技术领域
[0001] 本
发明涉及冰箱内环境监控技术领域，具体涉及一种新型冰箱内环境洁净度智能指示系统。
背景技术
[0002] 冰箱是现代家居生活必不可少的一件电器，通过冰箱可以冷藏食物，从而起到节约食物的作用，但是由于冰箱的封闭结构，导致内部食物挥发出气味，从而导致不同食物之间的串味，同时长时间的内部空气不流通，导致内部细菌滋生等。
[0003] 因此，如果开发一种智能的冰箱内环境
监控系统，对冰箱内的小环境进行有效的监控，能及时向机主反应冰箱内小环境的大变化，使机主及时获知这一变化，并查找原因，采取必要的措施，使冰箱更好地为人们的生活服务。
发明内容
[0004] 针对上述问题，本发明提供一种新型冰箱内环境洁净度智能指示系统。
[0005] 本发明的目的采用以下技术方案来实现：
[0006] 一种新型冰箱内环境洁净度智能指示系统，包括：冰箱内环境监测子系统，和，与所述冰箱内环境监测子系统通信连接的显示预警子系统；
[0007] 所述冰箱内环境监测子系统，包括：
[0008] 基于无线
传感器网络的第一传感监测装置和第二传感监测装置，其中，所述第一传感监测装置，部署于冰箱保鲜腔室内，其用于感测冰箱保鲜腔室内的第一环境数据，所述第二传感监测装置，部署于冰箱冷藏室内，其用于感测冰箱冷藏室内的第二环境数据；
[0009] 基站设备，用于汇聚第一环境数据和第二环境数据，经压缩处理后转发至
数据处理模
块；
[0010] 以及，数据处理模块，用于根据接收到的数据，对冰箱内各腔室内环境洁净度进行评测；
[0011] 所述显示预警子系统，用于接收所述数据处理模块的评测结果，并予以显示，还用于在所述冰箱内环境洁净度不达标时进行报警。
[0012] 在一种可选的实施方式中，所述第一传感监测装置和第二传感监测装置均包括多个传感器
节点。
[0013] 传感器节点包括：
温度传感器、
湿度传感器、
气体传感器、结冰监测传感器、有害
微生物监测传感器中的一种或者多种。
[0014] 在一种可选的实施方式中，一种新型冰箱内环境洁净度智能指示系统还包括：
压力传感器，通过所述
压力传感器检测冰箱
门是否关好，并发送检测数据至所述显示预警子系统，所述显示预警子系统根据检测数据判断冰箱门是否关好，如果判断结果为冰箱门没关好，则所述显示预警子系统会发出预警信息，直至冰箱门关好。
[0015] 在一种可选的实施方式中，，有害微生物监测传感器包括：大肠杆菌传感器检测单元、芽孢杆菌传感器检测单元、葡萄杆菌传感器检测单元、库克氏菌传感器检测单元、
荧光假单胞菌传感器检测单元和李斯特菌传感器检测单元中的一种或者多种。
[0016] 在一种可选的实施方式中，各传感器节点部署完成后，按照预设的分簇机制构建分簇结构的
无线传感器网络：其中，所述的预设的分簇机制具体为：
[0017] (1)传感器节点部署完成后，传感器节点之间、以及传感器节点与所述基站设备之间进行信息交互，传感器节点计算自身能否成为簇首的适应度值，并传输至所述基站设备；其中，传感器节点i能否成为簇首的适应度值可通过下式计算：
[0018]
[0019] 式中，f(i)为传感器节点i能否成为簇首的适应度值，N为在传感器节点i的通信范围内的传感器节点数，Ri为传感器节点的通信半径，Ci为传感器节点i的中心度系数,其表示在其通信范围内，传感器节点i的重要程度值，其重要程度值越大，代表着其若作为簇首时，所需
能量会越少，ηi为传感器节点i所处环境对其性能的影响程度值， I为冰箱内传感器节点数，κi为传感器节点i所处环境对其数据
感知能力和传输能力的影响系数，Eres(i)为传感器节点i的剩余能量值，di,BS为传感器节点i与基站设备的空间距离；
[0020] (2)所述基站设备接收到各传感器节点传输的适应度值后，按照预设的条件判断传感器节点能否被选为簇首，若满足该条件，则能够被选为簇首；反之，则成为普通节点；
[0021] (3)当选为簇首的传感器节点进行全网广播，未当选为簇首的传感器节点加入与之通信距离最近的簇首中，成为相应的簇首成员，最终实现分簇。
