CN108490854A - 一种多方向组织工程多孔材料灌注中的控制*** - Google Patents

Abstract

本发明属于工程材料灌注技术领域，公开了一种多方向组织工程多孔材料灌注中的控制***，所述多方向组织工程多孔材料灌注中的控制***包括：电源模块、视频监控模块、参数检测模块、中央控制模块、无线通信模块、灌注模块、负压模块、计算机、智能移动端、报警模块、回收模块。本发明通过视频监控模块可以实时对灌注整个过程进行影响数据记录，有助于后续灌注的技术分析参考；同时通过参数检测模块和报警模块配合，对灌注设备进行检测，如果灌注设备异常，通过报警模块可以及时发出报警声，提醒工作人员做好防护措施。

Description

一种多方向组织工程多孔材料灌注中的控制***

技术领域

本发明属于工程材料灌注技术领域，尤其涉及一种多方向组织工程多孔材料灌注中的控制***。

背景技术

运用组织工程原理构建仿生性组织工程修复/移植材料进行组织/器官再生修复是目前的研究热点。其基本原理为：首先通过物理、化学、生物等综合技术制备具有结构仿生性的组织工程支架/修复材料，通常为多孔材料；其次将多孔材料浸泡至可促进组织再生的营养物质溶液中，如某些细胞外基质(extracellular matrix,ECM)、神经营养因子、药物或干细胞的溶液或混合溶液，使组织工程多孔材料获得生物活性仿生性；最后将所获仿生性组织工程材料植入到缺损/损伤组织部位进行组织修复，或将所获仿生性组织工程材料种植目标细胞后，在体外进行细胞培养一定时间后再植入到缺损/损伤组织部位。然而，现有材料灌注控制***不能实时记录灌注过程数据，影响灌注技术分析；同时如果灌注设备故障不能及时报警，影响灌注的正常进行。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有材料灌注控制***不能实时记录灌注过程数据，影响灌注技术分析；同时如果灌注设备故障不能及时报警，影响灌注的正常进行。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种多方向组织工程多孔材料灌注中的控制***。

本发明是这样实现的，一种多方向组织工程多孔材料灌注中的控制***包括：

电源模块，与中央控制模块连接，用于给灌注相关设备进行供电；

视频监控模块，与中央控制模块连接，用于通过安装的摄像头对灌注过程进行实时监控录像；

参数检测模块，与中央控制模块连接，用于检测灌注设备工作状态参数，并发送给中央控制模块。

中央控制模块，与电源模块、视频监控模块、参数检测模块、无线通信模块、灌注模块、负压模块、报警模块、回收模块连接，用于对参数检测模块、视频监控模块获取的数据进行分析处理，同时调度各个模块进行正常工作；

所述中央控制模块的数据聚合方法，具体包括：

步骤一、部署无线传感器节点：在面积为S＝W×L的检测区域内，将无线传感器节点部署在检测区域，基站部署在检测区域外，基站用于接收和处理整个无线传感网络收集到的数据信息；

步骤二、选择簇头：将整个检测区域按网格进行均匀划分，使每个网格的大小形状相同，在每个网格中选择位置距离网格中心最近的传感器节点作为簇头，检测区域按照方形网格均匀划分，选取方格中距离中心最近的节点作为簇头；

步骤三、分簇：簇头选择完成后，簇头广播Cluster{ID，N，Hop}信息，其中，ID为节点的编号，N为Cluster信息转发的跳数，且N的初值为0，Hop为***设定的跳数；处于簇头附近的邻居节点收到Cluster信息后N增加1再转发这一信息，直到N＝Hop就不再转发Cluster信息；簇头的邻居节点转发Cluster信息后再向将Cluster信息转发给自己的邻居节点，然后发送一个反馈信息Join{ID，N，E_ir，d_ij，k_i}给将Cluster信息转发给自己的节点，最终将Join信息转发给簇头表示自己加入该簇，其中，E_ir表示该节点此时的剩余能量，d_ij表示两节点间的距离，k_i表示该节点能够监测得到的数据包的大小；如果一个节点收到了多个Cluster信息，节点就选择N值小的加入该簇，若N相等节点就随便选择一个簇并加入到该簇；如果节点没有收到Cluster信息，则节点发送Help信息，加入离自己最近的一个簇；

