用于集装箱物联网管控的WSID信息感知系统及方法

1.一种用于集装箱物联网管控的WSID信息感知系统，其特征在于，包括：
WSID标签，安装在集装箱上，用于存储集装箱的ID、感知集装箱的状态信息以及存储集装箱的基本信息；WSID标签通过分簇算法分为WSID标签簇头和WSID标签簇成员，WSID标签簇成员将采集到的振动信号传送至WSID标签簇头；
WSID节点，安装在堆场照明灯柱或临时设立的安装点，用于WSID标签簇头自组网和无线信号收发；
WSID网关，由堆场基础供电设施供电，用于对WSID节点和WSID标签簇头做时间同步处理，WSID网关一直处于侦听状态，作为WSID节点和WSID标签簇头的根节点，负责接收WSID节点和WSID标签簇头自组网传来的信号；
各WSID节点和WSID标签簇头通过自组网的方法将信号传输至WSID网关，WSID网关对WSID标签簇头和WSID节点做时间同步处理，保证各WSID标签簇头和WSID节点时间同步，WSID标签簇头再对WSID标签簇成员采用双向成对同步算法做时间同步处理，保证整个网络时间同步；
WSID中继节点，由堆场基础供电设施供电，接收WSID网关的信号并负责转发WSID网关和WSID基站之间的数据包；
WSID基站，设置在港口堆场的监控室内，通过串口与监控室内的本地监控终端相连，作为WSID网络和本地监控终端的连接点；WSID基站通过无线通信模块收到WSID中继节点传来的集装箱ID号和集装箱的振动信号，并把集装箱ID号和集装箱的振动信号通过串口发往本地监控终端；
移动机载GPS/WSID信息采集节点，安装于吊头的中间位置，当其收到来自WSID标签广播的信号后，触发移动机载GPS/WSID信息采集节点上的GPS模块获取集装箱在堆场中的位置信息，并将由安装在集装箱上的WSID标签传来的ID号和位置信息以及集装箱的其他基本信息的身份溯源融合后发送至移动机载GPS/WSID信息处理传输节点，通过移动机载GPS/WSID信息处理传输节点中的2G/3G模块传送至监控终端，监控终端软件根据接收到的数据通过虚拟现实技术和GIS技术确定集装箱准确的位置信息；
移动机载GPS/WSID信息处理传输节点，安装于移动机械驾驶室内，用于接收来自移动机载GPS/WSID信息采集节点采集及转发的信息，或直接接收来自WSID标签的信号，并触发GPS模块采集位置信息，将信号融合后通过2G/3G模块传输至港口的监控 终端。
2.一种用于集装箱物联网管控的WSID信息感知方法，其特征在于，基于权利要求1所述的信息感知系统，并包括如下步骤：
1.1.WSID标签、WSID节点、WSID网关、WSID中继节点、WSID基站、移动机载GPS/WSID信息采集节点、移动机载GPS/WSID信息处理传输节点上电初始化；
1.1.1.WSID基站发出系统预启动数据包给WSID中继节点，转至1.6；
1.1.2.WSID标签采集振动信号R，若振动信号R<阈值M，WSID标签计算自身的权值来判断是否担任簇头，并启动分簇定时器Timer1，转至1.2；若振动信号的R>阈值M，转至1.11.2；
1.2.WSID标签的分簇定时器Timer1时间到，则根据自身的权值Weight来判断是否担任簇头，其中Weight＝Energy/(count+1)，Energy为标签的能量，count为已经担任簇头的次数，按照以下规则判断是否担任簇头；
1.2.1.若Weight值比收到的邻居节点的Weight值都大，则将自己设为簇头节点，count加1，簇头标志位置1；
1.2.2.若Weight值比收到的某邻居节点的Weight值小，则将自己设为簇成员节点，簇头标志位置0；
1.2.3.若Weight值和邻居节点中最大的Weight值相等，则比较ID号，ID号小则设为簇头节点，簇头标志位置1，ID大则设为簇成员节点，簇头标志位置0；
1.3.WSID标签簇头广播簇头节点消息，寻找簇成员节点：
1.3.1.WSID标签簇成员收到簇头的消息后，根据信号强度，选择信号强的节点作为自身的簇头节点，并记录在Head中，入簇标志位置1，同时对簇头节点反馈入簇信息；
1.3.2.WSID标签簇头收到簇成员的入簇消息后，将成员节点的ID号加入到成员列表中MemberList；根据MemberList中簇成员的数目，WSID标签簇头产生一个TDMA时隙表，调度簇内节点发送数据时间，入簇标志位置1；
1.4.分簇完成后，WSID标签簇头广播时间同步请求消息；
1.5.WSID节点上电初始化后，无线收发模块处于侦听状态；若收到WSID标签簇头的时间同步请求消息，则广播转发该时间同步请求消息；
1.6.WSID中继节点收到系统预启动数据包后，将系统预启动数据包转发至WSID 网关，并保持侦听状态；
1.7.WSID网关收到系统预启动数据包后，保持侦听状态；
1.7.1.若未收到WSID节点或WSID标签簇头时间同步请求消息，则继续保持侦听状；
1.7.2.若收到WSID节点或WSID标签簇头时间同步请求消息则开始对WSID节点和WSID标签簇头作时间同步处理，转至1.8；
1.8.WSID网关广播分层消息，WSID网关的层次号level1为0，level1指以WSID网关为根节点，WSID节点和WSID标签簇头为子节点的网络中的层次号；
1.8.1.WSID节点和WSID标签簇头收到分层消息后，根据分层消息中的层次号得到自己的层次号level1，即数据包中的层次号+1，并记录上传节点的ID；
1.8.2.WSID节点和WSID标签簇头得到自己的层次号level1后，再广播分层消息给下层节点，若收到下层节点广播的分层消息，记录WSID节点的下传节点；
1.9.各WSID节点和WSID标签簇头都有自己的层次号及上传节点和下传节点后，WSID网关广播同步消息，以双向成对同步算法同步第一层节点，同样的第一层节点以同样的方法同步第二层节点，即上层节点以双向成对同步算法同步下层节点；
1.10.WSID标签簇头根据产生的TDMA时隙表，用双向成对同步算法对WSID标签簇成员作时间同步处理；此时保证了全网的时间同步；此时，WSID标签开启分簇时间同步定时器Timer3；
1.10.1.分簇时间同步定时器Timer3时间未到，若是WSID标签簇头采集自身的信号并侦听簇成员的异常信号；若是WSID标签簇成员关闭收发模块，进入睡眠状态；
1.10.2.分簇时间同步定时器Timer3时间到，WSID标签簇成员唤醒，WSID标签簇头的网络层次号置0，进入下一轮分簇与时间同步，转至1.1.2；
1.11.WSID标签采集到振动信号：
1.11.1.WSID标签簇成员采集到的振动信号R<阈值M，则WSID标签簇成员继续保持睡眠状态；WSID标签簇头采集到的振动信号R<阈值M，则不转发；
