CN109407733B - 一种实时智能的医药储存环境监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实时智能的医药储存环境监测系统，包括传感器感知子系统、计算机分析终端、环境调节设备；所述传感器感知子系统负责采集环境数据并将环境数据发送至该计算机分析终端；所述计算机分析终端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设备的运行，以调节医药储存区域内的环境。

Description

一种实时智能的医药储存环境监测系统

技术领域

本发明涉及医疗监测领域，具体涉及一种实时智能的医药储存环境监测系统。

背景技术

医药储存环境的把控，例如储存温度、湿度等，关乎到医药的寿命与安全。

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。

发明内容

针对上述问题，本发明基于无线传感器网络技术，提供一种一种实时智能的医药储存环境监测系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种实时智能的医药储存环境监测系统，包括传感器感知子系统、计算机分析终端、环境调节设备；所述传感器感知子系统包括汇聚节点和多个部署于医药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计算机分析终端通信连接，以将接收的环境数据发送至该计算机分析终端；所述计算机分析终端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设备的运行，以调节医药储存区域内的环境。

网络初始化时，传感器节点之间通过信息交互获取邻居节点信息，构建邻居节点集，其中所述邻居节点为位于传感器节点的通信范围内的其他传感器节点；在环境数据传输阶段，传感器节点根据自身的当前剩余能量选择直接或者间接发送的方式，将所采集的环境数据发送至汇聚节点。

优选地，所述环境调节设备包括温度调节模块、湿度调节模块，所述计算机分析终端包括存储器、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，实现了对医药储存环境的监测，并能够根据监测到的环境数据，自动控制环境调节设备的运行，实现了医药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实时智能的医药储存环境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计算机分析终端的结构示意框图。

附图标记：

传感器感知子系统1、计算机分析终端2、环境调节设备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实时智能的医药储存环境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实时智能的医药储存环境监测系统，该系统包括传感器感知子系统1、计算机分析终端2、环境调节设备3。

所述传感器感知子系统1包括汇聚节点和多个部署于医药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计算机分析终端2通信连接，以将接收的环境数据发送至该计算机分析终端2。

所述计算机分析终端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设备3的运行，以调节医药储存区域内的环境。

网络初始化时，传感器节点之间通过信息交互获取邻居节点信息，构建邻居节点集，其中所述邻居节点为位于传感器节点的通信范围内的其他传感器节点；在环境数据传输阶段，传感器节点根据自身的当前剩余能量选择直接或者间接发送的方式，将所采集的环境数据发送至汇聚节点。

在一种能够实现的方式中，该环境调节设备3包括温度调节模块、湿度调节模块，如图2所示，计算机分析终端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，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：当计算机分析终端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，该环境调节设备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。根据环境调节设备3中模块的增加，所述的计算机分析终端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，实现了对医药储存环境的监测，并能够根据监测到的环境数据，自动控制环境调节设备3的运行，实现了医药储存区域内的环境的智能控制。

在一种能够实现的方式中，所述传感器节点根据自身的当前剩余能量选择直接或者间接发送的方式，具体为：

(1)传感器节点按照设定的第一周期周期性地判断自身的当前剩余能量是否满足下列能量条件：

式中，Z_i为传感器节点i的当前剩余能量，Z_i0为传感器节点i的初始能量，Y(i，O)为传感器节点i到汇聚节点的距离，X_i为传感器节点i的当前通信距离，q为预设的基于能量的衰减因子，q的取值范围为[0.8，0.9]；

(2)若传感器节点的当前剩余能量满足能量条件，传感器节点直接将采集的环境数据发送至汇聚节点；若传感器节点的当前剩余能量不满足能量条件，传感器节点在其邻居节点集中选择一个邻居节点作为下一跳节点，将所述采集的环境数据发送至下一跳节点。

本实施例根据传感器节点的通信距离和到汇聚节点的距离创新性地设置了能量条件，传感器节点根据自身的当前剩余能量是否满足能量条件，来选择直接或者间接发送的方式，将所采集的环境数据发送至汇聚节点，有利于提高传感器节点间路由的灵活性，降低传感器节点的能量消耗，延长传感器节点的工作时间，提高环境数据传输至汇聚节点的稳定性。

在一个实施例中，传感器节点在其邻居节点集中选择一个邻居节点作为下一跳节点，包括：

(1)传感器节点将相对于其距离汇聚节点更近的邻居节点作为候选节点，构建候选节点集，并为每个候选节点分配初始优先级；

(2)传感器节点按照设定的第二周期周期性地获取其候选节点集中各候选节点的信息，并根据该信息更新各候选节点的优先级：

式中，Z_ij0为传感器节点i的候选节点j的初始优先级，Z_ij为传感器节点i的候选节点j的当前优先级，h为预设的优先级更新系数，h的取值范围为[0.8，0.9]；W_i为传感器节点i的邻居节点数量，W_j为所述候选节点j的邻居节点数，W_i∩W_j为传感器节点i与候选节点j所拥有的共同邻居节点的数量，y_j为所述候选节点j的当前缓存空间，Y_j为所述候选节点j的初始缓存空间，Z_j为所述候选节点j的当前剩余能量，Z_j0为所述候选节点j的初始能量，v₁为预设的基于社会相似度的权重系数，v₂为预设的基于剩余资源比的权重系数，r₁、r₂为资源比率的权重因子，它是根据节点对当前资源的使用状态，满足r₁+r₂＝1；