其中，得到每个节点初始的剩余能量E_ir后，就可以通过LEACH能耗模型来估算节点能量的剩余值，例如进行了M轮后，一轮为传感器节点得到监测数据然后将数据逐层上传，最终将数据传输给基站的这一过程为一轮，节点的剩余能量可以估算为：E＝E_ir-M(E_tx+E_rx)＝E_ir-M(2kE_elec+kε_{free-space-amp}d²)，E_ir即为节点反馈给簇头的剩余能量，LEACH能耗模型是LEACH协议提出的传感器在发送和接收数据时能量消耗的消耗模型，具体表达形式为：

E_rx(k)＝E_re-elec(k)＝kE_elec；

其中，E_elec表示无线收发电路能耗，ε_{free-space-amp}和ε_two-way-amp分别表示自由空间模型和多路消耗模型的放大器能耗，d₀是常数，d是通信节点相隔距离，k为要发送或接收的数据位数，E_tx(k,d)和E_rx(k)分别表示传感器发送和接收数据时的能耗；通过LEACH能耗模型即可得到节点的剩余能量；

步骤四、簇内节点构成简单图模型：通过步骤三得到簇内所有节点在簇内所处的位置，将每个节点当做图的一个顶点，每两个相邻节点间用边相连接；

步骤五、簇内权值的计算：通过步骤三，簇头获取簇内成员节点的E_ir、d_ij和k_i，计算相邻两节点i，j之间的权值，权值的计算公式为：

W_ij＝a₁(E_ir+E_jr)+a₂d_ij+a₃(k_i+k_j)

其中，E_jr、k_j分别表示节点j的剩余能量和节点j能够监测得的数据的大小，且a₁+a₂+a₃＝1，这样***就可以根据***对E_ir、d_ij或k_i所要求的比重不同调整a_i的值而得到满足不同需要的权值；

步骤六、簇内节点构建最小生成树：根据步骤四得到的簇内节点构成的简单图模型和步骤五得到的权值，根据Prim最小生成树算法的定义构建簇内节点最小生成树；

步骤七、簇内数据聚合：簇内节点的最小生成树构造完成后，传感器节点开始正常工作，从最低一级传感器节点开始，将收集的数据传给父节点，父节点将自己收集的数据和子节点传来的数据聚合后再传给自己的父节点，最终将聚合数据传输给簇头；

其中，父节点为在最小生成树中按照数据的传输方向汇聚数据的节点称为父节点，将数据传输给父节点的节点为子节点；

步骤八、簇头权值的计算：通过步骤三分簇完成后，簇头获得整个簇内节点的位置、节点剩余能量和传感器节点可能监测得到数据的大小信息，其中E_cir＝E_1r+E_2r+…+E_ir表示整个簇的剩余能量值，K_ci表示簇头聚合的数据大小，D_ij表示相邻簇头间的距离，对相邻两簇头i，j之间权值进行计算，权值的公式定义为：

W_ij＝b₁(E_cir+E_cjr)+b₂D_ij+b₃(K_ci+K_cj)

其中，E_cjr和K_cj分别表示簇头j的剩余能量值和簇头j聚合的数据大小，且b₁+b₂+b₃＝1，***根据***对E_cir、D_ij或K_ci要求的比重不同调整b_i的值而得到满足不同需要的权值；

