   T h ef f ec tiv e n ess   o f   th e   L STM   m o d el  in   ac cu r ately   p r e d ict in g   n o r m al  s en s o r   b eh a v io r   an d   id en tify in g   a n o m alies  is   d is cu s s ed .   Fu r th er m o r e ,   th im p ac t o f   v ar io u s   s y s tem   p ar am eter s   an d   p o ten tial lim itatio n s   ar ex p l o r ed .     4 . 1 .     Da t a   c o llect io n a nd   prepro ce s s ing   I n   o u r   r esear ch ,   W SN  co m p r is in g   f o u r   s en s o r   n o d es  was  d ep lo y e d   ac r o s s   12 × 12     f ar m lan d   ar ea .   T wo   s en s o r   n o d es  wer e   d ed icate d   to   m o n ito r in g   s o il   tem p er atu r e,   wh ile  th r em ai n in g   two   m ea s u r ed   s o il m o is tu r lev els   Fig u r 3 .   C o llected   d ata  was tr an s m itte d   wir eless ly   v ia  B lu eto o th   to   a   ce n tr al  s in k   n o d at   one - m in u te  in ter v als  o v er   s i m u latio n   p er io d   o f   1 5 0 0   m in u tes.  T h s im u latio n s   wer co n d u cted   to   ev al u ate   th p r o p o s ed   s y s tem ' s   p er f o r m an ce   u s in g   MA T L AB   R 2 0 2 0 s o f twar e .   T h h ar d war e   p latf o r m   em p lo y ed   co n s is ted   o f   an   I n tel( R )   C o r ( T M)   i7 - 8 5 5 0 p r o ce s s o r ,   a n   I n tel( R )   UHD  6 2 0   g r ap h ics  ca r d ,   8   GB   o f   R AM ,   an d   2 5 6   GB   o f   R OM .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   4 Au g u s t   20 25 :   3 8 0 3 - 3812   3808       Fig u r 3 .   W SN la y o u t       T o   estab lis h   co m p r eh e n s iv d ataset  f o r   f au lt  d etec tio n ,   s en s o r   r ea d i n g s   wer c o llected   f r o m   th d ep lo y e d   W SN   at  5 - m in u te  in ter v als  o v er   1 , 5 0 0   m in u tes .   T h ac q u ir ed   d ata  u n d er wen p r ep r o ce s s in g   p h ase  to   en s u r e   d ata   q u ality   an d   s u i tab ilit y   f o r   s u b s eq u e n an al y s is ;   T ab le  2   s h o ws  th e   s im u latio n   p a r am eter s .   A   r o b u s f r am ew o r k   f o r   f a u lt  d etec tio n   in   W SNs   wa s   estab l i s h ed ,   an d   th L STM   m o d el   was  m eticu lo u s ly   cr af ted   to   p r ed ict  n o r m al  s en s o r   b eh av i o r .   Fo llo win g   d ata s et  p r ep r o ce s s in g   an d   p a r titi o n in g   in to   tr ain in g ,   v alid atio n ,   an d   test in g   s u b s et s ,   th L STM   ar ch itectu r ( with   its   r ec u r r en d esig n   an d   m em o r y   ce lls )   was  tr a in ed   u s in g   B PTT .   T h is   iter ativ p r o ce s s   o p tim ized   m o d el   p ar am eter s   b y   m in im izin g   p r ed ictio n   er r o r s .   T h e   m o d el  g e n er ated   p r e d ictio n s   f o r   v alid atio n   an d   test in g   d atasets   b y   em p l o y in g   s eq u en ce   le n g th s   o f   2 5   an d   5 0 0   p o in ts ,   d r o p o u r ate  o f   0 . 2 ,   an d   5 0   L STM   u n its .   T h ese  co n f ig u r atio n s   wer s tr ateg ically   ch o s en   to   s er v e   as   b en ch m ar k s ,   o f f er i n g   in s ig h t s   in to   th n u an ce s   o f   s h o r t - ter m   d ep en d en cies  ca p tu r ed   b y   th 2 5 - p o in t   s eq u en ce s   an d   th c o m p r e h e n s iv u n d er s tan d in g   o f   ex ten d ed   tem p o r al  p atter n s   en a b le d   b y   th e   5 00 - p o i n s eq u en ce s .   T h d r o p o u r ate  o f   0 . 2   f o s ter ed   m o d el  g en e r al izatio n   an d   co u n ter in g   o v er f itti n g ,   wh ile  th 5 0   L STM   u n its   f ac ilit ated   ef f ec ti v lear n in g   f r o m   th s eq u en ti al  n atu r o f   s en s o r   d ata.   