CN108362335A - 一种基于wsn的中药柜监测系统及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于WSN的中药柜监测系统及监测方法，该系统包括：布置在中药柜上的至少一个节点簇、监控主机和手持终端；节点簇包括布置在单个中药柜抽屉里的若干个传感器节点和与多个中药柜抽屉相对应的一个汇聚节点；汇聚节点获取相对应的若干个传感器节点采集的监测数据；汇聚节点分别与监控主机和所述手持终端通信连接；所述监控主机和手持终端用于查看中药柜抽屉的监测信息以及用于发送命令给所述汇聚节点；所述监控主机还用于将接收所述汇聚节点发送的数据进行存储。本系统通过传感器节点采集信号、汇聚节点将信号转换为监测数据发送给监控主机和手持终端，方便用户对中药柜中药物存储环境、药量实时监控随时查看，实现智能化管理。

Description

一种基于WSN的中药柜监测系统及监测方法

技术领域

本发明涉及监测技术领域，特别涉及一种基于WSN的中药柜监测系统及监测方法。

背景技术

中医中药在中国经过几千年的临床实践，证实了其无论是在治病、防病，还是在养生上，都是有效可行的。中医在亚洲、欧洲、美洲等都有广阔的市场，如：在日本从事汉方医学为主的人员有15000人左右,汉方医学专业研究机构10多个。在英国，每年中医药费用多达9000万英镑。在美国，有规模较大的中医学校20多所。中医的发展对中药的需求量日渐增多。

但中草药在储藏和保管的过程中存在着虫蛀、变色、发霉、自燃等主要问题。温度、湿度、氧气等是使中草药色泽改变，霉变的主要因素。当药房内温度持续增高时，被积压的中草药会发生焦化及燃烧现象。

药房中中草药存在的问题，必须引起足够的重视。因此，如何实现中草药的科学存储，科学管理、提高中草药质量，使药材发挥良好的治疗效果，是同行业人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种基于WSN的中药柜监测系统及监测方法，该系统通过传感器节点采集监测数据、汇聚节点将监测数据发送给监控主机和手持终端，方便用户对中药柜中药物存储环境、药量实时监控随时查看，实现智能化管理。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种基于WSN的中药柜监测系统，包括：布置在中药柜上的至少一个节点簇、监控主机和手持终端；

所述节点簇包括布置在单个中药柜抽屉里的若干个传感器节点和与多个中药柜抽屉相对应的一个汇聚节点；所述汇聚节点获取相对应的若干个传感器节点采集的监测数据；

所述汇聚节点分别与所述监控主机和所述手持终端通信连接；所述监控主机和所述手持终端用于查看中药柜抽屉的监测信息以及用于发送命令给所述汇聚节点；所述监控主机还用于将接收所述汇聚节点发送的数据进行存储。

进一步地，所述传感器节点，包括：安装在所述中药柜抽屉内部的温湿度传感器、可燃气体检测传感器和红外对射模块；

所述汇聚节点包括：安装在相对应的多个抽屉当中任意一个抽屉中的控制模块和与控制模块连接的无线传输模块；

所述控制模块分别连接所述温湿度传感器、可燃气体检测传感器和红外对射模块；所述控制模块获取所述温湿度传感器、可燃气体检测传感器和红外对射模块发送的相应信号、转换为相应的监测数据，并通过所述无线传输模块发送给监控主机和/或手持终端。

进一步地，所述红外对射模块包括分别安装在所述抽屉内侧面上相对应的红外发射管和接收管；且所述红外发射管和接收管分别与相对应的所述控制模块连接。

进一步地，每个中药柜抽屉外部设有警示模块和用于显示监测信息的显示模块；

所述警示模块和显示模块连接相对应的所述控制模块。

进一步地，所述监控主机存储每个中药抽屉中存放药物的生产日期和保质期数据；

当所述保质期与当前日期相差预设天数时，所述监控主机发送提醒信息给相应的控制模块；

根据所述提醒信息所述控制模块控制相对应的显示模块显示提示信息，警示模块发出声光提醒。

进一步地，所述无线传输模块为以下一种：

蓝牙模块、WIFI模块、ZigBee模块和移动网络模块。

进一步地，所述中药柜抽屉的两端分别具有拉手。

第二发明，本发明实施例还提供一种基于WSN的中药柜监测方法，所述方法使用如上述实施例任一项所述的基于WSN的中药柜监测系统，实现对中药柜抽屉的中药物存储环境、剩余药量实时监控。

