本发明涉及医疗监测领域，具体涉及医疗环境智能控制系统。
背景技术：
无线传感器网络是一种特殊的无线自组织网络，由大量的传感器，感知、采集、处理和传输网络覆盖区域内的信息，并发送给网络所有者。它不需要很高的传输带宽，只需较低的传输时延以及低功率消耗，网络中节点众多，分布广泛，能够满足各种小型化低成本设备(如温度调节装置、照明控制器、环境检测传感器等)的无线联网要求，能广泛地应用于工业、农业、医疗和日常生活中。
在医院病房，由于病人的防疫系统较弱，在较差的环境中，极易引起疾病的加重与传染，因此需要对医疗病房进行实时监测与调控。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供医疗环境智能控制系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了医疗环境智能控制系统，包括依次通信连接的无线传感器网络监测子系统、基站设备和环境控制子系统；所述无线传感器网络监测子系统包括多个部署于预设医疗病房监测区域内的传感器节点，传感器节点被配置为对预设医疗病房监测区域的环境进行监测，传感器节点采集的环境参数最终传送到基站设备，进而由基站设备将接收到的环境参数传送到环境控制子系统；所述环境控制子系统包括数据处理装置和控制装置，所述控制装置与多个环境调控设备连接，所述数据处理装置被配置为对所有环境参数进行分析，当环境参数超出预设的阈值范围时输出相应的控制指令至所述控制装置；所述控制装置根据所述控制指令控制对应的环境调控设备运行。
优选地，所述环境调控设备包括空调、空气净化器、离子雾化机。
优选地，所述控制装置包括多个控制单元，每个控制单元连接一个环境调控设备。
本发明的有益效果为：以无线传感器网络技术为基础，实现了对医疗病房环境的实时监测与智能调控，有利于防止病房内病人的疾病的加重与传染。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1本发明一个示例性实施例的系统结构示意框图；
图2是本发明一个示例性实施例的环境控制子系统的结构示意框图。
附图标记：
无线传感器网络监测子系统1、基站设备2、环境控制子系统3、数据处理装置10、控制装置20。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1、图2，本实施例提供了医疗环境智能控制系统，包括依次通信连接的无线传感器网络监测子系统1、基站设备2和环境控制子系统3；所述无线传感器网络监测子系统1包括多个部署于预设医疗病房监测区域内的传感器节点，传感器节点被配置为对预设医疗病房监测区域的环境进行监测，传感器节点采集的环境参数最终传送到基站设备，进而由基站设备2将接收到的环境参数传送到环境控制子系统3；所述环境控制子系统3包括数据处理装置10和控制装置20，所述控制装置20与多个环境调控设备连接，所述数据处理装置10被配置为对所有环境参数进行分析，当环境参数超出预设的阈值范围时输出相应的控制指令至所述控制装置20；所述控制装置20根据所述控制指令控制对应的环境调控设备运行。
在一种能够实现的方式中，所述环境调控设备包括空调、空气净化器、离子雾化机。
在一种能够实现的方式中，所述控制装置20包括多个控制单元，每个控制单元连接一个环境调控设备。在另一个实施例中，所述控制装置20多个控制单元，每个控制单元连接多个环境调控设备。
本发明上述实施例以无线传感器网络技术为基础，实现了对医疗病房环境的实时监测与智能调控，有利于防止病房内病人的疾病的加重与传染。
在一种能够实现的方式中，多个传感器节点在网络拓扑构建阶段通过分簇路由协议完成分簇，每个分簇设有一个簇头，所述基站设备2从多个簇头中选出一个第一中转节点，每个簇头选择簇内的一个传感器节点作为第二中转节点；在数据传输阶段，每个分簇内的传感器节点在第二中转节点、对应簇头之间选择距离最近的作为目的节点，将采集的环境参数发送至目的节点；若目的节点与所述第一中转节点距离较近，所述目的节点将收集的环境参数发送至第一中转节点，若目的节点与所述基站设备2距离较近，所述目的节点则直接将接收的环境参数发送至该基站设备2。
其中，所述第一中转节点接收的环境参数量达到其缓存极限时，第一中转节点将接收的所有环境参数汇总发送至所述基站设备2。
其中，网络中各传感器节点的初始能量不相同，其中各传感器节点的能量分布在[q0,(1+d)q0]范围内，q0为网络中初始能量值最小的传感器节点的初始能量，(1+d)q0为网络中初始能量值最大的传感器节点的初始能量。