T h is   ap p r o ac h   aim s   to   s ig n if ican tly   en h a n ce   f au lt  d etec t io n   in   W SNs   b y   r o b u s tly   m o d elin g   s en s o r   b eh a v io r   ac r o s s   d iv er s e   tim escales,  p av in g   th way   f o r   f u tu r o p tim izatio n s   an d   ad v a n ce m en ts   in   s en s o r   n etwo r k   r e liab ilit y .       T ab le  2 .   Simu latio n   p ar am eter s   P a r a me t e r   V a l u e s   A r e a   1 2   m 2   N u mb e r   o f   n o d e s   se n s o r   n o d e s   +   1   si n k   n o d e   S e n s o r   t y p e s   2   f o r   so i l   t e mp e r a t u r e ,   2   f o r   so i l   mo i st u r e   S i mu l a t i o n   t i me   1 5 0 0   m i n u t e s   D a t a   t r a n smi ssi o n   i n t e r v a l   5   m i n u t e s   C o mm u n i c a t i o n   B l u e t o o t h   B a n d w i d t h   1 0 0   K b p s   P a c k e t   si z e   5 0   b y t e s   Q u e u e   s i z e   1 0 0   p a c k e t s       Fig u r 4   illu s tr atin g   th co m p ar ativ an aly s is   b etwe en   r ea l sen s o r   r ea d in g s   an d   p r ed ictio n s   g en er ated   b y   th e   L STM   m o d el  tr ai n ed   o n   n o n - f a u lty   d ata .   Fig u r 4   ( a )   an d   Fig u r e   4   ( b )   co n tr ast  th r ea r ea d in g s   a n d   m o d el  p r ed ictio n s   d u r in g   n o r m al  o p er atin g   co n d i tio n s   o f   t h s o il  tem p er atu r s en s o r ,   wh ile  Fig u r 4 ( c)   a n d   Fig u r 4 ( d )   co m p ar e   th p r ed icted   an d   ac tu al   r ea d in g   r esu lts   u n d er   n o r m al  o p er atin g   c o n d itio n s   o f   th e   s o il   m o is tu r s en s o r .    T h is   v is u al  d ep ictio n   o f f er s   co m p r eh en s i v in s ig h in to   th m o d el' s   ef f icac y   in   ca p tu r in g   in tr icate   p atter n s   an d   d y n am i cs  in h er en in   th s en s o r   d ata.   T h alig n m e n b etwe en   p r ed icted   an d   ac tu a l   s en s o r   r ea d in g s   u n d er s co r es  t h m o d el' s   ca p ab ilit y   to   s im u l ate  n o r m al  s en s o r   b eh av io r   ac cu r ately ,   v alid atin g   its   tr ain in g   p r o ce s s   an d   c o n f i g u r atio n   ch o ices.  Su c h   f in d in g s   af f ir m   t h L STM   m o d el' s   p o ten tial  as  r o b u s to o l f o r   f au lt d etec tio n   in   W SNs ,   p r o m is in g   en h an ce d   r eliab ilit y   an d   p er f o r m a n ce   in   r ea l - wo r ld   ap p licatio n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Dete ctin g   s en s o r   fa u lts   in   w ir eless   s en s o r   n et w o r ks fo r   p r ec is io n   a g r icu ltu r e     ( Ya s s in A ita ma r )   3809       ( a)   ( b )           ( c)   ( d )     Fig u r 1 .   R ea l a n d   p r ed icted   s en s o r   r ea d in g s   of   ( a ) ,   ( b )   s o il  t em p er atu r e an d   ( c) ,   ( d )   s o il m o is tu r e       4 . 1 .     Resul t s   dis cu s s io n   T o   ev alu ate  th ef f ec tiv e n ess   o f   th L STM   m o d el  in   d etec t in g   s en s o r   f au lts ,   ab n o r m al  v alu es  wer e   in ten tio n ally   in tr o d u ce d   in to   th d ataset  at  s p ec if ic  in ter v als.  T h ese  in ter v als  ar e   as  f o llo w s s o il  tem p er atu r e   1   ex p er ien ce d   f au lts   b etwe en   1 5 0 0   m in u tes  an d   1 8 0 0   m i n u tes,  wh ile  s o il  m o is tu r 1   en co u n ter e d   f au lts   b etwe en   1 6 0 0   m i n u tes  an d   1 8 0 0   m in u tes.  