一种医疗用品储存环境智能监测系统的制作方法

本发明涉及医疗监测领域，具体涉及一种医疗用品储存环境智能监测系统。

背景技术：

医疗用品储存环境的把控，例如储存温度、湿度等，关乎到医疗用品的寿命与安全。

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。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明基于无线传感器网络技术，提供一种一种医疗用品储存环境智能监测系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种医疗用品储存环境智能监测系统，包括环境感知子系统、数据分析装置、环境调节装置；所述环境感知子系统包括汇聚节点和多个部署于医疗用品储存区域内的传感器节点，传感器节点采集所监测位置的环境数据，并发送至汇聚节点，预先设定各传感器节点的通信距离，网络初始化时，传感器节点通过分簇路由协议分成多个簇，每个簇包括一个簇头以及多个传感器节点；簇头收集簇内各传感器节点采集的环境数据并发送至汇聚节点；所述汇聚节点与所述数据分析装置通信连接，以将接收的环境数据发送至该数据分析装置；所述数据分析装置对环境数据进行分析处理，在环境数据超出预设指标阈值时生成相应的控制指令，并根据控制指令控制环境调节装置的运行，以调节医疗用品储存区域内的环境。

优选地，所述环境调节装置包括温度调节模块、湿度调节模块，所述数据分析装置包括存储器、处理器、第一控制器和第二控制器，其中第一控制器、第二控制器的输入端皆与处理器连接，第一控制器的输出端与温度调节模块连接，第二控制器的输出端与湿度调节模块连接；所述存储器储存有预设指标阈值，存储器与处理器通信连接。其中，所述传感器节点包括温度传感器、湿度传感器。

本发明的有益效果为：以无线传感器网络技术为基础，实现了对医疗用品储存环境的监测，并能够根据监测到的环境数据，自动控制环境调节装置的运行，实现了医疗用品储存区域内的环境的智能控制。

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是本发明一个示例性实施例的一种医疗用品储存环境智能监测系统的结构示意框图；

图2是本发明一个示例性实施例的数据分析装置的结构示意框图。

附图标记：

环境感知子系统1、数据分析装置2、环境调节装置3、存储器10、处理器20、第一控制器30、第二控制器40。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

图1示出了本发明一个示例性实施例的一种医疗用品储存环境智能监测系统的结构示意框图。如图1所示，本实施例提供了一种一种医疗用品储存环境智能监测系统，该系统包括环境感知子系统1、数据分析装置2、环境调节装置3。

所述环境感知子系统1包括汇聚节点和多个部署于医疗用品储存区域内的传感器节点，传感器节点采集所监测位置的环境数据，并发送至汇聚节点；所述汇聚节点与所述数据分析装置2通信连接，以将接收的环境数据发送至该数据分析装置2。

所述数据分析装置2对环境数据进行分析处理，在环境数据超出预设指标阈值时生成相应的控制指令，并根据控制指令控制环境调节装置3的运行，以调节医疗用品储存区域内的环境。

在一种能够实现的方式中，该环境调节装置3包括温度调节模块、湿度调节模块，如图2所示，数据分析装置2包括存储器10、处理器20、第一控制器30和第二控制器40，其中第一控制器30、第二控制器40的输入端皆与处理器20连接，第一控制器30的输出端与温度调节模块连接，第二控制器40的输出端与湿度调节模块连接；所述存储器10储存有预设指标阈值，存储器10与处理器20通信连接。

其中，预先设定各传感器节点的通信距离，网络初始化时，传感器节点通过分簇路由协议分成多个簇，每个簇包括一个簇头以及多个传感器节点；簇头收集簇内各传感器节点采集的环境数据并发送至汇聚节点。

其中，所述传感器节点包括温度传感器、湿度传感器。从而，所述环境数据包括各监测位置的温度数据、湿度数据。在一种实施方式中，该温度调节模块包括多个温度调节单元，其中每个传感器节点所监测位置设置一个温度调节单元，而第一控制器30与各温度调节单元通信连接。同样的，该湿度调节模块可包括多个湿度调节单元，其中每个传感器节点所监测位置设置一个湿度调节单元，而第二控制器40与各湿度调节单元通信连接。

温度的调节方式可为：当数据分析装置2分析环境数据时，某一个监测位置的温度数据超出对应的温度阈值时，处理器20将生成调节温度的控制指令至第一控制器30，该控制指令可包括控制运行的温度调节单元的识别信息、温度调节信息等，从而第一控制器30根据该控制指令控制对应的温度调节单元运行，以使附近的温度符合该温度调节信息。同样地，可设置湿度的调节方式如同上述温度调节的方式。

作为优选，所述温度调节单元为空调设备，所述湿度调节单元为干燥设备。

在另一种能够实现的方式中，可将第一控制器30和第二控制器40整合为同一个控制器，使得温度调节模块与湿度调节模块的运行皆由同一个控制器控制。

在一种能够实现的方式中，该环境调节装置3还可包括其他可用于调节环境的模块，例如亮度调节模块、通风调节模块等。根据环境调节装置3中模块的增加，所述的数据分析装置2可增设第三控制器、第四控制器等。

本发明上述实施例以无线传感器网络技术为基础，实现了对医疗用品储存环境的监测，并能够根据监测到的环境数据，自动控制环境调节装置3的运行，实现了医疗用品储存区域内的环境的智能控制。

