CN109634325B - 一种实时无线的医药储存环境调控*** - Google Patents
一种实时无线的医药储存环境调控*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种实时无线的医药储存环境调控***，包括传感器网络监测子***、数据分析终端、环境调节终端；所述传感器网络监测子***负责采集环境数据并将环境数据发送至该数据分析终端；所述数据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终端的运行，以调节医药储存区域内的环境。
Description
技术领域
本发明涉及医疗监测领域，具体涉及一种实时无线的医药储存环境调控***。
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，提供一种一种实时无线的医药储存环境调控***。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种实时无线的医药储存环境调控***，包括传感器网络监测子***、数据分析终端、环境调节终端；所述传感器网络监测子***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，以LEACH算法对由汇聚节点和传感器节点构成的无线传感器网络进行分簇，分成的每个簇包括一个簇头；传感器节点采集的环境数据发送至所在簇的簇头，簇头将收集的环境数据发送至汇聚节点；所述汇聚节点与所述数据分析终端通信连接，以将接收的环境数据发送至该数据分析终端；所述数据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终端的运行，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，所述环境调节终端包括温度调节模块、湿度调节模块，所述数据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，自动控制环境调节终端的运行，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无线的医药储存环境调控***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终端的结构示意框图。
附图标记：
传感器网络监测子***1、数据分析终端2、环境调节终端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无线的医药储存环境调控***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无线的医药储存环境调控***，该***包括传感器网络监测子***1、数据分析终端2、环境调节终端3。
所述传感器网络监测子***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，以LEACH算法对由汇聚节点和传感器节点构成的无线传感器网络进行分簇，分成的每个簇包括一个簇头；传感器节点采集的环境数据发送至所在簇的簇头，簇头将收集的环境数据发送至汇聚节点；所述汇聚节点与所述数据分析终端2通信连接，以将接收的环境数据发送至该数据分析终端2。
所述数据分析终端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终端3的运行，以调节医药储存区域内的环境。
在一种能够实现的方式中，该环境调节终端3包括温度调节模块、湿度调节模块，如图2所示，数据分析终端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环境数据、湿度环境数据。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：当数据分析终端2分析环境数据时，某一个监测位置的温度环境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，该环境调节终端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。根据环境调节终端3中模块的增加，所述的数据分析终端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，自动控制环境调节终端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，簇头通过调节自身的发送功率来调节自己的发送距离；初始时簇头判断自身到汇聚节点的距离是否超过自身的最大发送距离，若不超过，簇头将收集的环境数据直接发送至汇聚节点；若超过，簇头选择间接的方式将收集的环境数据发送至汇聚节点，所述间接的方式为：簇头在其通信范围内的簇头即邻居簇头中选择一个距离汇聚节点更近的邻居簇头作为下一跳节点，将所收集的环境数据发送至下一跳节点，包括：
(1)簇头将相对于其距离汇聚节点更近的邻居簇头作为备选节点；构建备选节点集，并为每个备选节点分配初始优先级：
式中，Xij0为簇头i的备选节点j的初始优先级，W(i，j)为簇头i到备选节点j的距离，W(j，O)为所述备选节点j到汇聚节点的距离，W(i，g)为簇头i到其第g个备选节点的距离，W(g，O)为所述第g个备选节点到汇聚节点的距离，ni为簇头i的备选节点集中的备选节点数量；fi为簇头i的邻居簇头数量，fj为所述备选节点j的邻居簇头数，fi∩fj为簇头i与备选节点j所拥有的共同邻居簇头的数量，C1、C2为预设的权重系数，满足C1+C2＝1；
(2)簇头按照设定的第二周期周期性地获取其备选节点集中各备选节点的信息，根据该信息更新各备选节点的优先级，进而在备选节点集中选择当前优先级最大的备选节点作为下一跳节点，其中优先级的更新公式为：
式中，Xij(d)为簇头i的备选节点j在第d次更新的优先级，Xij(d-1)为簇头i的备选节点j在第d-1次更新的优先级，P为预设的衰减系数，P的取值范围为[0.1，0.2]，rj为所述备选节点j的当前缓存空间，Rj为所述备选节点j的初始缓存空间，Sj为所述备选节点j的当前剩余能量，Sj0为所述备选节点j的初始能量，k1、k2为资源比率的权重因子，满足k1+k2＝1。
本实施例创新性地设定了优先级的指标，簇头将相对于其距离汇聚节点更近的邻居簇头作为备选节点，构建备选节点集，并为每个备选节点分配初始优先级，并根据备选节点的资源消耗情况进行定期的优先级更新，在需要选择下一跳节点时，簇头在备选节点集中选择当前优先级最大的备选节点作为下一跳节点。
在一个实施例中，将收集的环境数据直接发送至汇聚节点的簇头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能量条件，若满足，簇头仍直接将收集的环境数据发送至汇聚节点，若不满足，簇头选择间接的方式将收集的环境数据发送至汇聚节点，所述能量条件为：
式中，Si为簇头i的当前剩余能量，Si0为簇头i的初始能量，Smin为预设的能量下限，W(i，O)为簇头i到汇聚节点的距离，Limax为簇头i的最大通信距离，v为预设的基于能量的衰减因子，v的取值范围为[0.85，0.95]。