本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的基于WSN的中药柜监测系统，包括：布置在中药柜上的至少一个节点簇、监控主机和手持终端；所述节点簇包括布置在单个中药柜抽屉里的若干个传感器节点和与多个中药柜抽屉相对应的一个汇聚节点；所述汇聚节点获取相对应的若干个传感器节点采集的监测数据；所述汇聚节点分别与所述监控主机和所述手持终端通信连接；所述监控主机和所述手持终端用于查看中药柜抽屉的监测信息以及用于发送命令给所述汇聚节点；所述监控主机还用于将接收所述汇聚节点发送的数据进行存储。本系统通过传感器节点采集信号，汇聚节点将信号转换为监测数据发送给监控主机和手持终端，方便用户对中药柜中药物存储环境、药量实时监控随时查看，实现智能化管理。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例提供的基于WSN的中药柜监测系统示意图；

图2为本发明实施例提供的中药柜结构示意图；

图3为本发明实施例提供的基于WSN的中药柜监测控制原理结构框图；

图4为本发明实施例提供控制模块工作原理流程图；

其中：1-节点簇，2-监控主机，3-手持终端，4-拉手，11-传感器节点，12-汇聚节点，111-温湿度传感器，112-可燃气体检测传感器，113-红外对射模块，1131-红外发射管，1132- 接收管，121-控制模块，122-无线传输模块，114-警示模块，115-显示模块。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参照图1所示，本发明实施例提供的基于无线传感器网络(Wireless SensorNetwork， WSN)的中药柜监测系统，包括：布置在中药柜上的至少一个节点簇1、监控主机2和手持终端3。

其中：每个节点簇1包括布置在单个中药柜抽屉里的若干个传感器节点11和与多个中药柜抽屉相对应的一个汇聚节点12；汇聚节点12获取相对应的若干个传感器节点11采集的信号，将其转换为监测数据，汇聚节点12分别与监控主机2和手持终端3通信连接；监控主机2和手持终端3用于查看中药柜抽屉的监测数据以及用于发送命令给相对应的汇聚节点12；监控主机2还用于将接收汇聚节点12发送的数据进行存储；进一步地，可以为了通讯距离的需要，网络中可以存在一定数量的中继节点。

参照图1所示，传感器节点部署在中药柜抽屉内，完成中药柜抽屉内环境参数监测，每个传感器节点都可以具有数据转发双重功能，另外每个传感器节点考虑到抽屉安装方便性可实行电池供电，当然也可以统一布线采用室内电源，通过合适的电源适配器供电即可。传感器节点首先采集自身抽屉内的环境参数，通过单跳或以相邻节点接力传送的方式将数据传送到汇聚节点，然后汇聚节点通过有线或无线传输方式传送到监控主机，或通过无线传输方式与手持终端通信；管理的工作人员可随时查看监控主机、了解中药柜抽屉内环境的监测数据，并且还可以设定环境异常的预警值，在环境参数异常时监控主机会有提醒信息，也可将声光报警的命令发送给汇聚节点。

本系统通过部署在中药柜每个抽屉内多个传感器节点采集信号，汇聚节点将信号转换为监测数据发送给监控主机和手持终端，方便用户对中药柜抽屉内中药物存储环境、药量实时监控随时查看，实现智能化管理。

进一步地，参照图2所示，为中药柜整体示意图，上述传感器节点分别为安装在中药柜抽屉内部的温湿度传感器111、可燃气体检测传感器112和红外对射模块113；其中红外对射模块113包括安装在抽屉内侧面上相对应的红外发射管1131和接收管1132；

比如可采用dh11温湿度传感器，是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。其精度湿度+-5％RH，温度+-2℃，量程湿度20-90％RH，温度0～50℃。温湿度传感器检测中药柜抽屉内环境温度，避免温度过高引起药物变色、自燃；还检测中药柜抽屉内环境湿度，避免湿度过高引起霉变等。