1.11.2.WSID标签簇成员采集到的振动信号R>阈值M，则WSID标签簇成员的收发模块唤醒，将信号发送至本节点的簇头节点；若是WSID标签簇头采集到的信号，则WSID标签簇头和WSID节点自组网将信号发送至WSID网关，通过WSID中继节点发送至WSID基站；若WSID标签中未记录自己的簇头节点且本身也不是簇头节点， 则广播异常信号，WSID节点和WSID标签簇头收到该异常信号则转发，直至发送至WSID基站；WSID基站将信号发送至监控终端，转至
1.12；
1.12.WSID标签簇成员将信号发送至本节点的簇头节点或WSID标签簇头和WSID节点自主网将信号发送至WSID网关后，广播自身的ID号和振动信号；移动机载GPS/WSID信息采集节点或移动机载GPS/WSID信息处理传输节点收到WSID标签广播的信号，则发送反馈信号给WSID标签；
1.12.1.若WSID标签接收到移动机载GPS/WSID信息采集节点或移动机载GPS/WSID信息处理传输节点的反馈信号，则继续广播；当采集的振动信号R<阈值M后，则计算自身的权值，广播入簇请求信号转至1.1.2；
1.12.2.若WSID标签未侦听到移动机载GPS/WSID信息采集节点或移动机载GPS/WSID信息处理传输节点的反馈信号，转至1.11；
1.13.若移动机载GPS/WSID信息采集节点侦听到WSID标签的信号，则移动机载GPS/WSID信息采集节点发送一个反馈信号给WSID标签，并且GPS模块采集位置信息，并融合WSID标签的ID及振动信号发送至移动机载GPS/WSID信息处理传输节点，通过移动机载GPS/WSID信息处理传输节点上的2G/3G模块发送至港口监控终端；
1.14.若移动机载GPS/WSID信息处理传输节点侦听到WSID标签的信号，则移动机载GPS/WSID信息处理传输节点发送一个反馈信号给WSID标签，并且GPS模块采集位置信息，并融合WSID标签的ID及振动信号通过移动机载GPS/WSID信息处理传输节点上的2G/3G模块发送至港口监控终端；若移动机载GPS/WSID信息处理传输节点侦听到移动机载GPS/WSID信息采集节点的信号，则将信号通过2G/3G模块发送至港口监控终端；
1.15.若监控终端接收到WSID基站的数据，则根据获取数据包中的ID号判断该集装箱是否是正常的调度操作，如果该ID号的集装箱不在调度计划表中，则监控终端启动相应的报警信号提醒工作人员去现场查看并采取相应的措施；若监控终端收到移动机载GPS/WSID信息采集节点或移动机载GPS/WSID信息处理传输节点的信号，则监控终端软件根据接收到的数据通过虚拟现实和GIS技术确定集装箱准确的位置信息。
3.根据权利要求2所述的信息感知方法，其特征在于，WSID标签的工作流程进一步包括下列步骤：
2.1.WSID标签上电初始化，网络层次号level1设为0，担任簇头的次数count 值为0，入港标志位置0；
2.2.WSID标签采集振动信号R，若振动信号R<阈值M，开启分簇定时器Timer1，定时器时间到，则转至2.3；若振动信号R>阈值M，则转至2.8；
2.3.WSID标签计算自身的权值来判断是否担任簇头，然后周期性地向邻居节点广播分簇报文且接收邻居节点的报文，进行分簇处理；
2.4.分簇完成后，入簇标志位置1，WSID标签簇头广播时间同步请求消息；WSID节点收到时间同步请求信号广播转发该时间同步请求消息；
2.5.若WSID网关收到时间同步请求消息后，WSID网关广播用于时间同步的分层消息；
2.6.各WSID标签簇头和WSID节点都得到自身的层次号后，等待WSID网关的双向成对同步算法的时间同步处理；WSID网关以双向成对同步算法同步第一层WSID标签簇头和WSID节点，同样的第一层WSID标签簇头和WSID节点以同样的方法同步第二层WSID标签簇头和WSID节点，即上层节点以双向成对同步算法同步下层节点，使得所有的WSID标签簇头和WSID节点都时间同步；
2.7.WSID标签簇头时间同步完成后，对簇内的簇成员时间同步，根据产生的TDMA时隙表，用双向成对同步算法对WSID标签簇成员作时间同步处理；此时保证了全网的时间同步；
此时，WSID标签开启分簇时间同步定时器Timer3；
2.7.1.分簇时间同步定时器Timer3时间未到，且采集到的振动信号R小于阈值M，若是WSID标签簇头采集自身的信号并侦听簇成员的异常信号；若是WSID标签簇成员传感模块采集振动信号，收发模块关闭，进入睡眠状态；
2.7.2.分簇时间同步定时器Timer3时间到，WSID标签簇成员唤醒，WSID标签簇头网络层次号level1置0，进入下一轮分簇和时间同步，转至2.3；
2.8.WSID标签簇成员采集振动信号R，若R<阈值M，则WSID标签继续保持原来的状态；若R大于阈值M，则转至2.8.1或2.8.2；
2.8.1.若WSID标签已完成分簇，入簇标志位为1，记录了自身的簇头节点或本身就是簇头节点，则WSID标签簇成员唤醒，开启无线通信模块，WSID标签簇成员将信号发送至WSID标签簇头，WSID标签簇头和WSID节点自组网将信号发送至WSID网关，数据发送完后转至
2.8.3；
2.8.2.若WSID标签未分簇，入簇标志位为0，不存在属于自身的簇头节点， 则WSID标签广播异常信号，其他节点WSID节点或其它WSID标签的簇头节点收到该异常信号则转发，直至发送至WSID基站；WSID基站将信号发送至监控终端，数据发送完后转至2.8.3；
2.8.3.WSID标签检查入港标志位，若入港标志位为0，则无线收发模块广播WSID标签的ID号及WSID标签中的其他基本信息的身份溯源，并将入港标志位置1；若入港标志位为1，则无线收发模块只广播WSID标签的ID号和振动信号；
2.8.3.1.若WSID标签收到移动机载GPS/WSID信息采集节点或移动机载GPS/WSID信息处理传输节点的反馈信号后，继续广播ID号和振动信号；当采集到的振动信号R<阈值M，则转至2.2；
2.8.3.2.若WSID标签未收到反馈信号，则转至2.8。
4.根据权利要求2所述的信息感知方法，其特征在于，WSID节点的工作流程进一步包括下列步骤：
3.1.WSID节点上电初始化，网络层次号level1置为0，无线模块处于侦听状态；
3.2.WSID节点收到来自WSID标签簇头的时间同步请求消息，则广播转发该消息；
3.3.WSID网关收到来自WSID节点或WSID标签簇头的时间同步请求消息后广播用于时间同步的分层消息，WSID节点或WSID标签簇头根据分层消息得到自己的层次号、上传节点和下传节点；
3.4.各WSID节点和WSID标签簇头都得到自身的层次号后，等待WSID网关的双向成对同步算法的时间同步处理；WSID网关以双向成对同步算法同步第一层WSID节点和WSID标签簇头，同样的第一层WSID节点和WSID标签簇头以同样的方法同步第二层WSID节点和WSID标签簇头，即上层节点以双向成对同步算法同步下层节点，使得所有的WSID节点和WSID标签簇头都时间同步；