[0022] 本发明的有益效果为：本发明提供了一种新型冰箱内环境洁净度智能指示系统，该系统可以监测冰箱内多种气体，还可以监测冰箱内的温度、湿度、结冰情况，并且也能够监测冰箱内对人体有害的病菌，实现了对冰箱内环境的全方位监控，同时还可以通过显示预警子系统进行显示和报警，从而使用户方便地了解到冰箱内环境实际情况，同时也能够在冰箱内环境洁净度不达标时进行报警，提醒用户及早地采取有效措施，改善冰箱内环境，保障家人健康。
附图说明
[0023] 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。
[0024] 图1是本发明实施例提供的一种新型冰箱内环境洁净度智能指示系统的
框架结构图。
[0025] 附图标记：冰箱内环境监测子系统10、显示预警子系统20、第一传感监测装置11、第二传感监测装置12、基站设备13、数据处理模块14、压力传感器15。
具体实施方式
[0026] 结合以下实施例对本发明作进一步描述。
[0027] 图1示出了一种新型冰箱内环境洁净度智能指示系统，包括：冰箱内环境监测子系统10，和，与所述冰箱内环境监测子系统10通信连接的显示预警子系统20；
[0028] 所述冰箱内环境监测子系统10，包括：
[0029] 基于无线传感器网络的第一传感监测装置11和第二传感监测装置12，其中，所述第一传感监测装置11，部署于冰箱保鲜腔室内，其用于感测冰箱保鲜腔室内的第一环境数据，所述第二传感监测装置12，部署于冰箱冷藏室内，其用于感测冰箱冷藏室内的第二环境数据；
[0030] 基站设备13，用于汇聚第一环境数据和第二环境数据，经压缩处理后转发至数据处理模块14；
[0031] 以及，数据处理模块14，用于根据接收到的数据，对冰箱内各腔室内环境洁净度进行评测；
[0032] 所述显示预警子系统20，用于接收所述数据处理模块14的评测结果，并予以显示，还用于在所述冰箱内环境洁净度不达标时进行报警。
[0033] 在一种可选的实施方式中，所述第一传感监测装置11和第二传感监测装置12均包括多个传感器节点。
[0034] 传感器节点包括：温度传感器、湿度传感器、气体传感器、结冰监测传感器、有害微生物监测传感器中的一种或者多种。
[0035] 在一种可选的实施方式中，一种新型冰箱内环境洁净度智能指示系统还包括：压力传感器15，通过所述压力传感器检测冰箱门是否关好，并发送检测数据至所述显示预警子系统20，所述显示预警子系统20根据检测数据判断冰箱门是否关好，如果判断结果为冰箱门没关好，则所述显示预警子系统20会发出预警信息，直至冰箱门关好。
[0036] 在一种可选的实施方式中，，有害微生物监测传感器包括：大肠杆菌传感器检测单元、芽孢杆菌传感器检测单元、葡萄杆菌传感器检测单元、库克氏菌传感器检测单元、荧光假单胞菌传感器检测单元和李斯特菌传感器检测单元中的一种或者多种。
[0037] 本发明的有益效果为：本发明提供了一种新型冰箱内环境洁净度智能指示系统，该系统可以监测冰箱内多种气体，还可以监测冰箱内的温度、湿度、结冰情况，并且也能够监测冰箱内对人体有害的病菌，实现了对冰箱内环境的全方位监控，同时还可以通过显示预警子系统进行显示和报警，从而使用户方便地了解到冰箱内环境实际情况，同时也能够在冰箱内环境洁净度不达标时进行报警，提醒用户及早地采取有效措施，改善冰箱内环境，保障家人健康。
[0038] 在一种可选的实施方式中，各传感器节点部署完成后，按照预设的分簇机制构建分簇结构的无线传感器网络：其中，所述的预设的分簇机制具体为：
[0039] (1)传感器节点部署完成后，传感器节点之间、以及传感器节点与所述基站设备之间进行信息交互，传感器节点计算自身能否成为簇首的适应度值，并传输至所述基站设备；其中，传感器节点i能否成为簇首的适应度值可通过下式计算：
[0040]
[0041] 式中，f(i)为传感器节点i能否成为簇首的适应度值，N为在传感器节点i的通信范围内的传感器节点数，Ri为传感器节点的通信半径，Ci为传感器节点i的中心度系数,其表示在其通信范围内，传感器节点i的重要程度值，其重要程度值越大，代表着其若作为簇首时，所需能量会越少，ηi为传感器节点i所处环境对其性能的影响程度值， I为冰箱内传感器节点数，κi为传感器节点i所处环境对其数据感知能力和传输能力的影响系数，Eres(i)为传感器节点i的剩余能量值，di,BS为传感器节点i与基站设备的空间距离；