为避免药物自燃，比如采用MQ9可燃气体检测传感器，对一氧化碳、甲烷和液化石油气非常敏感。

比如可以在药柜前后和/或两侧分别安装红外线发射管1131和接收管1132，用于获取抽屉内药物的剩余量。

其中汇聚节点12对应多个抽屉中的若干传感器节点11，汇聚节点12包括控制模块121 和与控制模块连接的无线传输模块122，控制模块121为单片机，比如采用80C51单片机，其具有如乘(MUL)、除(DIV)、减(SUBB)、比较(CMP)、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和5个中断源。比如汇聚节点对应一组4个抽屉内部的所有传感器节点，其中80C51单片机和无线传输模块安装在其中一个抽屉内，且80C51单片机分别连接这4个抽屉内的dh11温湿度传感器、MQ9可燃气体传感器和红外对射模块。在具体实施时，可根据单片机上的串口数量连接相应数量的传感器节点。

本实施例中，参照图3所示，控制模块121将温湿度传感器111、可燃气体检测传感器112和红外对射模块113获取信号转换为监测数据，通过无线传输模块122发送给监控主机 2和/或手持终端3。可实现用户实时了解中药柜抽屉内温度、湿度、是否存在可燃气体以及药物剩余量等数据。当超过预警值时，用户通过采取相应措施，比如降低温度、湿度；打开抽屉扩散可燃气体，或是当药物量过少时及时补充药物等。

进一步地，参照图2-3所示，上述中药柜抽屉外部设有警示模块114和用于显示监测信息的显示模块115，其分别连接相对应的控制模块121。

其中警示模块114比如为设置在抽屉外部的LED灯和蜂鸣器，显示模块115比如为液晶显示屏。上述无线传输模块122可以是蓝牙模块、WIFI模块、ZigBee模块和移动网络模块；其中移动网络模块比如为GSM或GPRS等。

进一步地，上述中药柜的抽屉不同于现有技术中的中草药柜抽屉，该中药柜抽屉相对于现有技术中的普通药柜，参照图2所示，抽屉整体深度变浅，整体长度变长，抽屉可前后拉动，前后分别具有拉手4，方便从抽屉前方打开取药，从抽屉后方打开添加药，避免现有技术中药柜从抽屉上方加药，使抽屉下方药物存放时间过长，导致过期。

下面通过一个完整的实施例对本发明提供的基于WSN的中药柜监测系统进行说明。

在使用过程中，当新药物需要添加到中药柜抽屉中时，在监控主机的数据库中进行登记，比如通过开发的友好添加药品界面，连接数据库(比如MYSQL、SQLServer、ORACLE、ACCESS等)，将所添加药物存放的抽屉编号、生产日期和保质期数据，一同录入；并可对该药物存放环境的参数设定预警值。当该药物的保质期与当前日期相差预设天数时(比如3天)，监控主机发送提醒信息给相应的单片机，单片机根据上述提醒信息所对应的抽屉，控制该抽屉相对应的LED灯闪烁、蜂鸣器发出警报，以及液晶显示屏显示提醒信息。

本发明提供的基于WSN的中药柜监测系统，可实现如下功能：

(1)在中药柜抽屉内前后和/或两侧分别安装红外线发射管和接收管，监测药物的剩余量，将采集的数据发送给控制模块比如单片机，单片机根据预警值判断是否需要添加药物，若需要，则控制相应抽屉的LED灯闪烁并通过无线传输模块，比如蓝牙模块发送提醒信息至监控主机或手持终端；

(2)每个抽屉内部装有温湿度传感器，随时检测抽屉内温湿度，若温湿度不适宜，则相应指示灯闪烁并通过比如蓝牙模块发送信息至监控主机或手持终端；

(3)每个抽屉内部装有可燃气体检测传感器，若检测到可燃气体，则蜂鸣器报警并发送信息至监控主机或手机；

(4)每种药物的生产时间和保质期写入监控主机的数据库，当药物临近保质期，监控主机发送提醒信息给相应的控制模块比如单片机，单片机控制相应的指示灯闪烁；并且监控主机上也会有提醒信息。