3.5.WSID节点时间同步完成后，继续保持侦听状态；若侦听到WSID标签簇头传来的集装箱状态异常信号，WSID节点和WSID标签簇头自组网将消息发送至WSID网关。
5.根据权利要求2所述的信息感知方法，其特征在于，WSID网关的工作流程进一步包括下列步骤：
4.1.WSID网关上电初始化，时间同步序列号seq1置0，网络层次号level1置为 0，等待WSID中继节点的系统预启动数据包；
4.2.WSID网关收到WSID中继节点的数据包后，若收到来自WSID节点或WSID标签簇头的时间同步请求消息，时间同步序列号seq1加1，则开始对WSID节点和WSID标签簇头时间同步处理，包括以下两个步骤：
4.2.1.WSID网关广播分层消息，收到WSID网关分层消息的WSID节点和WSID标签簇头作为第一层节点，WSID节点和WSID标签簇头收到分层消息后，继续广播，使得WSID节点和WSID标签簇头都有自己的层次号；
4.2.2.WSID网关以双向成对同步算法同步第一层WSID节点和WSID标签簇头，同样的第一层WSID节点和WSID标签簇头以同样的方法同步第二层WSID节点和WSID标签簇头，即上层节点以双向成对同步算法同步下层节点，使得所有的WSID节点都时间同步；
4.3.WSID网关完成时间同步处理后，无线收发模块继续保持侦听状态，转至4.2；
4.4.当WSID网关收到WSID节点和WSID标签簇头自组网后传来的集装箱状态异常信号，将信号发送至WSID中继节点。
6.根据权利要求2所述的信息感知方法，其特征在于，分簇算法包括下列步骤：
5.1.WSID标签上电初始化后计算自身的权值Weight来判断是否担任簇头，Weight＝Energy/(count+1)，Energy为标签的能量，并启动分簇定时器Timer1；
5.2.WSID标签的分簇定时器Timer1时间到，然后周期性地向邻居节点广播分簇报文且接收邻居节点的报文：
5.2.1.若Weight值比收到的邻居节点的Weight值都大，则将自己设为簇头节点，count加1，簇头标志位置1；
5.2.2.若Weight值比收到的某邻居节点的Weight值小，则将自己设为簇成员节点，簇头标志位置0；
5.2.3.若Weight值和邻居节点中最大的Weight值相等，则比较ID号，ID号小则设为簇头节点，簇头标志位置1，ID大则设为簇成员节点，簇头标志位置0；
5.3.WSID标签簇头广播簇头节点消息，寻找簇成员节点：
5.3.1.WSID标签簇成员收到簇头的消息后，根据信号强度，选择信号强的节点作为自身的簇头节点，并记录在Head中，同时对簇头节点反馈入簇信息；
5.3.2.WSID标签簇头收到簇成员的入簇消息后，将成员节点的ID号加入到成 员列表中MemberList，根据MemberList中簇成员的数目，WSID标签簇头产生一个TDMA时隙表，调度簇内节点发送数据时间。
7.根据权利要求4或5所述的信息感知方法，其特征在于，时间同步算法包括下列步骤：
6.1.WSID网关收到WSID中继节点的数据包后，若侦听到WSID节点或WSID标签簇头的时间同步请求，则将时间同步序列号seq1加1，对WSID节点和WSID标签簇头作时间同步处理；
6.2.WSID网关设置网络层次号level1为0，然后广播分层消息；
6.3.收到分层消息的WSID节点和WSID标签簇头取出消息包中的时间同步序列号seq1，如果本地seq1大于数据包中的seq1，则不接收该数据包，如果本地seq1小于等于数据包中的seq1，则提取消息包中的层次号，并判断自己的层次号；
6.3.1.如果本地seq1小于数据包中的seq1，则将自己的层次号设为数据包中的层次号加1，本地时间同步序列号设置为消息包中的时间同步序列号，将该消息包中的源节点ID号存放在上传节点号队列中，并广播分层消息包；
6.3.2.如果本地seq1等于数据包中的seq1，且层次号比消息包中的层次号大1，便将这个节点加入到自己的下传节点队列中；如果本地seq1等于数据包中的seq1，且层次号比消息包中的层次号小1，便将这个节点加入到自己的上传节点队列中；
6.3.3.如果本地seq1大于数据包中的seq1，则不处理该数据包；
6.4.重复6.3的过程，直至所有节点都赋予一个层次号，形成一个以WSID网关为根节点的层次树；
6.5.从WSID网关逐层同步网络中WSID节点和WSID标签簇头的节点，使网络整体时间同步；
6.5.1.WSID网关选取下传节点队列中间位置的节点作为响应节点，并广播同步消息；
6.5.2.所有接收到该同步消息的节点都用自己的本地时间记录消息的接收时间，同步消息包中指定的响应节点返回应答消息，WSID网关接收应答消息，以双向成对同步算法计算它和响应节点之间时间偏移Δ和消息往返延迟d；双向成对同步算法：WSID网关在T1发送同步信息包，这个包包含节点的ID和T1，响应节点在T2＝T1+Δ+d收到这个包，响应节点在T3返回确认信息包，信息包包含响应节点的ID和T1，T2，T3， 然后WSID网关能计算出时间偏移和消息往返延迟；
6.5.3.WSID网关再广播一个消息包，包含时间偏移Δ、消息往返延迟d和响应节点接收到同步消息的时间T2；
6.5.4.广播域内其他节点收到该消息包后，比较自己接收同步消息包的时间和响应节点的接收时间T2，得到时间差Δ1，最后校准自己的时间为T＝t-Δ+Δ1，t为本地时间；
6.6.第一层节点和WSID网关时间同步后，对下传节点队列中的节点广播时间同步消息，以同样的方式做时间同步处理，直至网络中所有节点都达到同步。
8.根据权利要求7所述的信息感知方法，其特征在于，自组网算法包括下列步骤：
7.1.由时间同步步骤6.2至6.4所述，时间同步后，所有节点都赋予一个层次号，形成一个以WSID网关为根节点的层次树，且各WSID节点和WSID标签簇头在上传节点队列中记录的ID号作为组网过程中的下一跳路由；
7.2.当WSID节点和WSID标签簇头收到下层WSID节点和WSID标签簇头的消息包后，按下面两种情况考虑：
7.2.1.若WSID节点和WSID标签簇头的转发队列中或者已发送缓存中存在该数据包，则WSID节点和WSID标签簇头不转发该数据包；
7.2.2.若WSID节点和WSID标签簇头的转发队列中和已发送缓存中都不存在该数据包，则WSID节点和WSID标签簇头转发该数据包，转至7.3；
7.3.WSID节点和WSID标签簇头从上传队列中选择一个上传节点作为下一跳路由节点，将数据包转发至该节点，并开启数据发送定时器Timer5，等待下一跳节点的应答；