B y   an aly zin g   th m o d el' s   r esp o n s to   th ese  in je cted   an o m alies,  we   ca n   ass ess   it s   ca p ab ilit y   to   d etec t a n d   id en tif y   s en s o r   f a u lts   ac cu r ately .   B y   co m p ar in g   th L ST M - p r e d icted   v alu es  with   th e   ac tu al  s en s o r   r ea d in g s ,   d ev iatio n s   in d icativ o f   f au lts   was   id en tifie d   at  = 1500   Fig u r 5 ( a)   illu s tr ates  r ep r esen tativ ex am p le  o f   f au lt  in je ctio n ,   s h o win g   th d i v er g e n ce   b et wee n   p r ed icted   an d   ac t u al  s en s o r   d ata.   T h is   f ig u r e   clea r ly   d em o n s tr ates  th m o d el’ s   ab ilit y   to   m ain tain   ac cu r ate  p r ed ictio n s   u n d er   n o r m al  co n d itio n s   wh ile  ef f ec tiv ely   h ig h lig h tin g   an o m alies c au s ed   b y   th in ject ed   f au lts .   T o   ev al u ate  th e   ef f ec tiv e n ess   o f   o u r   p r o p o s ed   f au lt  d etec tio n   a p p r o ac h ,   we  co n d u cte d   a   s er ies  o f   ex p er im en ts   u s in g   r e al - wo r ld   s en s o r   d ata.   Fig u r e   5 ( b )   illu s tr ates  co m p a r is o n   b etwe en   a   h ea lth y   a n d   f a u lty   s o il  tem p er atu r s en s o r .   T h m o d el  ac cu r ately   p r ed icted   n o r m al  b eh av i o r   f o r   th h e alth y   s en s o r   wh ile   co r r ec tly   id e n tify in g   an o m al o u s   p atter n s   in   th f a u lty   s en s o r ' s   r ea d in g s .   Similar ly ,   Fig u r 6 ( a)   an d   6 ( b )   d ep ict  th m o d el' s   p er f o r m a n ce   in   d etec tin g   f au lts   in   s o i m o is tu r s en s o r .   B y   in ten tio n ally   in tr o d u cin g   an o m alies  in to   th d at aset,  we  as s ess ed   th m o d el's  s en s itiv ity   to   f a u lty   r ea d in g s .   T h m o d el  s u cc ess f u lly   id en tifie d   th e   in jecte d   f au lts ,   d em o n s tr atin g   its   ab il ity   to   d is tin g u is h   b etwe en   n o r m al  an d   a n o m alo u s   b eh av io r .   T h r esu lts   d em o n s tr ate  th ef f ec tiv en ess   o f   o u r   p r o p o s ed   L STM - b ased   f au lt  d etec tio n   m o d el  i n   ac cu r ately   i d e n tify in g   f au lty   s en s o r   n o d es  in   W SNs .   B y   ca p tu r in g   tem p o r al   d ep e n d en cies  with in   s en s o r   d ata ,   th m o d el  ca n   ef f ec tiv ely   d e tect  s u b tle  an o m alies  th at  m ay   b o v er lo o k ed   b y   tr ad itio n al  m eth o d s .   T h e   m o d el' s   ab ilit y   to   ac c u r ately   class if y   s en s o r   r ea d in g s   as  n o r m al  o r   f au lty   co n tr i b u tes  to   th r eliab ilit y   an d   in teg r ity   o f   W SN - b ased   s y s tem s .   W h ile  th p r o p o s ed   m o d el  s h o ws  p r o m is in g   r esu lts ,   it  is   im p o r tan to   ac k n o wled g its   lim itatio n s .   T h m o d el' s   p er f o r m a n ce   m a y   b in f lu e n ce d   b y   f ac to r s   s u ch   as  d ata  q u ality ,   s en s o r   n o is e,   an d   t h co m p lex ity   o f   th u n d e r ly in g   p h y s ical  p r o ce s s es .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   4 Au g u s t   20 25 :   3 8 0 3 - 3812   3810       ( a)   ( b )     Fig u r 2 .   R ea l a n d   p r ed icted   s o il tem p er atu r d ata,   ( a)   s en s o r   s o il tem p er atu r 1 ; r ea l so il t em p er atu r d ata  an d   its   p r ed icted   d ata  in   f a u lty   s itu atio n   an d   ( b )   s en s o r   s o il te m p er atu r 2 ; r ea l so il tem p er at u r d ata  an d   in   n o r m al  co n d itio n s           ( a)   ( b )     Fig u r 3 .   