在一种能够实现的方式中，所述簇头收集簇内各传感器节点采集的环境数据并发送至汇聚节点，具体包括：初始时簇头通过与其他簇头的信息交互，获取邻居簇头信息，并根据所述邻居簇头信息选取一个邻居簇头作为中继节点；在环境数据传输阶段，簇头根据自身能量计算发送距离并进行定期更新，当簇头到汇聚节点的距离未超过当前的发送距离时，簇头直接将收集的环境数据发送至汇聚节点，当簇头到汇聚节点的距离超过当前的发送距离时，簇头直接将收集的环境数据发送至所选取的中继节点，

其中，所述发送距离的计算公式为：

式中，hi为簇头i的发送距离，wi为簇头i的当前剩余能量，wio为簇头i的初始能量，xi为簇头i的通信距离，d为预设的基于能量的衰减因子，d的取值范围为[0.7,0.8]。

本实施例基于簇头的能量设定了发送距离的计算公式，创新性地为簇头发送环境数据的路由方式选择给出了较好的衡量标准，即当簇头到汇聚节点的距离未超过当前的发送距离时，簇头直接将收集的环境数据发送至汇聚节点，当簇头到汇聚节点的距离超过当前的发送距离时，簇头直接将收集的环境数据发送至所选取的中继节点。簇头基于发送距离选择合适的路由方式，有利于减少簇头发送环境数据的能量消耗，避免簇头因能量快速消耗而失效，保障无线传感器网络中路由的稳定性。

优选地，所述的分簇路由协议为基于leach的路由协议。

在一种能够实现的方式中，所述的根据所述邻居簇头信息选取一个邻居簇头作为中继节点，包括：

(1)簇头将满足备选条件的邻居簇头作为备选中继节点，构建备选中继节点集：

(2)簇头在备选中继节点集中选取距离最近的备选中继节点作为中继节点；

所述备选条件为：

式中，pij表示簇头i对其邻居簇头j的信任度，初始时，簇头对各邻居簇头的信任度皆为1；pil表示簇头i对其第l个邻居簇头的信任度，ni为簇头i的邻居簇头数量，h(i,o)为簇头i到汇聚节点的距离，h(j,o)为所述邻居簇头j到汇聚节点的距离，f[h(i,o)-h(j,o)]为判断取值函数，当h(i,o)-h(j,o)≥0时，f[h(i,o)-h(j,o)]＝1，当h(i,o)-h(j,o)<0时，f[h(i,o)-h(j,o)]＝0。

本实施例基于簇头对其各邻居簇头的信任度情况，选择距离汇聚节点更近的邻居簇头作为备选中继节点，并进一步在备选中继节点集中选择距离最近的备选中继节点作为中继节点，来负责转发簇头所采集的环境数据。本实施例相应地设置了备选中继节点的选取备选条件，为备选中继节点的选取提供了一个合适的标准，一方面保证了环境数据不会向汇聚节点相反的方向传输，另一方面保障了环境数据转发的可靠性。

本实施例通过在备选中继节点集中选取距离最近的备选中继节点作为中继节点，有利于尽可能地节省环境数据转发的能量，降低能量消耗成本。

在一个实施例中，簇头每隔一个时间段δt获取中继节点的能量信息，当中继节点的当前剩余能量低于预设的能量下限时，簇头将该中继节点从备选中继节点集中剔除，并更新备选中继节点集，在更新后的备选中继节点集中选择距离最近的备选中继节点作为新的中继节点。

本实施例进行中继节点的实时更新，有利于均衡各簇头的能耗。

在一种实施方式中，所述更新备选中继节点集，包括：

(1)簇头更新其对当前备选中继节点集中各备选中继节点的信任度：

式中，piv(u+1)表示簇头i在第u+1次更新的对其备选中继节点v的信任度，piv(u)为簇头i在第u次更新的对其备选中继节点v的信任度，wiv为所述备选中继节点v的当前剩余能量，wivo为所述备选中继节点v的初始能量，ri5为所述备选中继节点v的缓存列表中的环境数据包数量，wp为预设的转发一个环境数据包所消耗的能量，wmin为预设的能量下限，e^-z为信任度衰减因子，e为欧拉常数，z∈(0,0.2]；

(2)簇头根据更新的信任度，判断当前备选中继节点集中各备选中继节点是是否满足所述备选条件，将不满足所述备选条件的备选中继节点从当前备选中继节点集中剔除，完成备选中继节点集的更新。

本实施例创新性地设定了信任度的更新公式，该更新公式根据能量以及转发缓存数据可能导致的能量消耗情况来评判备选中继节点相对于簇头的信任度，并基于更新的信任度重新判断当前备选中继节点集中各备选中继节点是否满足备选条件，从而筛除不合适的备选中继节点。

本实施例使得备选中继节点的选取具有一定的鲁棒性，有利于提高相对能量充足、环境数据转发任务量少的邻居簇头成功担任中继节点的概率，从而进一步均衡网络内各簇头的能耗，延长无线传感器网络的寿命。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路、数字信号处理器、数字信号处理设备、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序储存在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机储存介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。储存介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于随机存取存储器、只读内存镜像、带电可擦可编程只读存储器或其他光盘储存、磁盘储存介质或者其他磁储存设备、或者能够用于携带或储存具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。

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。