7.3.1.数据发送定时器Timer5时间到，还未收到应答，则WSID节点或WSID标签簇头从上传节点队列中另外选取一个节点作为下一跳路由节点，将数据包转发至该节点，并开启数据发送定时器Timer5，等待该节点的应答；
7.3.2.数据发送定时器Timer5时间未到，就收到下一跳路由节点的应答，则关闭数据发送定时器Timer5，WSID节点和WSID标签簇头继续保持侦听状态；
7.4.下一跳WSID节点和WSID标签簇头收到数据包后，按步骤7.3所述的方法进行数据转发，直至将数据包传送至WSID网关；
7.5.根节点即WSID网关收到数据包后，查看转发队列和已发送缓存中是否存在 该数据包，若都不存在，则转发该数据包至WSID中继节点。
9.根据权利要求2所述的信息感知方法，其特征在于，移动机载GPS/WSID信息采集节点和GPS/WSID信息传输处理节点的工作流程进一步包括下列步骤：
8.1.移动机载GPS/WSID信息采集节点和移动机载GPS/WSID信息处理传输节点上电初始化后，无线收发模块保持侦听状态；
8.2.若移动机载GPS/WSID信息采集节点侦听到WSID标签的信号，则按以下步骤执行：
8.2.1.提取WSID标签信号中的ID号，并发送一个反馈信号给该WSID标签；
8.2.2.移动机载GPS/WSID信息采集节点上的GPS模块采集位置信息，并融合WSID标签的ID号或ID号及WSID标签中的集装箱基本信息发送至安装在同一辆移动机械上的移动机载GPS/WSID信息处理传输节点；
8.3.若移动机载GPS/WSID信息处理传输节点侦听到来自安装在同一辆移动机械上的移动机载GPS/WSID信息采集节点上的信号，则移动机载GPS/WSID信息处理传输节点通过节点上的2G/3G模块发送至监控终端；
8.4.若移动机载GPS/WSID信息处理传输节点侦听到WSID标签的信号，则按以下步骤执行：
8.4.1.提取WSID标签信号中的ID号，并发送一个反馈信号给该WSID标签；
8.4.2.移动机载GPS/WSID信息处理传输节点上的GPS模块采集位置信息，并融合WSID标签的ID号或ID号及WSID标签中的集装箱基本信息通过2G/3G模块发送至监控终端。

用于集装箱物联网管控的WSID信息感知系统及方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及集装箱管控方法，尤其是一种用于例如集装箱物联网管控、第三方集装箱物流管控，以及类货物物流管控等场合的WSID信息感知系统及感知方法。\n背景技术\n[0002] 目前，集装箱的管理主要分为2个部分：1、集装箱的使用和调度管理，包括集装箱的分配、调度、起租、退租、保险、修理、报失等集装箱业务信息的管理；2、集装箱实时信息的管理，包括集装箱的位置信息、分类信息、箱体内货物等。对于第2部分中的很多实时信息，多数情况下通过增加大量人力成本来解决。\n[0003] 正是由于缺少对第2部分信息的系统性管理，目前集装箱运输系统存在着以下较明显的缺陷：\n[0004] 1.由于集装箱自身是不载有信息的，在运输过程中，无法随时获知货物的情况，无法随时确定集装箱在整条供应链中所处的位置，对集装箱的流向和识别只能靠人工操作，大大影响了运输、装卸和管理效率。\n[0005] 2.堆场内集装箱箱位不准问题，在货主提箱时，堆场人员很难提供准确的箱位，一般只提供在某个区域，因此造成货主、理货员四处查找，延长了货主提箱的时间，降低堆场作业效率。无法实现运输过程的完全透明和“无缝衔接式”的实时作业，也越来越多地制约着世界海运供应链的发展。\n[0006] 3.集装箱时有出现如被盗、被破坏等异常情况发生而不能及时报告给监控管理人员予以处理，造成财产损失。\n发明内容\n[0007] 发明目的：提供一种用于集装箱管控的WSID感知系统和方法，以解决现有技术存在的至少部分问题。\n[0008] 技术方案：一种用于集装箱物联网管控的WSID信息感知系统，包括：\n[0009] WSID标签，安装在集装箱上，用于存储集装箱的ID、感知集装箱的状态信息以及存储集装箱的基本信息；WSID标签通过分簇算法分为WSID标签簇头和WSID标签簇成员，WSID标签簇成员将采集到的振动信号传送至WSID标签簇头；\n[0010] WSID节点，安装在堆场照明灯柱或临时设立的安装点，用于WSID标签簇头自组网和无线信号收发；\n[0011] WSID网关，由堆场基础供电设施供电，用于对WSID节点和WSID标签簇头做时间同步处理，WSID网关一直处于侦听状态，作为WSID节点和WSID标签簇头的根节点，负责接收WSID节点和WSID标签簇头自组网传来的信号；\n[0012] 各WSID节点和WSID标签簇头通过自组网的方法将信号传输至WSID网关，WSID网关对WSID标签簇头和WSID节点做时间同步处理，保证各WSID标签簇头和WSID节点时间同步，WSID标签簇头再对WSID标签簇成员采用双向成对同步算法做时间同步处理，即WSID网关作为时间基准点，保证整个网络时间同步；\n[0013] WSID中继节点，由堆场基础供电设施供电，接收WSID网关的信号并负责转发WSID网关和WSID基站之间的数据包；\n[0014] WSID基站，设置在港口堆场的监控室内，通过串口与监控室内的本地监控终端相连，作为WSID网络和本地监控终端的连接点；WSID基站通过无线通信模块收到WSID中继节点传来的集装箱ID号和集装箱的振动信号，并把集装箱ID号和集装箱的振动信号通过串口发往本地监控终端；\n[0015] 移动机载GPS/WSID信息采集节点，安装于吊头的中间位置，当其收到来自WSID标签广播的信号后，触发移动机载GPS/WSID信息采集节点上的GPS模块获取集装箱在堆场中的位置信息，并将由安装在集装箱上的WSID标签传来的ID号和位置信息以及集装箱的其他基本信息的身份溯源融合后发送至移动机载GPS/WSID信息处理传输节点，通过移动机载GPS/WSID信息处理传输节点中的2G/3G模块传送至监控终端，监控终端软件根据接收到的数据通过虚拟现实技术和GIS等技术确定集装箱准确的位置信息；\n[0016] 移动机载GPS/WSID信息处理传输节点，安装于移动机械驾驶室内，用于接收来自移动机载GPS/WSID信息采集节点采集及转发的信息，或直接接收来自WSID标签的信号，并触发GPS模块采集位置信息，将信号融合后通过2G/3G模块传输至港口的监控终端。