R ea l a n d   p r ed icted   s o il tem p er atu r d ata,   ( a)   s en s o r   s o il tem p er atu r 1 ; r ea l so il t em p er atu r d ata  an d   its   p r ed icted   d ata  in   f a u lty   s itu atio n   an d   ( b )   s en s o r   s o il te m p er atu r 2 ; r ea l so il tem p er at u r d ata  in   n o r m al  co n d itio n s       5.   C O NCLU SI O N   T h is   s tu d y   p r esen ts   n o v el  L STM   n etwo r k - b ased   m eth o d   f o r   W SNs   to   en h an ce   f a u lt  d etec tio n   in   W SN s   f o r   p r ec is io n   ag r icu ltu r ap p licatio n s .   B y   lev er a g in g   th p o wer   o f   d ee p   lea r n in g ,   s p ec if ically   L STM   n etwo r k s ,   o u r   m o d el  ef f ec ti v ely   ca p tu r es  tem p o r al  d ep e n d en cies  with in   s en s o r   d ata,   en ab lin g   ac cu r ate   p r ed ictio n   o f   n o r m al  s en s o r   b eh av io r   an d   p r ec is d etec tio n   o f   an o m alies.  T h is   ap p r o ac h   s u r p ass es  tr ad itio n al  f au lt  d etec tio n   tech n i q u es,  wh ich   o f ten   s tr u g g le  with   th co m p lex ity   an d   d y n a m is m   o f   r e al - wo r ld   in ter n et   o f   th in g s   ( I o T )   en v ir o n m en ts .   T h ab ilit y   to   p r o m p tly   id e n tif y   an d   ad d r ess   f au lts   is   cr u cial   f o r   m ain tain in g   th in teg r ity   o f   I o T   s y s tem s   an d   e n s u r in g   r eliab le  d ata  co llectio n .   Ou r   f in d in g s   d em o n s tr ate  th p o ten tial  o f   th is   ap p r o ac h   to   im p r o v t h ac cu r ac y   an d   ef f icien cy   o f   f au lt  d etec tio n   in   W SNs .   B y   ad d r ess in g   th lim itatio n s   o f   ex is tin g   m eth o d s ,   o u r   wo r k   o p en s   u p   n ew  p o s s ib ilit ies  f o r   o p tim izin g   v a r io u s   p r ec is io n   ag r ic u ltu r ap p licatio n s .   Fu tu r r esear ch   d ir e ctio n s   m ay   in v o lv e   ex p lo r in g   th im p ac o f   v ar y i n g   d ata  q u ali ty   an d   n o is lev e ls   o n   th p er f o r m an ce   o f   th p r o p o s ed   m o d el,   as  well  as in v esti g atin g   its   ap p licab ilit y   to   d if f er e n t ty p es o f   s en s o r s   an d   en v ir o n m en tal  co n d itio n s .       F UNDING   I NF O R M A T I O   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Dete ctin g   s en s o r   fa u lts   in   w ir eless   s en s o r   n et w o r ks fo r   p r ec is io n   a g r icu ltu r e     ( Ya s s in A ita ma r )   3811   AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T     T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .       Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Yass in Aitam ar                               J am al  E l A b b ad i                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT     Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       DATA AV AI L AB I L I T   T h e   a u t h o r s   c o n f i r m   t h a t   t h e   d at a   s u p p o r t i n g   t h e   f i n d i n g s   o f   t h i s   s t u d y   a r e   a v a i la b l e   wi t h i n   t h e   a r t i c le .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   T.   R a j a se k a r a n   a n d   S .   A n a n d a m u r u g a n ,   C h a l l e n g e a n d   a p p l i c a t i o n o f   w i re l e ss   se n s o n e t w o rks   i n   sm a rt   f a rm i n g s u rv e y   v o l .   7 5 0 .   S p r i n g e r   S i n g a p o r e ,   2 0 1 9 .   