[发明专利]基于物联网的仓库智能监测系统

权利要求书

1.基于物联网的仓库智能监测系统，其特征是，包括：

环境监测模块，用于监测仓库环境，采集仓库环境数据并发送至监控中心；

监控中心，用于显示仓库环境数据，以及将仓库环境数据与对应的预设环境阈值进行比较，在仓库环境数据超过对应的预设环境阈值时进行报警；

人脸识别模块，用于对要进入仓库大门的人员进行人脸信息比对识别，当人脸信息符合时，输出开启信号至自动开启模块和红外探测模块；

自动开启模块，用于当接收到开启信号时开启大门；

红外探测模块，用于当接收到开启信号时开始探测人体红外线信息，当红外探测模块探测不到人体红外线信息时，输出关闭信号至自动关闭模块；

自动关闭模块，用于当接收到关闭信号时关闭仓库大门；

所述环境监测模块包括汇聚节点和部署在仓库各处的多个传感器节点；传感器节点采集仓库环境数据，汇聚节点汇聚各传感器节点的仓库环境数据，并发送至监控中心；汇聚节点和多个传感器节点通过自组织形成无线传感器网络，网络初始化后，根据分簇路由算法将传感器节点分为多个簇，其中每个簇包括一个簇头，簇头用于收集簇内各传感器节点采集的仓库环境数据，并将收集的仓库环境数据传送至汇聚节点；所述的分簇路由算法，包括：

(1)汇聚节点向网络各传感器节点发送分簇指令，所述分簇指令包括状态值阈值Ψ_m；

(2)各传感器节点接收到分簇指令后计算自己的状态值，若传感器节点的状态值大于状态值阈值Ψ_m，则该传感器节点成为备选簇头；

(3)成为备选簇头的传感器节点向邻居节点广播簇头竞选消息，并启动计时器；若备选簇头在计时器结束前接收到其余备选簇头广播的簇头竞选消息，比较状态值，状态值最大的备选簇头当选为簇头，其余状态值较小的备选簇头退出簇头竞选；若备选簇头在计时器结束前未接收到其余备选簇头广播的簇头竞选消息，则当选为簇头；

(4)未当选簇头的传感器节点作为成员节点，并加入到距离最近的簇头，进而完成分簇；

其中，Ψ_m由下列公式确定：

式中，N为网络中已部署的传感器节点个数，W_h为传感器节点的通信距离，其中每个传感器节点具有相同的通信范围；Y为监测区域的面积，Z_min为预设的成为簇头的最低能量值，Z₁为传感器节点用于通信的每单位时间内的能量消耗，Z₂为传感器节点用于感知和计算的每单位时间内的能耗，Z₁、Z₂的值为固定设定值，b₁、b₂为预设的权重系数；

其中，传感器节点的状态值由下列公式确定：

式中，Ψ_i为传感器节点i的状态值，Q_i为传感器节点i的邻居节点个数，Z_i为传感器节点i的当前剩余能量；

完成分簇后，簇头对簇内的各传感器节点进行依次冗余检测，对检测出的冗余节点进行休眠，包括：

(1)簇头根据距离由近到远的顺序对簇内各传感器节点进行排序，构建成员节点列表，设成员节点列表中的传感器节点数量为Q，并初始化参数h＝1；

(2)簇头对成员节点列表中的第h个传感器节点进行冗余检测，若第h个传感器节点满足下列冗余判定公式，则令该第h个传感器节点进入休眠状态，否则对该第h个传感器节点不作处理，执行(3)：

式中，T_h为所述第h个传感器节点的感知区域，h≠j；X₀为所述成员节点列表中的传感器节点集合，X为所述成员节点列表中已休眠的传感器节点集合，(X₀-X)表示所述成员节点列表中除去所述第h个传感器节点外的未休眠传感器节点集合；T_j为所述未休眠传感器节点集合中的第j个传感器节点的感知区域；

(3)令h＝h+1，执行(2)，直至h＝Q；

在仓库环境数据传输阶段，汇聚节点对各簇头定期进行异常检测，并向检测出的异常簇头发送更新指令；接收到该更新指令的簇头在其簇内选择一个传感器节点作为该簇的新簇头，自己则从簇头角色转换为该簇的成员节点角色；

其中选择新簇头时，具体执行：

(1)计算簇内各传感器节点的权值：

式中，G_r表示簇内第r个传感器节点的权值，Q_r为所述第r个传感器节点的邻居节点个数，Z_r为所述第r个传感器节点的当前剩余能量，c_max为预设的更新次数阈值，c_r为所述第r个传感器节点到目前为止担任簇头的次数；

(2)选择权值最大的传感器节点作为该簇的新簇头；

其中，汇聚节点对各簇头进行异常检测，具体为：统计上一个设定周期内接收到的各簇头的数据包数量，根据该数据包数量得到各个簇头的数据传递次数，将数据传递次数大于或等于高频阈值的簇头标记为异常簇头。