\n[0017] 一种用于集装箱物联网管控的WSID信息感知方法，基于上述的信息感知系统，并包括如下步骤：\n[0018] 1.1.WSID标签、WSID节点、WSID网关、WSID中继节点、WSID基站、移动机载GPS/WSID信息采集节点、移动机载GPS/WSID信息处理传输节点上电初始化；\n[0019] 1.1.1.WSID基站发出系统预启动数据包给WSID中继节点，转至1.6；\n[0020] 1.1.2.WSID标签采集振动信号，若振动信号的R<阈值M，WSID标签计算自身的权值来判断是否担任簇头，并启动分簇定时器Timer1，转至1.2；若振动信号的R>阈值M，转至\n1.11.2；\n[0021] 1.2.WSID标签的分簇定时器Timer1时间到，则根据自身的权值Weight来判断是否担任簇头，其中Weight=Energy/(count+1)，Energy为标签的能量，count为已经担任簇头的次数，按照以下规则判断是否担任簇头；\n[0022] 1.2.1.若Weight值比收到的邻居节点的Weight值都大，则将自己设为簇头节点，count加1，簇头标志位置1；\n[0023] 1.2.2.若Weight值比收到的某邻居节点的Weight值小，则将自己设为簇成员节点，簇头标志位置0；\n[0024] 1.2.3.若Weight值和邻居节点中最大的Weight值相等，则比较ID号，ID号小则设为簇头节点，簇头标志位置1，ID大则设为簇成员节点，簇头标志位置0；\n[0025] 1.3.WSID标签簇头广播簇头节点消息，寻找簇成员节点：\n[0026] 1.3.1.WSID标签簇成员收到簇头的消息后，根据信号强度，选择信号强的节点作为自身的簇头节点，并记录在Head中，入簇标志位置1，同时对簇头节点反馈入簇信息；\n[0027] 1.3.2.WSID标签簇头收到簇成员的入簇消息后，将成员节点的ID号加入到成员列表中MemberList；根据MemberList中簇成员的数目，WSID标签簇头产生一个TDMA时隙表，调度簇内节点发送数据时间，入簇标志位置1；\n[0028] 1.4.分簇完成后，WSID标签簇头广播时间同步请求消息；\n[0029] 1.5.WSID节点上电初始化后，无线收发模块处于侦听状态；若收到WSID标签簇头的时间同步请求消息，则广播转发该时间同步请求消息；\n[0030] 1.6.WSID中继节点收到系统预启动数据包后，将系统启动数据包转发至WSID网关，并保持侦听状态；\n[0031] 1.7.WSID网关收到系统启动数据包后，保持侦听状态；\n[0032] 1.7.1.若未收到WSID节点或WSID标签簇头时间同步请求消息，则继续保持侦听状；\n[0033] 1.7.2.若收到WSID节点或WSID标签簇头时间同步请求消息则开始对WSID节点和WSID标签簇头作时间同步处理，转至1.8；\n[0034] 1.8.WSID网关广播分层消息，WSID网关的层次号level1（指以WSID网关为根节点，WSID节点和WSID标签簇头为子节点的网络中的层次号）为0；\n[0035] 1.8.1.WSID节点和WSID标签簇头收到分层消息后，根据分层消息中的层次号得到自己的层次号level1（数据包中的层次号+1），并记录上传节点的ID；\n[0036] 1.8.2.WSID节点和WSID标签簇头得到自己的层次号level1后，再广播分层消息给下层节点，若收到下层节点广播的分层消息，记录WSID节点的下传节点；\n[0037] 1.9.各WSID节点和WSID标签簇头都有自己的层次号及上传节点和下传节点后，WSID网关广播同步消息，以双向成对同步算法同步第一层节点，同样的第一层节点以同样的方法同步第二层节点，即上层节点以双向成对同步算法同步下层节点；\n[0038] 1.10.WSID标签簇头根据产生的TDMA时隙表，用双向成对同步算法对WSID标签簇成员作时间同步处理；此时保证了全网的时间同步；此时，WSID标签开启分簇时间同步定时器Timer3；\n[0039] 1.10.1.分簇时间同步定时器Timer3时间未到，若是WSID标签簇头采集自身的信号并侦听簇成员的异常信号；若是WSID标签簇成员关闭收发模块，进入睡眠状态；\n[0040] 1.10.2.分簇时间同步定时器Timer3时间到，WSID标签簇成员唤醒，WSID标签簇头的网络层次号置0，进入下一轮分簇与时间同步，转至1.1.2；\n[0041] 1.11.WSID标签采集到振动信号：\n[0042] 1.11.1.WSID标签簇成员采集到的振动信号R<阈值M，则WSID标签簇成员继续保持睡眠状态；WSID标签簇头采集到的振动信号R<阈值M，则不转发；\n[0043] 1.11.2.WSID标签簇成员采集到的振动信号R>阈值M，则WSID标签簇成员的收发模块唤醒，将信号发送至本节点的簇头节点；若是WSID标签簇头采集到的信号，则WSID标签簇头和WSID节点自组网将信号发送至WSID网关，通过WSID中继节点发送至WSID基站；若WSID标签中未记录自己的簇头节点且本身也不是簇头节点，则广播异常信号，WSID节点和WSID标签簇头（非该WSID标签的簇头）收到该异常信号则转发，直至发送至WSID基站；WSID基站将信号发送至监控终端，转至1.12；\n[0044] 1.12.WSID标签簇成员将信号发送至本节点的簇头节点或WSID标签簇头和WSID节点自主网将信号发送至WSID网关后，广播自身的ID号和振动信号；移动机载GPS/WSID信息采集节点或移动机载GPS/WSID信息处理传输节点收到WSID标签广播的信号，则发送反馈信号给WSID标签；\n[0045] 1.12.1.若WSID标签接收到移动机载GPS/WSID信息采集节点或移动机载GPS/WSID信息处理传输节点的反馈信号，则继续广播；当采集的振动信号R<阈值M后，则计算自身的权值，广播入簇请求信号转至1.1.2；\n[0046] 1.12.2.若WSID标签未侦听到移动机载GPS/WSID信息采集节点或移动机载GPS/WSID信息处理传输节点的反馈信号，转至1.11；\n[0047] 1.13.若移动机载GPS/WSID信息采集节点侦听到WSID标签的信号，则移动机载GPS/WSID信息采集节点发送一个反馈信号给WSID标签，并且GPS模块采集位置信息，并融合WSID标签的ID及振动信号发送至移动机载GPS/WSID信息处理传输节点，通过移动机载GPS/WSID信息处理传输节点上的2G/3G模块发送至港口监控终端；\n[0048] 1.14.若移动机载GPS/WSID信息处理传输节点侦听到WSID标签的信号，则移动机载GPS/WSID信息处理传输节点发送一个反馈信号给WSID标签，并且GPS模块采集位置信息，并融合WSID标签的ID及振动信号通过移动机载GPS/WSID信息处理传输节点上的2G/3G模块发送至港口监控终端；若移动机载GPS/WSID信息处理传输节点侦听到移动机载GPS/WSID信息采集节点的信号，则将信号通过2G/3G模块发送至港口监控终端；\n[0049] 1.15.