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 981 - 13 - 1 8 8 2 - 5 _ 3 0 .   [ 2 ]   M .   F .   S a l e e e t   a l . ,   A p p l i c a t i o n o f   se n s o r i n   p r e c i si o n   a g r i c u l t u r e   f o r   a   s u s t a i n a b l e   f u t u r e ,   A g r i c u l t u r e   a n d   Aq u a c u l t u r e   Ap p l i c a t i o n o f   B i o s e n s o rs  a n d   B i o e l e c t r o n i c s ,   n o .   Ja n u a r y ,   p p .   1 0 9 1 3 7 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 4 0 1 8 / 9 7 9 - 8 - 3 6 9 3 - 2 0 6 9 - 3 . c h 0 0 6 .   [ 3 ]   A q e e l - Ur - R e h ma n ,   A .   Z.   A b b a si ,   N .   I sl a m,   a n d   Z .   A .   S h a i k h ,   A   r e v i e w   o f   w i r e l e ss   se n s o r a n d   n e t w o r k s   a p p l i c a t i o n s   i n   a g r i c u l t u r e ,   C o m p u t e S t a n d a rd a n d   I n t e rf a c e s v o l .   3 6 ,   n o .   2 ,   p p .   2 6 3 2 7 0 ,   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c s i . 2 0 1 1 . 0 3 . 0 0 4 .   [ 4 ]   P .   M u sa ,   H .   S u g e r u ,   a n d   E.   P .   W i b o w o ,   W i r e l e ss  se n s o r   n e t w o r k f o r   p r e c i s i o n   a g r i c u l t u r e :   A   r e v i e w   o f   N P K   s e n so r   i mp l e m e n t a t i o n s,”   S e n s o rs ,   v o l .   2 4 ,   n o .   1 ,   p p .   1 1 4 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s2 4 0 1 0 0 5 1 .   [ 5 ]   P .   S a n j e e v i ,   S .   P r a s a n n a ,   B .   S i v a   K u mar,  G .   G u n a s e k a r a n ,   I .   A l a g i r i ,   a n d   R .   V i j a y   A n a n d ,   P r e c i s i o n   a g r i c u l t u r e   a n d   f a r m i n g   u si n g   i n t e r n e t   o f   t h i n g b a se d   o n   w i r e l e s se n so r   n e t w o r k ,   T r a n s a c t i o n o n   Em e r g i n g   T e l e c o m m u n i c a t i o n T e c h n o l o g i e s   v o l .   3 1 ,   n o .   1 2 ,   p p .   1 1 4 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / e t t . 3 9 7 8 .   [ 6 ]   A .   V .   A g r a w a l ,   L .   P .   M a g u l u r ,   S .   G .   P r i y a ,   A .   K a u r ,   G .   S i n g h ,   a n d   S .   B o o p a t h i ,   S mar t   p r e c i s i o n   a g r i c u l t u r e   u si n g   I o a n d   W S N ,   H a n d b o o k   o f   R e se a rc h   o n   D a t a   S c i e n c e   a n d   C y b e rs e c u ri t y   I n n o v a t i o n i n   I n d u st r y   4 . 0   T e c h n o l o g i e s ,   n o .   S e p t e mb e r ,     p p .   5 2 4 5 4 1 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 4 0 1 8 / 9 7 8 - 1 - 6 6 8 4 - 8 1 4 5 - 5 . c h 0 2 6 .   [ 7 ]   T.   M u h a mm e d   a n d   R .   A .   S h a i k h ,   A n   a n a l y s i s   o f   f a u l t   d e t e c t i o n   st r a t e g i e s   i n   w i r e l e ss   s e n s o r   n e t w o r k s,   J o u rn a l   o f   N e t w o rk   a n d   C o m p u t e r   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   7 8 ,   n o .   A p r i l   2 0 1 6 ,   p p .   2 6 7 2 8 7 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j n c a . 2 0 1 6 . 1 0 . 0 1 9 .   [ 8 ]   Z.   N o s h a d   e t   a l . ,   F a u l t   d e t e c t i o n   i n   w i r e l e ss  s e n s o r   n e t w o r k t h r o u g h   t h e   r a n d o f o r e st   c l a ssi f i e r ,   S e n s o rs  ( S w i t zer l a n d )   v o l .   1 9 ,   n o .   7 ,   p p .   1 2 1 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s 1 9 0 7 1 5 6 8 .   [ 9 ]   S .   H o c h r e i t e r   a n d   J .   S c h m i d h u b e r ,   Lo n g   sh o r t - t e r m e m o r y ,   N e u r a l   C o m p u t a t i o n ,   v o l .   