步骤九、簇头节点构成简单图模型：将每个簇头当做图的一个顶点，相邻簇头之间用边相连接，每条边的权值由步骤八中的权值计算公式得到；

步骤十、簇头节点构建最小生成树：由步骤八给出的簇头节点构成的简单图模型后，根据Prim最小生成树算法的定义来构建最小生成树；

步骤十一、簇头数据聚合：簇头节点的最小生成树构造完成后，从最低一级簇头开始，将收集的数据传给父节点，父节点将自己聚合的数据和子节点传来的数据聚合后再传给自己的父节点，最终将聚合数据传输给基站；

步骤十二、均衡节点能耗：为了平衡节点能量的消耗，防止节点过快死亡，维持簇正常运行，每进行M轮以后，就重新选择簇头，然后重新进行前面的步骤，其中，节点的能耗可由LEACH能耗模型进行估算；

步骤十三、簇的维持：簇内节点死亡后，就可能会造成簇内的最小生成树路径失效，所以在节点即将死亡前，节点发送一个Die信息给簇头，表示自己即将死亡，簇头接收这一信息后，簇头就开始对簇内节点重新构建最小生成树；

无线通信模块，与中央控制模块连接，与计算机和智能移动端无线连接，用于将中央控制模块的操作控制信息通过无线形式发送给计算机和智能移动端；实现远程管控操作；

所述无线通信模块多网关终端快速漫游方法MAP节点普通数据包劫持转发机制的具体步骤如下：

步骤一，MAP节点收到单播数据包后，提取处数据包的源mac地址，然后查询本地转换表判断源mac地址是否在表中，在本地转换表中，则说明是本节点连接的客户端发送的数据包，进入步骤二；否则，节点只是转发该数据包，不进行处理；

步骤二，根据源mac地址查找到对应的本地转换表条目后，提取出本地转换表中的标志域flags，与L2P_NCL_CLIENT_WIFI进行按位&运算，结果为1，则说明数据包由wifi客户端发出，进入步骤三；否则，不进行处理；

步骤三，提取出数据包的IP层头部，然后获取目的IP地址，目的IP是10或192网段的，则说明数据包是发往网内的，不进行处理；否则进入步骤四；

步骤四，获取当前MAP节点所选MPP的mac地址，与数据包目的mac地址进行比较，相同，则说明数据包是发往当前MAP所选MPP节点的，不进行任何处理；不同，则将数据包的目的mac地址修改成当前MAP节点所选MPP节点的mac地址，进入步骤五；

步骤五，将数据包目的mac地址修改后，根据新的目的mac地址查找最佳下一跳节点，然后添加L2P协议定义的单播数据包头并调用l2p_transmit_skb_to_initi函数发送到MAP节点所选MPP节点去，并由该MPP节点转发出去；

灌注模块，与中央控制模块连接，用于对灌注腔进行材料灌注操作；

负压模块，与中央控制模块连接，用于通过蠕动泵进行负压操作；

报警模块，与中央控制模块连接，用于通过报警器对检测数据异常进行及时报警；

回收模块，与中央控制模块连接，用于通过回收瓶对使用过的原料进行回收。

进一步，所述无线通信模块信号传输方法如下：

首先，获取原始信号；

其次，根据终端使用数量确定出的权重可变斜对角矩阵，对原始信号进行编码，得到待传输编码信号；

然后，将待传输编码信号通过目标信道向信号接收端进行传输；

最后，利用根据与目标信道相关的信息获取情况确定出的解扰矩阵，对信号接收端接收到的信号进行解扰处理。

本发明的优点及积极效果为：本发明通过视频监控模块可以实时对灌注整个过程进行影响数据记录，有助于后续灌注的技术分析参考；同时通过参数检测模块和报警模块配合，对灌注设备进行检测，如果灌注设备异常，通过报警模块可以及时发出报警声，提醒工作人员做好防护措施；同时通过无线通信模块在向接收端发送信号之前，先利用根据终端使用数量确定出的权重可变斜对角矩阵对原始信号进行编码，这样可以有效地减少编码过程中所需要的计算量，也有利于减少后续进行解扰处理时的计算量，由此可实现进一步降低通信成本以及通信时间的目的。