若监控终端接收到WSID基站的数据，则根据获取数据包中的ID号判断该集装箱是否是正常的调度操作，如果该ID号的集装箱不在调度计划表中，则监控终端启动相应的报警信号提醒工作人员去现场查看并采取相应的措施；若监控终端收到移动机载GPS/WSID信息采集节点或移动机载GPS/WSID信息处理传输节点的信号，则监控终端软件根据接收到的数据通过虚拟现实、GIS等技术确定集装箱准确的位置信息。\n[0050] 有益效果：本发明用于集装箱的信息感知方法解决了集装箱分区、分排的水平二维定位，并且绝对精度在系统可推广性应用的低硬件成本的情况下达到≤1m，并配合监控终端软件运用GIS和VR技术实现分层的第三维定位，并解决了港口集装箱管控最重要的进港、出港身份溯源及其同时又是难度最大的港区堆场内集装箱的分区、分排和分层定位（三维定位）以及防盗等异常情况的防范问题，大大提高了作业效率，降低了财产损失。\n附图说明\n[0051] 图1是集装箱物联网管控系统框图。\n[0052] 图2是WSID标签结构图。\n[0053] 图3是WSID节点结构图。\n[0054] 图4是WSID网关结构图。\n[0055] 图5是WSID基站结构图。\n[0056] 图6是移动机载GPS/WSID信息采集节点结构图。\n[0057] 图7是移动机载GPS/WSID信息处理传输节点结构图。\n[0058] 图8是本发明监控方法的主程序流程图。\n[0059] 图9是WSID标签程序流程图。\n[0060] 图10是WSID节点的程序流程图。\n[0061] 图11是WSID网关的程序流程图。\n[0062] 图12是WSID标签分簇算法流程图。\n[0063] 图13是时间同步算法流程图。\n[0064] 图14是自组网算法流程图。\n[0065] 图15是移动机载GPS/WSID信息采集节点和移动机载GPS/WSID信息处理传输节点的流程图。\n具体实施方式\n[0066] 如图1所示，用于集装箱物联网管控系统包括WSID标签、WSID节点3、WSID网关4、WSID中继节点5、WSID基站6、移动机载GPS/WSID信息采集节点11、移动机载GPS/WSID信息处理传输节点10以及本地监控终端7、移动监控终端8和远程监控中心9等。WSID标签安装在集装箱1上，采集集装箱的振动信号若大于设定的阈值，则将振动信号和集装箱ID传输至WSID标签簇头21，WSID标签簇头和WSID节点组网将信号发送至WSID网关，WSID网关通过WSID中继节点将信号发送至WSID基站，由基站将数据发送至本地监控终端，监控终端根据集装箱调度计划表判断该集装箱是否是正常的调度操作，从而保证集装箱的安全。\n[0067] 此外，WSID网关作为WSID网络时间同步的基准点，对WSID节点和WSID标签簇头做时间同步处理，WSID标签簇头对WSID标签簇成员22做时间同步处理。另外，由GPS/WSID信息采集节点和移动机载GPS/WSID信息处理传输节点分别安装在移动机械的吊头和移动机械\n12的驾驶室内，当搬运集装箱时，WSID标签采集到的振动信号大于设定的阈值，则通过WSID标签的无线收发模块将振动信号和集装箱的ID号发送至移动机载GPS/WSID信息采集节点和移动机载GPS/WSID信息处理传输节点，并触发其位置信息采集单元采集位置信息，通过\n2G/3G模块将位置信息和集装箱ID号发放至监控终端。监控终端根据采集到的位置信息通过一定的算法及虚拟现实、GIS等技术实现集装箱在堆场内的跟踪及定位（三维定位，集装箱的位置信息精确到区、排、层）。\n[0068] 如图2所示，WSID标签主要在第1处理器单元控制下，通过传感器单元定时地采集集装箱的振动信号。第1无线收发单元处于休眠状态，若采集到的振动信号大于设定的阈值，则第1无线收发单元唤醒，实现数据的发送，临时数据存储于第1存储器单元，第1调试及通信接口方便程序的调试，传感器电源单元为传感器单元提供电源，第1电源单元为除传感器单元以外的传感器节点提供电源。\n[0069] 如图3所示，WSID节点主要在第2处理器单元控制下，通过第2无线收发单元实现数据的异步收发，临时数据存储于第2存储器单元，第2调试及通信接口方便程序的调试，第2电源单元为WSID节点提供电源。\n[0070] 如图4所示，WSID网关主要在第3处理器单元控制下，通过第3无线收发单元实现数据的异步收发，临时数据存储于第3存储器单元，第3调试及通信接口方便程序的调试，第2电源单元为WSID网关提供电源。\n[0071] 如图5所示，WSID基站主要在第4处理器单元控制下，通过第4无线收发单元实现数据的异步收发，临时数据存储于第4存储器单元，第4调试及通信接口方便程序的调试，第4电源单元为WSID基站提供电源，PC接口单元为与本地监控终端通信的接口单元。\n[0072] 如图6所示，移动机载GPS/WSID信息采集节点主要在第5处理器单元控制下，通过第5无线收发单元实现数据的异步收发，临时数据存储于第5存储器单元，第5调试及通信接口方便程序的调试，第1位置信息采集单元采集集装箱的位置信息，第5电源单元为移动机载GPS/WSID信息采集节点提供电源。\n[0073] 如图7所示，移动机载GPS/WSID信息处理传输节点主要在第6处理器单元控制下，通过第6无线收发单元实现数据的异步收发，临时数据存储于第6存储器单元，第6调试及通信接口方便程序的调试，第2位置信息采集单元采集集装箱及移动机械的位置信息，第6电源单元为移动机载GPS/WSID信息采集节点（除2G/3G模块）提供电源，第7电源单元为2G/3G模块提供电源。\n[0074] 实施例1\n[0075] 如图1所示的集装箱物联网管控系统的所有节点（包括WSID标签、WSID节点、WSID网关、WSID中继节点、WSID基站、移动机载GPS/WSID信息采集节点和移动机载GPS/WSID信息处理传输节点）上电并进行初始化。WSID标签初始化其无线收发单元，使其处于信息接收状态；初始化传感单元，准备采集数据。WSID节点、WSID网关、WSID中继节点初始化其无线收发单元，使其处于信息收发状态。WSID基站初始化其无线收发单元，准备启动系统。移动机载GPS/WSID信息采集节点和移动机载GPS/WSID信息处理传输节点，初始化其无线收发单元，使其处于信息接收状态，并初始化GPS模块，准备位置信息的采集，移动机载GPS/WSID信息处理传输节点初始化2G/3G模块，使其处于数据发送状态。