9 ,   n o .   8 ,   p p .   1 7 3 5 1 7 8 0 ,   N o v .   1 9 9 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 6 2 / n e c o . 1 9 9 7 . 9 . 8 . 1 7 3 5 .   [ 1 0 ]   Y .   C h e n g ,   Q .   L i u ,   J.   W a n g ,   S .   W a n ,   a n d   T.   U m e r ,   D i s t r i b u t e d   f a u l t   d e t e c t i o n   f o r   w i r e l e ss  se n s o r   n e t w o r k b a s e d   o n   s u p p o r t   v e c t o r   r e g r e ssi o n ,   W i re l e ss   C o m m u n i c a t i o n a n d   M o b i l e   C o m p u t i n g ,   v o l .   2 0 1 8 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 5 / 2 0 1 8 / 4 3 4 9 7 9 5 .   [ 1 1 ]   H .   Y u a n ,   X .   Zh a o ,   a n d   L .   Y u ,   A   d i st r i b u t e d   B a y e s i a n   a l g o r i t h m   f o r   d a t a   f a u l t   d e t e c t i o n   i n   w i r e l e ss  s e n so r   n e t w o r k s ,   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   I n f o rm a t i o n   N e t w o rk i n g ,   v o l .   2 0 1 5 - Ja n u a ,   p p .   6 3 6 8 ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C O I N . 2 0 1 5 . 7 0 5 7 8 5 8 .   [ 1 2 ]   X .   F u ,   Y .   W a n g ,   W .   Li ,   Y .   Y a n g ,   a n d   O .   P o st o l a c h e ,   L i g h t w e i g h t   f a u l t   d e t e c t i o n   st r a t e g y   f o r   w i r e l e ss  s e n s o r   n e t w o r k b a se d   o n   t r e n d   c o r r e l a t i o n ,   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   9 ,   p p .   9 0 7 3 9 0 8 3 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 1 . 3 0 4 9 8 3 7 .   [ 1 3 ]   S .   Zi d i ,   T.   M o u l a h i ,   a n d   B .   A l a y a ,   F a u l t   d e t e c t i o n   i n   w i r e l e s se n so r   n e t w o r k t h r o u g h   S V M   c l a ssi f i e r ,   I EEE  S e n so rs  J o u r n a l v o l .   1 8 ,   n o .   1 ,   p p .   3 4 0 3 4 7 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JS EN . 2 0 1 7 . 2 7 7 1 2 2 6 .   [ 1 4 ]   R .   R e g i n ,   S .   S .   R a j e st ,   a n d   B .   S i n g h ,   F a u l t   d e t e c t i o n   i n   w i r e l e ss   se n s o r   n e t w o r k   b a s e d   o n   d e e p   l e a r n i n g   a l g o r i t h ms,   E AI   En d o rs e d   T ra n s a c t i o n o n   S c a l a b l e   I n f o rm a t i o n   S y s t e m s ,   v o l .   8 ,   n o .   3 2 ,   p p .   1 7 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 4 1 0 8 / e a i . 3 - 5 - 2 0 2 1 . 1 6 9 5 7 8 .   [ 1 5 ]   R .   R .   S w a i n   a n d   P .   M .   K h i l a r ,   C o m p o s i t e   f a u l t   d i a g n o s i i n   w i r e l e ss   se n s o r   n e t w o r k u si n g   n e u r a l   n e t w o r k s,”   Wi re l e ss   P e rso n a l   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   9 5 ,   n o .   3 ,   p p .   2 5 0 7 2 5 4 8 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s1 1 2 7 7 - 0 1 6 - 3 9 3 1 - 3.   [ 1 6 ]   R .   A l i a k b a r i sa n i ,   A .   G h a sem i ,   a n d   S .   F e l i x   W u ,   A   d a t a - d r i v e n   me t r i c   l e a r n i n g - b a s e d   s c h e me   f o r   u n su p e r v i s e d   n e t w o r k   a n o m a l y   d e t e c t i o n ,   C o m p u t e rs  a n d   El e c t ri c a l   En g i n e e ri n g ,   v o l .   7 3 ,   p p .   7 1 8 3 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o m p e l e c e n g . 2 0 1 8 . 1 1 . 0 0 3 .   [ 1 7 ]   J.  M a r z a t ,   H .   P i e t - La h a n i e r ,   a n d   S .   B e r t r a n d ,   C o o p e r a t i v e   f a u l t   d e t e c t i o n   a n d   i so l a t i o n   i n   a   s u r v e i l l a n c e   se n so r   n e t w o r k :   a   c a s e   st u d y ,   v o l .   