附图说明

图1是本发明实施例提供的多方向组织工程多孔材料灌注中的控制***结构框图。

图中：1、电源模块；2、视频监控模块；3、参数检测模块；4、中央控制模块；5、无线通信模块；6、灌注模块；7、负压模块；8、计算机；9、智能移动端；10、报警模块；11、回收模块。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明提供的多方向组织工程多孔材料灌注中的控制***包括：电源模块1、视频监控模块2、参数检测模块3、中央控制模块4、无线通信模块5、灌注模块6、负压模块7、计算机8、智能移动端9、报警模块10、回收模块11。

电源模块1，与中央控制模块4连接，用于给灌注相关设备进行供电；

视频监控模块2，与中央控制模块4连接，用于通过安装的摄像头对灌注过程进行实时监控录像；

参数检测模块3，与中央控制模块4连接，用于检测灌注设备工作状态参数，并发送给中央控制模块4。

中央控制模块4，与电源模块1、视频监控模块2、参数检测模块3、无线通信模块5、灌注模块6、负压模块7、报警模块10、回收模块11连接，用于对参数检测模块3、视频监控模块2获取的数据进行分析处理，同时调度各个模块进行正常工作；

无线通信模块5，与中央控制模块4连接，与计算机8和智能移动端9无线连接，用于将中央控制模块4的操作控制信息通过无线形式发送给计算机8和智能移动端9；实现远程管控操作；

灌注模块6，与中央控制模块4连接，用于对灌注腔进行材料灌注操作；

负压模块7，与中央控制模块4连接，用于通过蠕动泵进行负压操作；

报警模块10，与中央控制模块4连接，用于通过报警器对检测数据异常进行及时报警；

回收模块11，与中央控制模块4连接，用于通过回收瓶对使用过的原料进行回收。

所述中央控制模块的数据聚合方法，具体包括：

步骤一、部署无线传感器节点：在面积为S＝W×L的检测区域内，将无线传感器节点部署在检测区域，基站部署在检测区域外，基站用于接收和处理整个无线传感网络收集到的数据信息；

步骤二、选择簇头：将整个检测区域按网格进行均匀划分，使每个网格的大小形状相同，在每个网格中选择位置距离网格中心最近的传感器节点作为簇头，检测区域按照方形网格均匀划分，选取方格中距离中心最近的节点作为簇头；

步骤三、分簇：簇头选择完成后，簇头广播Cluster{ID，N，Hop}信息，其中，ID为节点的编号，N为Cluster信息转发的跳数，且N的初值为0，Hop为***设定的跳数；处于簇头附近的邻居节点收到Cluster信息后N增加1再转发这一信息，直到N＝Hop就不再转发Cluster信息；簇头的邻居节点转发Cluster信息后再向将Cluster信息转发给自己的邻居节点，然后发送一个反馈信息Join{ID，N，E_ir，d_ij，k_i}给将Cluster信息转发给自己的节点，最终将Join信息转发给簇头表示自己加入该簇，其中，E_ir表示该节点此时的剩余能量，d_ij表示两节点间的距离，k_i表示该节点能够监测得到的数据包的大小；如果一个节点收到了多个Cluster信息，节点就选择N值小的加入该簇，若N相等节点就随便选择一个簇并加入到该簇；如果节点没有收到Cluster信息，则节点发送Help信息，加入离自己最近的一个簇；

其中，得到每个节点初始的剩余能量E_ir后，就可以通过LEACH能耗模型来估算节点能量的剩余值，例如进行了M轮后，一轮为传感器节点得到监测数据然后将数据逐层上传，最终将数据传输给基站的这一过程为一轮，节点的剩余能量可以估算为：E＝E_ir-M(E_tx+E_rx)＝E_ir-M(2kE_elec+kε_{free-space-amp}d²)，E_ir即为节点反馈给簇头的剩余能量，LEACH能耗模型是LEACH协议提出的传感器在发送和接收数据时能量消耗的消耗模型，具体表达形式为：