\n[0076] 如图8所示，本港口集装箱信息感知方法包括下列步骤：\n[0077] 1.1.WSID标签、WSID节点、WSID网关、WSID中继节点、WSID基站、移动机载GPS/WSID信息采集节点、移动机载GPS/WSID信息处理传输节点上电初始化；\n[0078] 1.1.1.WSID基站发出系统预启动数据包给WSID中继节点，转至1.6；\n[0079] 1.1.2.WSID标签采集振动信号，若振动信号的R<阈值M，WSID标签计算自身的权值来判断是否担任簇头，并启动分簇定时器Timer1，转至1.2；若振动信号的R>阈值M，转至\n1.11.2。\n[0080] 1.2.WSID标签的分簇定时器Timer1时间到，则根据自身的权值Weight来判断是否担任簇头，其中Weight=Energy/(count+1)，Energy为标签的能量，count为已经担任簇头的次数，按照以下规则判断是否担任簇头；\n[0081] 1.2.1.若Weight值比收到的邻居节点的Weight值都大，则将自己设为簇头节点，count加1，簇头标志位置1；\n[0082] 1.2.2.若Weight值比收到的某邻居节点的Weight值小，则将自己设为簇成员节点，簇头标志位置0；\n[0083] 1.2.3.若Weight值和邻居节点中最大的Weight值相等，则比较ID号，ID号小则设为簇头节点，簇头标志位置1，ID大则设为簇成员节点，簇头标志位置0；\n[0084] 1.3.WSID标签簇头广播簇头节点消息，寻找簇成员节点：\n[0085] 1.3.1.WSID标签簇成员收到簇头的消息后，根据信号强度，选择信号强的节点作为自身的簇头节点，并记录在Head中，入簇标志位置1，同时对簇头节点反馈入簇信息；\n[0086] 1.3.2.WSID标签簇头收到簇成员的入簇消息后，将成员节点的ID号加入到成员列表中MemberList。根据MemberList中簇成员的数目，WSID标签簇头产生一个TDMA时隙表，调度簇内节点发送数据时间，入簇标志位置1；\n[0087] 1.4.分簇完成后，WSID标签簇头广播时间同步请求消息；\n[0088] 1.5.WSID节点上电初始化后，无线收发模块处于侦听状态。若收到WSID标签簇头的时间同步请求消息，则广播转发该时间同步请求消息；\n[0089] 1.6.WSID中继节点收到系统预启动数据包后，将系统启动数据包转发至WSID网关，并保持侦听状态；\n[0090] 1.7.WSID网关收到系统启动数据包后，保持侦听状态；\n[0091] 1.7.1.若未收到WSID节点或WSID标签簇头时间同步请求消息，则继续保持侦听状；\n[0092] 1.7.2.若收到WSID节点或WSID标签簇头时间同步请求消息则开始对WSID节点和WSID标签簇头作时间同步处理，转至1.8；\n[0093] 1.8.WSID网关广播分层消息，WSID网关的层次号level1（指以WSID网关为根节点，WSID节点和WSID标签簇头为子节点的网络中的层次号）为0；\n[0094] 1.8.1.WSID节点和WSID标签簇头收到分层消息后，根据分层消息中的层次号得到自己的层次号level1（数据包中的层次号+1），并记录上传节点的ID；\n[0095] 1.8.2.WSID节点和WSID标签簇头得到自己的层次号level1后，再广播分层消息给下层节点，若收到下层节点广播的分层消息，记录WSID节点的下传节点；\n[0096] 1.9.各WSID节点和WSID标签簇头都有自己的层次号及上传节点和下传节点后，WSID网关广播同步消息，以双向成对同步算法同步第一层节点，同样的第一层节点以同样的方法同步第二层节点，即上层节点以双向成对同步算法同步下层节点；\n[0097] 1.10.WSID标签簇头根据产生的TDMA时隙表，用双向成对同步算法对WSID标签簇成员作时间同步处理。此时保证了全网的时间同步。此时，WSID标签开启分簇时间同步定时器Timer3；\n[0098] 1.10.1.分簇时间同步定时器Timer3时间未到，若是WSID标签簇头采集自身的信号并侦听簇成员的异常信号；若是WSID标签簇成员关闭收发模块，进入睡眠状态；\n[0099] 1.10.2.分簇时间同步定时器Timer3时间到，WSID标签簇成员唤醒，WSID标签簇头的网络层次号置0，进入下一轮分簇与时间同步，转至1.1.2；\n[0100] 1.11.WSID标签采集到振动信号：\n[0101] 1.11.1.WSID标签簇成员采集到的振动信号R<阈值M，则WSID标签簇成员继续保持睡眠状态；WSID标签簇头采集到的振动信号R<阈值M，则不转发；\n[0102] 1.11.2.WSID标签簇成员采集到的振动信号R>阈值M，则WSID标签簇成员的收发模块唤醒，将信号发送至本节点的簇头节点；若是WSID标签簇头采集到的信号，则WSID标签簇头和WSID节点自组网将信号发送至WSID网关，通过WSID中继节点发送至WSID基站；若WSID标签中未记录自己的簇头节点且本身也不是簇头节点，则广播异常信号，WSID节点和WSID标签簇头（非该WSID标签的簇头）收到该异常信号则转发，直至发送至WSID基站；WSID基站将信号发送至监控终端，转至1.12。\n[0103] 1.12.WSID标签簇成员将信号发送至本节点的簇头节点或WSID标签簇头和WSID节点自主网将信号发送至WSID网关后，广播自身的ID号和振动信号。移动机载GPS/WSID信息采集节点或移动机载GPS/WSID信息处理传输节点收到WSID标签广播的信号，则发送反馈信号给WSID标签；\n[0104] 1.12.1.若WSID标签接收到移动机载GPS/WSID信息采集节点或移动机载GPS/WSID信息处理传输节点的反馈信号，则继续广播。当采集的振动信号R<阈值M后，则计算自身的权值，广播入簇请求信号转至1.1.2。\n[0105] 1.12.2.若WSID标签未侦听到移动机载GPS/WSID信息采集节点或移动机载GPS/WSID信息处理传输节点的反馈信号，转至1.11。\n[0106] 1.13.若移动机载GPS/WSID信息采集节点侦听到WSID标签的信号，则移动机载GPS/WSID信息采集节点发送一个反馈信号给WSID标签，并且GPS模块采集位置信息，并融合WSID标签的ID及振动信号发送至移动机载GPS/WSID信息处理传输节点，通过移动机载GPS/WSID信息处理传输节点上的2G/3G模块发送至港口监控终端。\n[0107] 1.14.若移动机载GPS/WSID信息处理传输节点侦听到WSID标签的信号，则移动机载GPS/WSID信息处理传输节点发送一个反馈信号给WSID标签，并且GPS模块采集位置信息，并融合WSID标签的ID及振动信号通过移动机载GPS/WSID信息处理传输节点上的2G/3G模块发送至港口监控终端；若移动机载GPS/WSID信息处理传输节点侦听到移动机载GPS/WSID信息采集节点的信号，则将信号通过2G/3G模块发送至港口监控终端。\n[0108] 1.15.