中药柜的各项信息可以通过蓝牙模块发送至监控主机，手持终端用户可通过比如手机蓝牙连接查看药柜情况；中药柜的温湿度、药物剩余情况可实时显示在中药柜抽屉外部显示屏上。

参照图4所示，为控制模块工作原理流程图：

S401、开始；

S402、初始化通信串口；

S403、打开定时器中断；

S404、获取传感器节点信号；

S405、判断抽屉内温湿度是否大于预警值、判断抽屉内药物是否为空，判断抽屉内可燃气体量是否超标；是则执行S406，否则执行S407；

S406、当温湿度大于预警值或是抽屉为空时LED灯闪烁、当可燃气体量超标则蜂鸣器发出声响警报；

S407、LED灯熄灭；

S408、发送数据给监控主机或手持终端；

S409、接收监控主机发送的执行命令；

S410、判断接收监控主机或手持终端发的的执行命令是否为F(比如为停止发送数据的指令)；是则执行S411，否则执行S404；

S411、结束。

本发明实施例提供的基于WSN的中药柜监测系统，本系统通过传感器节点采集信号、汇聚节点将信号转换为监测数据发送给监控主机和手持终端，方便用户对中药柜中药物存储环境、药量实时监控随时查看，实现智能化管理。

本发明实施例还提供了一种基于WSN的中药柜监测方法，该方法使用本发明实施例提供的上述基于WSN的中药柜监测系统对中药柜抽屉的中药物存储环境、剩余药量实时监控随时查看，实现智能化管理。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了上述基于WSN的中药柜监测方法，由于该方法所解决问题的原理与基于WSN的中药柜监测系统相似，因此该方法的实施可以参见前述系统的实施，重复之处不再赘述。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和 /或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种基于WSN的中药柜监测系统，其特征在于，包括：布置在中药柜上的至少一个节点簇、监控主机和手持终端；

所述节点簇包括布置在单个中药柜抽屉里的若干个传感器节点和与多个中药柜抽屉相对应的一个汇聚节点；所述汇聚节点获取相对应的若干个传感器节点采集的监测数据；

所述汇聚节点分别与所述监控主机和所述手持终端通信连接；所述监控主机和所述手持终端用于查看中药柜抽屉的监测信息以及用于发送命令给所述汇聚节点；所述监控主机还用于将接收所述汇聚节点发送的数据进行存储。

2.如权利要求1所述的一种基于WSN的中药柜监测系统，其特征在于，所述传感器节点，包括：安装在所述中药柜抽屉内部的温湿度传感器、可燃气体检测传感器和红外对射模块；

所述汇聚节点包括：安装在相对应的多个抽屉当中任意一个抽屉中的控制模块和与控制模块连接的无线传输模块；

所述控制模块分别连接所述温湿度传感器、可燃气体检测传感器和红外对射模块；所述控制模块获取所述温湿度传感器、可燃气体检测传感器和红外对射模块发送的相应信号、转换为相应的监测数据，并通过所述无线传输模块发送给监控主机和/或手持终端。

3.如权利要求2所述的一种基于WSN的中药柜监测系统，其特征在于，所述红外对射模块包括分别安装在所述抽屉内侧面上相对应的红外发射管和接收管；且所述红外发射管和接收管分别与相对应的所述控制模块连接。

4.如权利要求2所述的一种基于WSN的中药柜监测系统，其特征在于，每个中药柜抽屉外部设有警示模块和用于显示监测信息的显示模块；

所述警示模块和显示模块连接相对应的所述控制模块。

5.如权利要求4所述的一种基于WSN的中药柜监测系统，其特征在于，所述监控主机存储每个中药抽屉中存放药物的生产日期和保质期数据；

当所述保质期与当前日期相差预设天数时，所述监控主机发送提醒信息给相应的控制模块；

根据所述提醒信息所述控制模块控制相对应的显示模块显示提示信息，警示模块发出声光提醒。

6.如权利要求2所述的一种基于WSN的中药柜监测系统，其特征在于，所述无线传输模块为以下一种：

蓝牙模块、WIFI模块、ZigBee模块和移动网络模块。

7.如权利要求1所述的一种基于WSN的中药柜监测系统，其特征在于，所述中药柜抽屉的两端分别具有拉手。

8.一种基于WSN的中药柜监测方法，其特征在于，所述方法使用如权利要求1-7任一项所述的基于WSN的中药柜监测系统，实现对中药柜抽屉的中药物存储环境、剩余药量实时监控。