本实施例创新性地设置了第一中转节点、第二中转节点，通过该设置，避免了簇内所有传感器节点直接将环境参数发送至对应簇头，也避免了所有簇头直接将环境参数发送至基站设备2，从而减少了通信开销，降低数据拥塞程度。
在一种能够实现的方式中，所述基站设备2从多个簇头中选出一个第一中转节点，包括：
(1)基站设备2向每个簇头广播选举消息，收到选举消息的簇头将自身的位置和当前剩余能量信息发送至基站设备2，基站设备2根据位置信息统计位于各簇头通信范围内的簇头数量，并根据该簇头数量由多到少的顺序对各簇头进行排序，形成簇头列表；设位于各簇头通信范围内的簇头数量中的最大值为nmax、最小值为nmin，基站设备2从所述簇头列表中选择簇头数量大于
(2)基站设备2按照下列公式计算各备选节点的权值，将权值最大的备选节点作为第一中转节点，并广播至各簇头：
式中，wi为簇头i的权值，qi为簇头i的当前剩余能量，li,o为簇头i与基站设备2的距离，lj,o为第j个簇头与基站设备2的距离，+为网络中的簇头数量；f1、f2为预设的权重系数。
本实施例设置了第一中转节点的确定机制，该机制中通过挑选邻居簇头数量较多的簇头作为备选节点，有利于保障较多的簇头能够与第一中转节点通信，从而充分发挥第一中转节点的功效，避免因其余簇头与第一中转节点皆相距较远而带来无谓的能量消耗。
本实施例进一步设置了备选节点的权值计算公式，根据该计算公式确定各备选节点的权值，并选择权值最大的备选节点作为第一中转节点，使得选出的第一中转节点有足够的能量处理环境参数收集任务，并进一步降低第一中转节点与基站设备2之间的通信开销。
在一种能够实现的方式中，所述每个簇头选择簇内的一个传感器节点作为第二中转节点，包括：
(1)簇头比较其与第一中转节点、基站设备2的距离，在第一中转节点和基站设备2中确定距离最近节点，并将所述距离最近节点的身份信息和位置信息广播至簇内各传感器节点；
(2)簇内各传感器节点计算自身的优势值，并将优势值反馈至对应的簇头；
(3)簇头根据簇内各传感器节点的优势值计算优势值平均值，将优势值大于该优势值平均值的传感器节点作为候选节点，并构建候选节点列表；
(4)簇头在候选节点列表中选择当前剩余能量最大的候选节点作为第二中转节点。
其中，设定优势值的计算公式为：
式中，eia为簇头i所在簇内的传感器节点a的优势值，li,a为簇头i与传感器节点a的距离，la,o′为传感器节点6与簇头i确定的距离最近节点的距离，li,o′为簇头i与其确定的距离最近节点的距离，d为设定的距离权重系数，d∈(0,1)；4ia为位于传感器节点a通信范围内的传感器节点个数，ki为簇头i的簇内传感器节点个数，y1、y2为预设的权重系数，且y1+y2＝1。
本实施例提出了第二中转节点的选择机制，其中创新性地设定了传感器节点优势值的计算公式，该计算公式使得与距离最近节点相距较近的、节点度数较大的传感器节点具有更大的概率，以当选候选节点。
本实施例中，簇头只在构建的候选节点列表中选取第二中转节点，有利于保障选出的第二中转节点能够有效承担环境参数收集的任务，并且有利于降低环境参数收集、以及将环境参数传输至距离最近节点的能耗。
在一种能够实现的方式中，簇头按照预设的轮换周期对第二中转节点进行更新，以完成第二中转节点的轮换，具体为：簇头计算候选节点列表中各候选节点的选择概率；簇头将选择概率最大的候选节点作为新的第二中转节点，并广播至簇内各传感器节点，先前的第二中转节点则成为普通的传感器节点。
其中，所述选择概率的计算公式为：
式中，hb为候选节点b的选择概率，qb为候选节点b的当前剩余能量，qb0为候选节点b的初始能量，(1+d)q0为网络中初始能量值最大的传感器节点的初始能量，gb为所述候选节点b到目前为止充当第二中转节点的次数，gmax为预设的次数阈值，c为预设的衰减因子，用于表示充当第二中转节点次数对选择概率的影响程度。
本实施例在此提出了第二中转节点的轮换机制，其中将能量、充当第二中转节点次数作为选择概率计算的标准，创新性地设定了选择概率的计算公式。通过定期将选择概率最大的候选节点作为新的第二中转节点，避免了因多次将同一候选节点作为第二中转节点而使得第二中转节点的能量快速消耗，有利于均衡各备选节点的能量消耗，进而提高环境参数采集和传输的可靠性。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。