若监控终端接收到WSID基站的数据，则根据获取数据包中的ID号判断该集装箱是否是正常的调度操作，如果该ID号的集装箱不在调度计划表中，则监控终端启动相应的报警信号提醒工作人员去现场查看并采取相应的措施。若监控终端收到移动机载GPS/WSID信息采集节点或移动机载GPS/WSID信息处理传输节点的信号，则监控终端软件根据接收到的数据通过虚拟现实、GIS等技术确定集装箱准确的位置信息（位置信息精确到区、排、层）。\n[0109] 系统中各节点上电初始化后，首先WSID基站接收监控终端的系统启动命令，发送系统启动数据包给WSID中继节点，WSID中继节点发送给WSID网关。\n[0110] 表1为系统启动数据包格式：其中数据包类型为0x01表示系统启动数据包。在整个系统中，凡是要广播的数据包，都有一个字段，就是生命期。生命期保证每个数据包只被广播一次，相邻一段时间，节点收到相同的生命期的数据包就会忽略。这样就不会引起广播风暴，浪费系统的能量。\n[0111] 表1系统启动数据包的格式\n[0112]\n序号 字段名称 字段长度 说明\n1 包类型 1byte 标识包类型（0x01）\n2 源地址 2byte 标识数据发送节点id\n3 目的地址 2byte 0xFFFF表示广播地址\n4 生命期 1byte 产生一随机数\n5 CRC校验 2byte 1、2、3、4、字段数据校验\n[0113] 网关接收到系统启动数据包后侦听WSID节点或WSID标签簇头的时间同步请求消息。定时器Timer1是WSID标签在分簇开始时用于广播分簇报文，定时器时间到停止广播分簇报文。定时器Timer3是在WSID标签完成分簇和时间同步后开启，定时器时间到开始重新分簇。\n[0114] 实施例2：\n[0115] WSID标签安装在集装箱上，由锂电池和/或太阳能供电。WSID标签通过分簇算法分为WSID标签簇头和WSID标签簇成员，分簇完成后入簇标志位置1，开启分簇定时器Timer3，定时器时间到入簇标志位置0，则重新进行分簇。WSID标签按一定的时间周期采集集装箱的振动动信号，WSID标签簇头的无线收发模块一直处于唤醒状态，WSID标签簇成员若采集到的振动信号大于阈值M，则无线收发模块唤醒，将振动信号和集装箱ID号发送无线出去，若采集到的振动信号小于阈值M，则无线收发模块进入睡眠状态，最大可能地节省WSID标签的能量。\n[0116] WSID标签簇头和WSID节点在拓扑结构中属于同一层，由WSID网关对其做时间同步处理，WSID标签簇头对本簇内的WSID标签簇成员做时间同步处理。\n[0117] 若WSID标签采集到的振动信号大于阈值M，则先检查入簇标志位，若入簇标志位为\n1，则将信号发送至WSID标签簇头，WSID标签簇头和WSID节点自组网将信号发送至WSID网关；若入簇标志位为0，则广播异常信号，收到该信号的节点（WSID节点或其它WSID标签簇成员的簇头节点）转发该信号，直至发送至WSID基站。同时，检查入港标志位，若入港标志位为\n1（表示集装箱的基本信息已经存在监控终端的数据库中），WSID标签广播信号（包含振动信号和集装箱ID，表2中除序号6），若入港标志位为0（表示监控终端的数据库中不存在集装箱的基本信息），WSID标签广播信号（包含振动信号和集装箱ID以及集装箱的基本信息，表2中的所有数据包）。若收到移动机载GPS/WSID信息采集节点和移动机载GPS/WSID信息处理传输节点的反馈信号，则继续广播，直至采集到的振动信号小于阈值M。移动机载GPS/WSID信息采集节点和移动机载GPS/WSID信息处理传输节点采集位置信息，通过移动机载GPS/WSID信息采集节点上的2G/3G模块发送至监控终端。\n[0118] WSID标签数据包：主要包括集装箱的ID号、振动信号和集装箱基本信息等，具体格式由表2所示：\n[0119] 表2WSID标签数据包格式\n[0120]\n[0121] WSID标签是一个微型的嵌入式系统，通过采用太阳能供电的方式补充标签的能量不仅环保、节能，而且避免使用通过更换电池的方式来补充能量这种不太有效的方法。如何高效使用能量来最大化网络生命周期是传感器网络面临的首要挑战，我们知道传感节点的绝大部分能量消耗在无线通信中，数据发送、数据接收和数据侦听过程有大量的能量消耗。\n本发明设置了基于采样阈值的无线通信模块休眠/唤醒模式（WSID标签簇成员采集到的信号小于阈值则无线通信模块进入休眠状态，采集到的信号大于阈值则无线通信模块唤醒）极大可能的节省网络节点的能量损耗。\n[0122] 如图9所示，WSID标签的工作流程如下：\n[0123] 2.1.WSID标签上电初始化，网络层次号level1设为0（表示未分层），担任簇头的次数count值为0，入港标志位置0（表示集装箱未进入港口，监控终端数据库中不存在集装箱的基本信息）；\n[0124] 2.2.WSID标签采集振动信号R，若振动信号R<阈值M，开启定时器Timer4，定时器时间到，则转至2.3；若振动信号R>阈值M，则转至2.8。\n[0125] 2.3.WSID标签计算自身的权值来判断是否担任簇头，然后周期性地向邻居节点广播分簇报文且接收邻居节点的报文，进行分簇处理；\n[0126] 2.4.分簇完成后，入簇标志位置1。WSID标签簇头广播时间同步请求消息；WSID节点收到时间同步请求信号广播转发该时间同步请求消息；\n[0127] 2.5.若WSID网关收到时间同步请求消息后，WSID网关广播用于时间同步的分层消息；\n[0128] 2.6.各WSID标签簇头和WSID节点都得到自身的层次号后，等待WSID网关的双向成对同步算法的时间同步处理。WSID网关以双向成对同步算法同步第一层WSID标签簇头和WSID节点，同样的第一层WSID标签簇头和WSID节点以同样的方法同步第二层WSID标签簇头和WSID节点，即上层节点以双向成对同步算法同步下层节点，使得所有的WSID标签簇头和WSID节点都时间同步；\n[0129] 2.7.WSID标签簇头时间同步完成后，对簇内的簇成员时间同步，根据产生的TDMA时隙表，用双向成对同步算法对WSID标签簇成员作时间同步处理。此时保证了全网的时间同步。此时，WSID标签开启分簇定时器Timer3；\n[0130] 2.7.1.分簇定时器Timer3时间未到，且采集到的振动信号R小于阈值M，若是WSID标签簇头采集自身的信号并侦听簇成员的异常信号；若是WSID标签簇成员传感模块采集振动信号，收发模块关闭，进入睡眠状态；\n[0131] 2.7.2.分簇时间同步定时器Timer3时间到，WSID标签唤醒，，WSID标签簇头网络层次号level1置0，进入下一轮分簇和时间同步，转至2.3；\n[0132] 2.8.WSID标签簇成员采集振动信号R，若R