E_rx(k)＝E_re-elec(k)＝kE_elec；

其中，E_elec表示无线收发电路能耗，ε_{free-space-amp}和ε_two-way-amp分别表示自由空间模型和多路消耗模型的放大器能耗，d₀是常数，d是通信节点相隔距离，k为要发送或接收的数据位数，E_tx(k,d)和E_rx(k)分别表示传感器发送和接收数据时的能耗；通过LEACH能耗模型即可得到节点的剩余能量；

步骤四、簇内节点构成简单图模型：通过步骤三得到簇内所有节点在簇内所处的位置，将每个节点当做图的一个顶点，每两个相邻节点间用边相连接；

步骤五、簇内权值的计算：通过步骤三，簇头获取簇内成员节点的E_ir、d_ij和k_i，计算相邻两节点i，j之间的权值，权值的计算公式为：

W_ij＝a₁(E_ir+E_jr)+a₂d_ij+a₃(k_i+k_j)

其中，E_jr、k_j分别表示节点j的剩余能量和节点j能够监测得的数据的大小，且a₁+a₂+a₃＝1，这样***就可以根据***对E_ir、d_ij或k_i所要求的比重不同调整a_i的值而得到满足不同需要的权值；

步骤六、簇内节点构建最小生成树：根据步骤四得到的簇内节点构成的简单图模型和步骤五得到的权值，根据Prim最小生成树算法的定义构建簇内节点最小生成树；

步骤七、簇内数据聚合：簇内节点的最小生成树构造完成后，传感器节点开始正常工作，从最低一级传感器节点开始，将收集的数据传给父节点，父节点将自己收集的数据和子节点传来的数据聚合后再传给自己的父节点，最终将聚合数据传输给簇头；

其中，父节点为在最小生成树中按照数据的传输方向汇聚数据的节点称为父节点，将数据传输给父节点的节点为子节点；

步骤八、簇头权值的计算：通过步骤三分簇完成后，簇头获得整个簇内节点的位置、节点剩余能量和传感器节点可能监测得到数据的大小信息，其中E_cir＝E_1r+E_2r+…+E_ir表示整个簇的剩余能量值，K_ci表示簇头聚合的数据大小，D_ij表示相邻簇头间的距离，对相邻两簇头i，j之间权值进行计算，权值的公式定义为：

W_ij＝b₁(E_cir+E_cjr)+b₂D_ij+b₃(K_ci+K_cj)

其中，E_cjr和K_cj分别表示簇头j的剩余能量值和簇头j聚合的数据大小，且b₁+b₂+b₃＝1，***根据***对E_cir、D_ij或K_ci要求的比重不同调整b_i的值而得到满足不同需要的权值；

步骤九、簇头节点构成简单图模型：将每个簇头当做图的一个顶点，相邻簇头之间用边相连接，每条边的权值由步骤八中的权值计算公式得到；

步骤十、簇头节点构建最小生成树：由步骤八给出的簇头节点构成的简单图模型后，根据Prim最小生成树算法的定义来构建最小生成树；

步骤十一、簇头数据聚合：簇头节点的最小生成树构造完成后，从最低一级簇头开始，将收集的数据传给父节点，父节点将自己聚合的数据和子节点传来的数据聚合后再传给自己的父节点，最终将聚合数据传输给基站；

步骤十二、均衡节点能耗：为了平衡节点能量的消耗，防止节点过快死亡，维持簇正常运行，每进行M轮以后，就重新选择簇头，然后重新进行前面的步骤，其中，节点的能耗可由LEACH能耗模型进行估算；

步骤十三、簇的维持：簇内节点死亡后，就可能会造成簇内的最小生成树路径失效，所以在节点即将死亡前，节点发送一个Die信息给簇头，表示自己即将死亡，簇头接收这一信息后，簇头就开始对簇内节点重新构建最小生成树；