5 1 ,   n o .   2 4 ,   p p .   7 9 0 7 9 7 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i f a c o l . 2 0 1 8 . 0 9 . 6 6 5 .   [ 1 8 ]   Q .   L i u ,   Y .   Y a n g ,   a n d   X .   Q i u ,   A   m e t r i c - c o r r e l a t i o n - b a se d   d i st r i b u t e d   f a u l t   d e t e c t i o n   a p p r o a c h   i n   w i r e l e ss   se n s o r   n e t w o r k s ,   1 7 t h   Asi a - Pa c i f i c   N e t w o rk  O p e r a t i o n a n d   M a n a g e m e n t   S y m p o s i u m :   M a n a g i n g   a   Ve r y   C o n n e c t e d   W o rl d ,   APN O M S   2 0 1 5   n o .   2 0 1 1 0 0 0 5 1 1 0 0 1 1 ,   p p .   1 8 6 1 9 1 ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A P N O M S . 2 0 1 5 . 7 2 7 5 4 2 4 .   [ 1 9 ]   J.  L u d e ñ a - C h o e z ,   J.   J.   C h o q u e h u a n c a - Ze v a l l o s,   a n d   E .   M a y h u a - L ó p e z ,   S e n s o r   n o d e f a u l t   d e t e c t i o n   f o r   a g r i c u l t u r a l   w i r e l e s s   sen s o r   n e t w o r k b a s e d   o n   N M F ,   C o m p u t e rs  a n d   El e c t ro n i c i n   A g ri c u l t u re ,   v o l .   1 6 1 ,   n o .   M a y ,   p p .   2 1 4 2 2 4 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o mp a g . 2 0 1 8 . 0 6 . 0 3 3 .   [ 2 0 ]   T.   D i n h   Le   a n d   D .   H .   T a n ,   D e si g n   a n d   d e p l o y   a   w i r e l e ss  se n so r   n e t w o r k   f o r   p r e c i s i o n   a g r i c u l t u r e ,   in   Pr o c e e d i n g o f   2 0 1 5   2 n d   N a t i o n a l   F o u n d a t i o n   f o S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y   D e v e l o p m e n t   C o n f e re n c e   o n   I n f o rm a t i o n   a n d   C o m p u t e S c i e n c e ,   N I C S   2 0 1 5 p p .   2 9 4 2 9 9 ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / N I C S . 2 0 1 5 . 7 3 0 2 2 1 0 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   4 Au g u s t   20 25 :   3 8 0 3 - 3812   3812   [2 1]   H .   M .   Jawa d ,   R .   N o r d i n ,   S .   K .   G h a r g h a n ,   A .   M .   J a w a d ,   a n d   M .   I smai l ,   E n e r g y - e f f i c i e n t   w i r e l e ss  se n s o r   n e t w o r k f o r   p r e c i s i o n   a g r i c u l t u r e :   A   r e v i e w ,   S e n so rs   ( S w i t z e rl a n d ) ,   v o l .   1 7 ,   n o .   8 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s1 7 0 8 1 7 8 1 .   [ 2 2 ]   M .   C a t e l a n i ,   L.   C i a n i ,   A .   B a r t o l i n i ,   C .   D e l   R i o ,   G .   G u i d i ,   a n d   G .   P a t r i z i ,   R e l i a b i l i t y   a n a l y s i s   o f   w i r e l e ss   s e n s o r   n e t w o r k   f o r   smar t   f a r mi n g   a p p l i c a t i o n s,   S e n s o rs ,   v o l .   2 1 ,   n o .   2 2 ,   p p .   1 1 6 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s 2 1 2 2 7 6 8 3 .   [ 2 3 ]   T.   O j h a ,   S .   M i sr a ,   a n d   N .   S .   R a g h u w a n s h i ,   W i r e l e ss  se n so r   n e t w o r k f o r   a g r i c u l t u r e :   T h e   st a t e - of - t h e - a r t   i n   p r a c t i c e   a n d   f u t u r e   c h a l l e n g e s,”   C o m p u t e rs  a n d   El e c t ro n i c s i n   Ag r i c u l t u r e ,   v o l .   1 1 8 ,   p p .   6 6 8 4 ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o m p a g . 2 0 1 5 . 0 8 . 0 1 1 .   [ 2 4 ]   X .   C h e n ,   X .   Q i u ,   C .   Z h u ,   P .   L i u ,   a n d   X .   