基于无线传感器网络的博物馆环境监测系统

摘要

本发明公开了一种基于无线传感器网络的博物馆环境监测系统。所述无线传感器网络采用分簇路由协议，在每组簇中，只有簇头节点和部分传感器节点工作，其余节点处于休眠状态，工作的传感器节点事先获取各自通信距离在两跳范围内传感器节点的信息，当某个传感器节点监测到的数据出现异常时，该传感器节点唤醒距自己在两跳范围内的休眠节点。其优点是：基于面向实时监测的无线传感器网络可以保证数据监测的实时性；按博物馆中文物的数量来分簇的方法，可以有效的提高博物馆的安全性；每组簇中的簇头节点的选取依据节点剩余能量和节点距文物的距离共同决定，可以使每组簇对每件文物监测的数据进行及时的处理和传递，且降低了传感器节点的能耗。

主权项

基于无线传感器网络的博物馆环境监测系统，包括无线传感器网络，其特征是：所述无线传感器网络包括传感器节点、汇聚节点、基站、控制中心服务器，所述传感器节点将监测的数据传给汇聚节点，汇聚节点将数据进行汇总和处理后，连接至上层的传输网络传送给基站，基站负责将无线传感器网络和Internet相连，最终通过Internet连接到控制中心服务器；控制中心服务器发出的消息通过Internet，再由Internet链接至无线传感器网络中的基站，基站将信息传给汇聚节点，然后再将信息传递给需要的传感器节点；所述无线传感器网络采用分簇路由协议，在每组簇中，只有簇头节点和部分传感器节点工作，其余节点处于休眠状态，工作的传感器节点事先获取各自通信距离在两跳范围内传感器节点的信息，当某个传感器节点监测到的数据出现异常时，该传感器节点唤醒距自己在两跳范围内的休眠节点；所述簇头节点的选取由簇内传感器节点轮流担任，当选为簇头节点的概率与以下两条原则有关：（1）与传感器节点自身剩余能量正相关；（2）与传感器节点距所监测文物的距离负相关；所述簇头节点对簇内传感器节点进行管理并且要进行数据融合；设在一组簇中，传感器节点的个数为N，设定所有节点当簇头的初始概率均为p0，节点的能量阀值设为E0，λ表示节点超过能量阀值E0的倍数，di表示节点si与所监测文物的距离。则对于传感器节点si当选为簇头的概率为： p ( s i ) = [ ω 1 × N ( 1 + λ i ) N + Σ k = 1 N λ k + ω 2 × 1 e d i ] × p 0 - - - ( * ) 其中w1和w2分别表示能量与距离的加权系数，且满足w1+w2=1；设博物馆中有M件文物，则将传感器节点划分为M个簇；无线传感器网络中选取簇头节点的步骤如下：（1）初始化无线传感器网络中传感器节点的当选概率p0，设定能量阀值E0；（2）计算每个传感器节点超过能量阀值E0的倍数λ以及该传感器节点与所监测文物之间的距离；（3）根据公式*计算簇内每个传感器节点当选为簇头节点的概率，并组成一个集合A={(pi,si)|i=1,...,N}，其中si和pi分别表示簇中第i个节点以及当选概率；（4）找出集合A中当选概率最大的元素(pj,sj)；（5）节点sj公布自己当选为簇头节点的信息；所述传感器节点具有定位模块，并至少带有温度监测模块、湿度监测模块、压力监测模块、位移监测模块、图像监测模块、噪声监测模块之一。