所述无线通信模块多网关终端快速漫游方法MAP节点普通数据包劫持转发机制的具体步骤如下：

步骤一，MAP节点收到单播数据包后，提取处数据包的源mac地址，然后查询本地转换表判断源mac地址是否在表中，在本地转换表中，则说明是本节点连接的客户端发送的数据包，进入步骤二；否则，节点只是转发该数据包，不进行处理；

步骤二，根据源mac地址查找到对应的本地转换表条目后，提取出本地转换表中的标志域flags，与L2P_NCL_CLIENT_WIFI进行按位&运算，结果为1，则说明数据包由wifi客户端发出，进入步骤三；否则，不进行处理；

步骤三，提取出数据包的IP层头部，然后获取目的IP地址，目的IP是10或192网段的，则说明数据包是发往网内的，不进行处理；否则进入步骤四；

步骤四，获取当前MAP节点所选MPP的mac地址，与数据包目的mac地址进行比较，相同，则说明数据包是发往当前MAP所选MPP节点的，不进行任何处理；不同，则将数据包的目的mac地址修改成当前MAP节点所选MPP节点的mac地址，进入步骤五；

步骤五，将数据包目的mac地址修改后，根据新的目的mac地址查找最佳下一跳节点，然后添加L2P协议定义的单播数据包头并调用l2p_transmit_skb_to_initi函数发送到MAP节点所选MPP节点去，并由该MPP节点转发出去；

本发明提供的无线通信模块5信号传输方法如下：

首先，获取原始信号；

其次，根据终端使用数量确定出的权重可变斜对角矩阵，对原始信号进行编码，得到待传输编码信号；

然后，将待传输编码信号通过目标信道向信号接收端进行传输；

最后，利用根据与目标信道相关的信息获取情况确定出的解扰矩阵，对信号接收端接收到的信号进行解扰处理。

本发明使用时，电源模块1给灌注相关设备进行供电；启动视频监控模块2对灌注过程进行实时监控录像；通过参数检测模块3检测灌注设备工作状态参数，并发送给中央控制模块进行分析处理；如果数据异常，调度报警模块10进行及时报警；计算机8和智能移动端9通过无线通信模块5对中央控制模块4进行远程操作控制，启动灌注模块6灌注腔进行材料灌注操作；通过负压模块7负压操作；最后，通过回收模块11对使用过的原料进行回收。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种多方向组织工程多孔材料灌注中的控制***，其特征在于，所述多方向组织工程多孔材料灌注中的控制***包括：

电源模块，与中央控制模块连接，用于给灌注相关设备进行供电；

视频监控模块，与中央控制模块连接，用于通过安装的摄像头对灌注过程进行实时监控录像；

参数检测模块，与中央控制模块连接，用于检测灌注设备工作状态参数，并发送给中央控制模块。

中央控制模块，与电源模块、视频监控模块、参数检测模块、无线通信模块、灌注模块、负压模块、报警模块、回收模块连接，用于对参数检测模块、视频监控模块获取的数据进行分析处理，同时调度各个模块进行正常工作；

所述中央控制模块的数据聚合方法，具体包括：

步骤一、部署无线传感器节点：在面积为S＝W×L的检测区域内，将无线传感器节点部署在检测区域，基站部署在检测区域外，基站用于接收和处理整个无线传感网络收集到的数据信息；

步骤二、选择簇头：将整个检测区域按网格进行均匀划分，使每个网格的大小形状相同，在每个网格中选择位置距离网格中心最近的传感器节点作为簇头，检测区域按照方形网格均匀划分，选取方格中距离中心最近的节点作为簇头；