[0042] (2)所述基站设备接收到各传感器节点传输的适应度值后，按照预设的条件判断传感器节点能否被选为簇首，若满足该条件，则能够被选为簇首；反之，则成为普通节点；
[0043] (3)当选为簇首的传感器节点进行全网广播，未当选为簇首的传感器节点加入与之通信距离最近的簇首中，成为相应的簇首成员，最终实现分簇。
[0044] 有益效果：如果传感器节点均与基站设备进行直接通信，那么距离基站设备较远的传感器节点会由于能量消耗过快而过早地死亡，从而会影响到对冰箱内环境监测的准确度，为了避免此种情况发生，均衡整个无线传感器网络的能耗，采用了分簇结构的无线传感器网络，在对簇首进行选择时，先通过信息交互获取其他传感器节点和基站设备的信息，然后计算自身能够被选为簇首的适应度值，基站设备接收到各传感器节点发送过来的适应度值值，从中选择出符合条件的簇首，其他传感器节点选择加入与之通信距离最近的簇首中，成为相应的簇首成员，最终实现分簇。传感器节点在计算自身的适应度值时，充分考虑了其通信范围其他传感器节点的影响、其自身的剩余能量值、以及自身中心度系数、冰箱内环境的影响，从而使得剩余能量值大、受冰箱内环境影响小、中心度系数低的传感器节点更容易被选为簇首。
[0045] 由于冰箱内
环境温度偏低(尤其是冷藏室内)、湿度偏高，这对于传感器节点抗寒性、耐湿性要求很高，因此，在进行簇首选择时，考虑传感器节点本身性能是势在必行的，在计算传感器节点的适应度值时，
申请人考虑了冰箱内环境这一影响因素，使得在进行簇首选取时更符合实际情况，选择出最优簇首。
[0046] 在一种可选的实施方式中，传感器节点i的中心度系数Ci可利用下式计算得到：
[0047]
[0048] 式中，Ci为传感器节点i的中心度系数，xi、yi分别为传感器节点i的横坐标和纵坐标，xj、xj分别为传感器节点j的横坐标和纵坐标，j为传感器节点i的邻居节点，M为传感器节点i的邻居节点数,E1为：若传感器节点i作为簇首时，其接收其邻居节点内单位数据所需消耗能量值，E2为：若传感器节点i作为簇首时，其转发其邻居节点内单位数据至基站设备所需消耗能量值，Eres(i)为传感器节点i当前剩余能量值。
[0049] 有益效果：在上述实施方式中，通过利用上式来确认传感器节点的中心度系数，该式考虑了传感器节点i与其邻居节点距离、与基站设备距离越近以及能量因素的影响，从而能够更准确地得到传感器节点i的中心度系数，便于后续能够准确计算该传感器节点i能否被选为簇首的适应度值，保证了该无线传感器网络分簇的合理性，从而达到均衡整个无线传感器能量的目的，提高了该系统对冰箱内环境洁净度监测的准确性。
[0050] 判断传感器节点能否被选为簇首的判决方法是：
[0051] 首先判断传感器节点i将自身能否成为簇首的适应度值传输到基站设备所需时间是否大于预设的时间
阈值；若大于，则该传感器节点i没有资格被选为簇首，反之，则进一步利用下式判断传感器节点能否被选为簇首，具体是：
[0052] 若 则该传感器节点i能被选为簇首，反之，则该传感器节点i不能被选为簇首，其中，α为预设的时间损耗因子，tth为预设的时间阈值，ti为传感器节点i将适应度值传输至所述基站设备所需时间，f0为预设的适应度阈值。
[0053] 有益效果：在上述实施方式中，在判断传感器节点能否被选为簇首时，采用了两步判断法，首先从时间
角度来看，在信息传输时，不仅需要保障信息的可靠传输，还要保证信息传输的高效性，如果作为簇首，其传输消耗过长时间，会影响对冰箱环境内洁净度判断的时效性，因此，在进行簇首选取时，首先判断簇首将数据传输到基站设备所需时间是否大于预设的时间阈值，若大于，则认为该传感器节点已经失去了竞选簇首的资格，若不大于预设的时间阈值，则进一步判断该不等式 是否成立，若该不等式成立，则该传感器节点能被选为簇首，反之，则不能。相比于直接利用适应度值进行判断而言，上述实施方式在保障无线传感器网络能量均衡的同时，也保障了该系统对冰箱内环境洁净度评判的时效性。同时，由于通过两步判断法进行判断，在传感器节点不满足第一个时间条件时，可直接舍弃，无需再走第二步，这也提高了进行分簇的效率，也延长了该无线传感器网络的使用寿命。
[0054] 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。