本实施例中，簇头初始时根据自身到汇聚节点的距离与自身的最大发送距离的比较结果选择合适的方式将收集的环境数据发送至汇聚节点；进一步地，将收集的环境数据直接发送至汇聚节点的簇头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能量条件，根据是否满足能量条件的结果确定发送环境数据至汇聚节点的路由方式。本实施例有利于避免能量低的簇头承担过大的环境数据发送压力，节省能量低的簇头发送环境数据的能耗，延长簇头的工作时间，进一步保障环境数据传输至汇聚节点的可靠性。
本实施例相应地设计了初始优先级的计算公式以及优先级的更新公式，根据该公式可知，位置较优势的、共有的邻居节点更少以及资源消耗较少的备选节点具有更大的优先级。通过本实施例方式来选择簇头的下一跳节点，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，平衡各簇头的能耗和负载，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，簇头每次更新备选节点的优先级后，判断各备选节点是否满足下列中继条件，若不满足，传感器节点将该备选节点从备选节点集中剔除：
式中，Xij(d)为簇头i的备选节点j在第d次更新的优先级，Xij(d-1)为簇头i的备选节点j在第d-1次更新的优先级，Xij0为簇头i的备选节点j的初始优先级，q为预设的衰减阈值系数，q的取值范围为[0.4，0.6]。
本实施例设定了中继条件，簇头簇头每次更新备选节点的优先级后，判断各备选节点是否满足下列中继条件，若不满足，传感器节点将该备选节点从备选节点集中剔除，有利于使得剩余资源较少的备选节点失去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环境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 (5)
1.一种实时无线的医药储存环境调控***，其特征是，包括传感器网络监测子***、数据分析终端、环境调节终端；所述传感器网络监测子***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，以LEACH算法对由汇聚节点和传感器节点构成的无线传感器网络进行分簇，分成的每个簇包括一个簇头；传感器节点采集的环境数据发送至所在簇的簇头，簇头将收集的环境数据发送至汇聚节点；所述汇聚节点与所述数据分析终端通信连接，以将接收的环境数据发送至该数据分析终端；所述数据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终端的运行，以调节医药储存区域内的环境；簇头通过调节自身的发送功率来调节自己的发送距离；初始时簇头判断自身到汇聚节点的距离是否超过自身的最大发送距离，若不超过，簇头将收集的环境数据直接发送至汇聚节点；若超过，簇头选择间接的方式将收集的环境数据发送至汇聚节点，所述间接的方式为：簇头在其通信范围内的簇头即邻居簇头中选择一个距离汇聚节点更近的邻居簇头作为下一跳节点，将所收集的环境数据发送至下一跳节点，包括：
(1)簇头将相对于其距离汇聚节点更近的邻居簇头作为备选节点；构建备选节点集，并为每个备选节点分配初始优先级：
式中，Xij0为簇头i的备选节点j的初始优先级，W(i，j)为簇头i到备选节点j的距离，W(j，O)为所述备选节点j到汇聚节点的距离，W(i，g)为簇头i到其第g个备选节点的距离，W(g，O)为所述第g个备选节点到汇聚节点的距离，ni为簇头i的备选节点集中的备选节点数量；fi为簇头i的邻居簇头数量，fj为所述备选节点j的邻居簇头数，fi∩fj为簇头i与备选节点j所拥有的共同邻居簇头的数量，C1、C2为预设的权重系数，满足C1+C2＝1；
(2)簇头按照设定的第二周期周期性地获取其备选节点集中各备选节点的信息，根据该信息更新各备选节点的优先级，进而在备选节点集中选择当前优先级最大的备选节点作为下一跳节点，其中优先级的更新公式为：
式中，Xij(d)为簇头i的备选节点j在第d次更新的优先级，Xij(d-1)为簇头i的备选节点j在第d-1次更新的优先级，P为预设的衰减系数，P的取值范围为[0.1，0.2]，rj为所述备选节点j的当前缓存空间，Rj为所述备选节点j的初始缓存空间，Sj为所述备选节点j的当前剩余能量，Sj0为所述备选节点j的初始能量，k1、k2为资源比率的权重因子，满足k1+k2＝1；
簇头每次更新备选节点的优先级后，判断各备选节点是否满足下列中继条件，若不满足，传感器节点将该备选节点从备选节点集中剔除：
式中，Xij(d)为簇头i的备选节点j在第d次更新的优先级，Xij(d-1)为簇头i的备选节点j在第d-1次更新的优先级，Xij0为簇头i的备选节点j的初始优先级，q为预设的衰减阈值系数，q的取值范围为[0.4，0.6]。
2.根据权利要求1所述的一种实时无线的医药储存环境调控***，其特征是，将收集的环境数据直接发送至汇聚节点的簇头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能量条件，若满足，簇头仍直接将收集的环境数据发送至汇聚节点，若不满足，簇头选择间接的方式将收集的环境数据发送至汇聚节点，所述能量条件为：
式中，Si为簇头i的当前剩余能量，Si0为簇头i的初始能量，Smin为预设的能量下限，W(i，O)为簇头i到汇聚节点的距离，Limax为簇头i的最大通信距离，v为预设的基于能量的衰减因子，v的取值范围为[0.85，0.95]。
3.根据权利要求1所述的一种实时无线的医药储存环境调控***，其特征是，所述环境调节终端包括温度调节模块、湿度调节模块，所述数据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。
4.根据权利要求3所述的一种实时无线的医药储存环境调控***，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。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种实时无线的医药储存环境调控***，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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Effective date of registration: 20240326 Address after: Room 201, No. 16 Kehui 1st Street, Lianhe Street, Huangpu District, Guangzhou City, Guangdong Province, 510000 Patentee after: Guangzhou guangkang Pharmaceutical Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: Room 2003, 1801, 1804, No.13-1, Hai'an Road, Tianhe District, Guangzhou, Guangdong 510627 Patentee before: HEYU HEALTH TECHNOLOGY CO.,LTD. Country or region before: China |