步骤三、分簇：簇头选择完成后，簇头广播Cluster{ID，N，Hop}信息，其中，ID为节点的编号，N为Cluster信息转发的跳数，且N的初值为0，Hop为***设定的跳数；处于簇头附近的邻居节点收到Cluster信息后N增加1再转发这一信息，直到N＝Hop就不再转发Cluster信息；簇头的邻居节点转发Cluster信息后再向将Cluster信息转发给自己的邻居节点，然后发送一个反馈信息Join{ID，N，E_ir，d_ij，k_i}给将Cluster信息转发给自己的节点，最终将Join信息转发给簇头表示自己加入该簇，其中，E_ir表示该节点此时的剩余能量，d_ij表示两节点间的距离，k_i表示该节点能够监测得到的数据包的大小；如果一个节点收到了多个Cluster信息，节点就选择N值小的加入该簇，若N相等节点就随便选择一个簇并加入到该簇；如果节点没有收到Cluster信息，则节点发送Help信息，加入离自己最近的一个簇；

其中，得到每个节点初始的剩余能量E_ir后，就可以通过LEACH能耗模型来估算节点能量的剩余值，例如进行了M轮后，一轮为传感器节点得到监测数据然后将数据逐层上传，最终将数据传输给基站的这一过程为一轮，节点的剩余能量可以估算为：E＝E_ir-M(E_tx+E_rx)＝E_ir-M(2kE_elec+kε_{free-space-amp}d²)，E_ir即为节点反馈给簇头的剩余能量，LEACH能耗模型是LEACH协议提出的传感器在发送和接收数据时能量消耗的消耗模型，具体表达形式为：

E_rx(k)＝E_re-elec(k)＝kE_elec；

其中，E_elec表示无线收发电路能耗，ε_{free-space-amp}和ε_two-way-amp分别表示自由空间模型和多路消耗模型的放大器能耗，d₀是常数，d是通信节点相隔距离，k为要发送或接收的数据位数，E_tx(k,d)和E_rx(k)分别表示传感器发送和接收数据时的能耗；通过LEACH能耗模型即可得到节点的剩余能量；

步骤四、簇内节点构成简单图模型：通过步骤三得到簇内所有节点在簇内所处的位置，将每个节点当做图的一个顶点，每两个相邻节点间用边相连接；

步骤五、簇内权值的计算：通过步骤三，簇头获取簇内成员节点的E_ir、d_ij和k_i，计算相邻两节点i，j之间的权值，权值的计算公式为：

W_ij＝a₁(E_ir+E_jr)+a₂d_ij+a₃(k_i+k_j)

其中，E_jr、k_j分别表示节点j的剩余能量和节点j能够监测得的数据的大小，且a₁+a₂+a₃＝1，这样***就可以根据***对E_ir、d_ij或k_i所要求的比重不同调整a_i的值而得到满足不同需要的权值；

步骤六、簇内节点构建最小生成树：根据步骤四得到的簇内节点构成的简单图模型和步骤五得到的权值，根据Prim最小生成树算法的定义构建簇内节点最小生成树；

步骤七、簇内数据聚合：簇内节点的最小生成树构造完成后，传感器节点开始正常工作，从最低一级传感器节点开始，将收集的数据传给父节点，父节点将自己收集的数据和子节点传来的数据聚合后再传给自己的父节点，最终将聚合数据传输给簇头；

其中，父节点为在最小生成树中按照数据的传输方向汇聚数据的节点称为父节点，将数据传输给父节点的节点为子节点；

步骤八、簇头权值的计算：通过步骤三分簇完成后，簇头获得整个簇内节点的位置、节点剩余能量和传感器节点可能监测得到数据的大小信息，其中E_cir＝E_1r+E_2r+…+E_ir表示整个簇的剩余能量值，K_ci表示簇头聚合的数据大小，D_ij表示相邻簇头间的距离，对相邻两簇头i，j之间权值进行计算，权值的公式定义为：

W_ij＝b₁(E_cir+E_cjr)+b₂D_ij+b₃(K_ci+K_cj)