(3)传感器节点在候选节点集中选择当前优先级最大的候选节点作为下一跳节点。

其中，传感器节点按照下列公式分配初始优先级：

式中，Z_ij0为传感器节点i的候选节点j的初始优先级，Y(i，j)为传感器节点i到候选节点j的距离，Y(j，X)为所述候选节点j到汇聚节点的距离，Y(i，a)为传感器节点i到其第a个候选节点的距离，Y(a，X)为所述第a个候选节点到汇聚节点的距离，n_i为传感器节点i的候选节点集中的候选节点数量。

本实施例创新性地设定了优先级的指标，传感器节点将相对于其距离汇聚节点更近的邻居节点作为候选节点，构建候选节点集，并为每个候选节点分配初始的优先级，并进行定期的优先级更新，在需要选择下一跳节点时，传感器节点在候选节点集中选择当前优先级最大的候选节点作为下一跳节点。

本实施例相应地设计了优先级的更新公式，根据该优先级的计算公式可知，当前剩余能量越大的、剩余缓存空间更多的、共有的邻居节点更少的候选节点具有更大的优先级。通过本实施例方式来选择下一跳节点，实现了下一跳节点的更新，有利于保障环境数据的可靠转发，平衡各下一跳节点的能耗和负载，进一步有利于延长无线传感器网络的寿命。

在一个实施例中，传感器节点每次更新候选节点的优先级时，判断各候选节点是否满足下列中继条件，若不满足，传感器节点将该候选节点从候选节点集中剔除：

式中，Z_ij(t)为传感器节点i当前次即t次更新的候选节点j的优先级，Z_ij(t-1)为，传感器节点i前一次次即t-1次更新的候选节点j的优先级，Z_ij0为传感器节点i的候选节点j的初始优先级，Z_ia0为传感器节点i的第a个候选节点的初始优先级，n_i为传感器节点i的候选节点集中的候选节点数量，k为预设的调节系数，k的取值范围为[1.1，1.2]。

本实施例设定了中继条件，传感器节点每次更新候选节点的优先级时，判断各候选节点是否满足下列中继条件，若不满足，传感器节点将该候选节点从候选节点集中剔除，有利于使得当前剩余能量和/或当前缓存空间过小的候选节点市区充当下一跳节点的资格，进而有利于提高选择下一跳节点的效率，节省选择下一跳节点的能耗，提高环境数据传输的效率。

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。

Claims (4)

1.一种实时智能的医药储存环境监测系统，其特征是，包括传感器感知子系统、计算机分析终端、环境调节设备；所述传感器感知子系统包括汇聚节点和多个部署于医药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计算机分析终端通信连接，以将接收的环境数据发送至该计算机分析终端；所述计算机分析终端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设备的运行，以调节医药储存区域内的环境；网络初始化时，传感器节点之间通过信息交互获取邻居节点信息，构建邻居节点集，其中所述邻居节点为位于传感器节点的通信范围内的其他传感器节点；在环境数据传输阶段，传感器节点根据自身的当前剩余能量选择直接或者间接发送的方式，将所采集的环境数据发送至汇聚节点；所述传感器节点根据自身的当前剩余能量选择直接或者间接发送的方式，具体为：

(1)传感器节点按照设定的第一周期周期性地判断自身的当前剩余能量是否满足下列能量条件：

式中，Z_i为传感器节点i的当前剩余能量，Z_i0为传感器节点i的初始能量，Y(i,O)为传感器节点i到汇聚节点的距离，X_i为传感器节点i的当前通信距离，q为预设的基于能量的衰减因子，q的取值范围为[0.8,0.9]；

(2)若传感器节点的当前剩余能量满足能量条件，传感器节点直接将采集的环境数据发送至汇聚节点；若传感器节点的当前剩余能量不满足能量条件，传感器节点在其邻居节点集中选择一个邻居节点作为下一跳节点，将所述采集的环境数据发送至下一跳节点；传感器节点在其邻居节点集中选择一个邻居节点作为下一跳节点，包括：

(1)传感器节点将相对于其距离汇聚节点更近的邻居节点作为候选节点，构建候选节点集，并为每个候选节点分配初始优先级；

(2)传感器节点按照设定的第二周期周期性地获取其候选节点集中各候选节点的信息，并根据该信息更新各候选节点的优先级：

式中，Z_ij0为传感器节点i的候选节点j的初始优先级，Z_ij为传感器节点i的候选节点j的当前优先级，h为预设的优先级更新系数，h的取值范围为[0.8,0.9]；W_i为传感器节点i的邻居节点数量，W_j为所述候选节点j的邻居节点数，W_i∩W_j为传感器节点i与候选节点j所拥有的共同邻居节点的数量，y_j为所述候选节点j的当前缓存空间，Y_j为所述候选节点j的初始缓存空间，Z_j为所述候选节点j的当前剩余能量，Z_j0为所述候选节点j的初始能量，v₁为预设的基于社会相似度的权重系数，v₂为预设的基于剩余资源比的权重系数，r₁、r₂为资源比率的权重因子，它是根据节点对当前资源的使用状态，满足r₁+r₂＝1；

(3)传感器节点在候选节点集中选择当前优先级最大的候选节点作为下一跳节点。

2.根据权利要求1所述的一种实时智能的医药储存环境监测系统，其特征是，所述环境调节设备包括温度调节模块、湿度调节模块，所述计算机分析终端包括存储器、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。

3.根据权利要求2所述的一种实时智能的医药储存环境监测系统，其特征是，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，而第一控制器与各温度调节单元通信连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种实时智能的医药储存环境监测系统，其特征是，所述传感器节点包括温度传感器、湿度传感器。

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