H u a n g ,   Lo n g   s h o r t - t e r m   m e m o r y   n e u r a l   n e t w o r k s   f o r   C h i n e s e   w o r d   s e g m e n t a t i o n ,   C o n f e re n c e   Pr o c e e d i n g -   EM N L 2 0 1 5 :   C o n f e r e n c e   o n   Em p i ri c a l   Me t h o d i n   N a t u ra l   L a n g u a g e   Pr o c e ssi n g ,   p p .   1 1 9 7 1 2 0 6 ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 8 6 5 3 / v 1 / d 1 5 - 1 1 4 1 .   [ 2 5 ]   A .   S h e n f i e l d   a n d   M .   H o w a r t h ,   A   n o v e l   d e e p   l e a r n i n g   m o d e l   f o r   t h e   d e t e c t i o n   a n d   i d e n t i f i c a t i o n   o f   r o l l i n g   e l e me n t - b e a r i n g   f a u l t s,   S e n so r s (S w i t zer l a n d ) ,   v o l .   2 0 ,   n o .   1 8 ,   p p .   1 2 4 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s2 0 1 8 5 1 1 2 .   [ 2 6 ]   P .   J.  W e r b o s,   B a c k p r o p a g a t i o n   t h r o u g h   t i m e :   W h a t   i t   d o e a n d   h o w   t o   d o   i t ,   in   Pr o c e e d i n g o f   t h e   I EEE ,   v o l .   7 8 ,   n o .   1 0 ,     p p .   1 5 5 0 1 5 6 0 ,   1 9 9 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / 5 . 5 8 3 3 7 .   [ 2 7 ]   G .   B i r d   a n d   M .   E.   P o l i v o d a ,   B a c k p r o p a g a t i o n   t h r o u g h   t i me  f o r   n e t w o r k w i t h   l o n g - t e r d e p e n d e n c i e s,”   a r Xi v : 2 1 0 3 . 1 5 5 8 9   p p .   1 9 ,   Ju n .   2 0 2 5 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS          Ya ss in e   Aita m a r           is  a   P h . D .   stu d e n i n   c o m p u ter  sc ien c e   a th e   M o h a m m a d i a   S c h o o o f   En g in e e rs,   Un i v e rsity   M o h a m e d   i n   Ra b a t,   M o r o c c o .   He   h o l d a   m a ste r’s  d e g re e   in   c o m p u tati o n a p h y sic s,  wh ich   h e   o b tai n e d   in   2 0 1 9   fro m   th e   F a c u lt y   o S c ien c e   Ra b a t .   He   is   a   m e m b e o th e   S m a rt  Co m m u n ica ti o n Re se a rc h   Tea m   (ERS C).   His  re se a r c h   fo c u se o n   th e   in ters e c ti o n   o in tell ig e n se n so rs  a n d   m a c h in e   lea rn in g He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il :   y a ss in e a it a m a r@re se a rc h . e m i. a c . m a .         J a m a El  Ab b a d         is  a   F u l M o h a m m a d ia  S c h o o o En g i n e e rs,  S c h o o o S c ien c e ,   Co m p u ti n g   a n d   E n g i n e e rin g   Tec h n o lo g ies ,   M o h a m m e d   Un iv e r sity ,   i n   Ra b a t ,   M o ro c c o .   His   is  e d u c a ti o n a c o o r d i n a to o th e   El e c tri c a En g i n e e rin g   De p a rt m e n t .   He   o b tai n e d   h is  firs t   p o stg ra d u a te  c e rti fica te  fr o m   t h e   sa m e   S c h o o i n   1 9 8 9   t h e n   h e   r e c e iv e d   h is   P h . D.   d e g re e   i n   M o b i le  Ra d i o   Tele c o m m u n ica ti o n in   c o ll a b o ra ti o n   with   th e   M o n tefio re   In sti tu te  o Li e g e   i n   Be lg iu m .   He   is  a   m e m b e o th e   S m a rt  Co m m u n ica ti o n   S y ste m Tea m   (ERS C)  a n d   S m a rt   S y ste m Ce n t e r.   His  c u rre n re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   m o b il e   c o m m u n ica ti o n   ra d io   4   a n d   5 G   c h a n n e m o d if ica ti o n   a n d   c h a ra c teriz a ti o n ,   wire les c o g n i ti v e   n e t wo rk a n d   wire les se n so rs   a n d   n e tw o rk s.  He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il jam a l. e lab b a d i@e m i. u m 5 . a c . m a .             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.