其中，E_cjr和K_cj分别表示簇头j的剩余能量值和簇头j聚合的数据大小，且b₁+b₂+b₃＝1，***根据***对E_cir、D_ij或K_ci要求的比重不同调整b_i的值而得到满足不同需要的权值；

步骤九、簇头节点构成简单图模型：将每个簇头当做图的一个顶点，相邻簇头之间用边相连接，每条边的权值由步骤八中的权值计算公式得到；

步骤十、簇头节点构建最小生成树：由步骤八给出的簇头节点构成的简单图模型后，根据Prim最小生成树算法的定义来构建最小生成树；

步骤十一、簇头数据聚合：簇头节点的最小生成树构造完成后，从最低一级簇头开始，将收集的数据传给父节点，父节点将自己聚合的数据和子节点传来的数据聚合后再传给自己的父节点，最终将聚合数据传输给基站；

步骤十二、均衡节点能耗：为了平衡节点能量的消耗，防止节点过快死亡，维持簇正常运行，每进行M轮以后，就重新选择簇头，然后重新进行前面的步骤，其中，节点的能耗可由LEACH能耗模型进行估算；

步骤十三、簇的维持：簇内节点死亡后，就可能会造成簇内的最小生成树路径失效，所以在节点即将死亡前，节点发送一个Die信息给簇头，表示自己即将死亡，簇头接收这一信息后，簇头就开始对簇内节点重新构建最小生成树；

无线通信模块，与中央控制模块连接，与计算机和智能移动端无线连接，用于将中央控制模块的操作控制信息通过无线形式发送给计算机和智能移动端；实现远程管控操作；

所述无线通信模块多网关终端快速漫游方法MAP节点普通数据包劫持转发机制的具体步骤如下：

步骤一，MAP节点收到单播数据包后，提取处数据包的源mac地址，然后查询本地转换表判断源mac地址是否在表中，在本地转换表中，则说明是本节点连接的客户端发送的数据包，进入步骤二；否则，节点只是转发该数据包，不进行处理；

步骤二，根据源mac地址查找到对应的本地转换表条目后，提取出本地转换表中的标志域flags，与L2P_NCL_CLIENT_WIFI进行按位&运算，结果为1，则说明数据包由wifi客户端发出，进入步骤三；否则，不进行处理；

步骤三，提取出数据包的IP层头部，然后获取目的IP地址，目的IP是10或192网段的，则说明数据包是发往网内的，不进行处理；否则进入步骤四；

步骤四，获取当前MAP节点所选MPP的mac地址，与数据包目的mac地址进行比较，相同，则说明数据包是发往当前MAP所选MPP节点的，不进行任何处理；不同，则将数据包的目的mac地址修改成当前MAP节点所选MPP节点的mac地址，进入步骤五；

步骤五，将数据包目的mac地址修改后，根据新的目的mac地址查找最佳下一跳节点，然后添加L2P协议定义的单播数据包头并调用l2p_transmit_skb_to_initi函数发送到MAP节点所选MPP节点去，并由该MPP节点转发出去；

灌注模块，与中央控制模块连接，用于对灌注腔进行材料灌注操作；

负压模块，与中央控制模块连接，用于通过蠕动泵进行负压操作；

报警模块，与中央控制模块连接，用于通过报警器对检测数据异常进行及时报警；

回收模块，与中央控制模块连接，用于通过回收瓶对使用过的原料进行回收。

2.如权利要求1所述多方向组织工程多孔材料灌注中的控制***，其特征在于，所述无线通信模块信号传输方法如下：

首先，获取原始信号；

其次，根据终端使用数量确定出的权重可变斜对角矩阵，对原始信号进行编码，得到待传输编码信号；

然后，将待传输编码信号通过目标信道向信号接收端进行传输；

最后，利用根据与目标信道相关的信息获取情况确定出的解扰矩阵，对信号接收端接收到的信号进行解扰处理。