基于NB—IoT網絡的物聯網家具檢測技術研究

盛驍駿　鐘文翰　王武康

摘要：NB-IoT即窄帶物聯網（Narrow Band -Internet of Things），是物聯網技術的一種，具有低成本、低功耗、廣覆蓋等特點。NB-IoT技術已經大量應用于智慧農業、智慧消防、智能井蓋、智能路燈、智能水表、共享單車電子圍欄等領域，在質量檢測領域應用還處于探索階段。本文結合研究所家具檢測設備現狀，利用NB-IoT等技術對耐疲勞類試驗設備進行智慧化改造，以達到機器換人的目的。

關鍵詞：NB-IoT；物聯網；家具檢測

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）01-0078-02

1 目前設備現狀

我所下屬國家家具產品質量監督檢驗中心（浙江）是由我所組建，經國家質量監督檢驗檢疫總局和國家認證認可監督管理委員會授權的，專業從事家具及相關產品質量監督檢驗工作的國家級技術機構。中心設有家具及原輔材料檢測實驗室、室內環境檢測實驗室、材種鑒定實驗室、裝飾裝修材料檢測實驗室以及化學分析實驗室，擁有各類檢測設備400余臺套。隨著信息化項目的不斷推進，我所目前通過智慧檢測項目建成了直讀式光譜儀智慧檢測項目，監督抽查移動平臺，工作流程監管系統，提高了檢測效率。

但目前中心設備還存在一些亟需解決的問題：

（1）比如耐疲勞類試驗設備，一般需要幾萬次要好幾天（有時候可能更長）的連續試驗。試驗過程中工作人員無法一直觀察試驗過程，特別是夜間試驗時，試驗過程數據無法實時保留，導致對檢測結果判定存在不確定性；

（2）耐疲勞類試驗設備意外停止運行或者出現問題時，工作人員無法第一時間獲知情況并對設備進行處理，導致試驗停頓或者需要重新試驗，影響工作效率；

（3）當被檢物出現損壞時如果沒有第一時間獲知信息進行處理，會對耐疲勞類試驗設備造成損壞。比如腳輪磨損試驗，椅子腳輪損壞時會對試驗設備的金屬板進行摩擦，造成損壞，甚至引起火災。椅子坐墊和靠背損壞時，會造成設備進行空拉或空敲，從而損壞設備；

（4）試驗過程中，耐疲勞類試驗設備無法判斷被檢物是否出現了損壞情況，會繼續做實驗。比如腳輪磨損試驗，具體腳輪是在做第幾次時出現損壞無法得知，工作人員只能靠經驗估摸算次數，造成數據不嚴謹；

（5）試驗過程中，工作人員需要不時的進實驗室巡查，查看實驗狀況，影響工作效率。

2 方案概述

隨著現代無線通信技術、計算機技術的高速發展，自動控制技術、傳感技術逐漸被廣泛地應用在工業與民用上，這恰恰也給檢測機構提供了設備智能化的解決方案。

本方案就是運用NB-IoT技術+傳感技術+視頻影像技術+數據倉庫技術等集成的新的檢測解決方案。

3 實現目標

由于耐疲勞類試驗設備有24小時持續多天的連續試驗特性，利用NB-IOT技術、傳感技術、視頻技術、遠控電源技術等多方位監控管理耐久性試驗過程，實現系統自動采集數據并計算，對試驗過程中發生的意外進行自動報警、自動處理，提高工作效率，防止設備損壞，提高數據準確性，保證嚴謹性，達到機器換人的目的。

4 本方案涉及主要技術

4.1 NB-IoT技術

我們正進入萬物互聯的時代，隨著智慧城市、智能小區、大數據時代的來臨，無線通信將實現萬物連接。很多企業預計未來全球物聯網連接數將是千億級的時代。中國移動推出了NB-IoT萬物物聯技術支撐，利用ONE-NET云平臺實現萬物物聯，本方案將基于此技術實現檢測設備的互聯互訪。

4.2 傳感技術

利用傳感技術，結合位移、角度、加速度、重力加速度等變化算法，根據不同檢測設備監測其實驗情況。

4.3 云數據平臺

設備運行過程中會產生海量的實驗過程數據，平臺解決了如何取舍、壓縮、計算、保留這些數據。比如腳輪磨損試驗過程中，一分鐘會產生1800條數據，一天會產生2592000條數據。要精確地對試驗過程進行監控和預報警，需要計算海量數據得到模板數據，其中涉及到很多特定的算法。云數據平臺通過提供這些數據，對將來的決策、模板數據的調用提供依據。

5 子系統介紹

5.1 NB-IoT系統

5.1.1 實現功能

傳感器實時采集的檢測設備數據通過NB-IoT網絡進行傳輸，利用中國移動的ONE-NET云平臺對NB-IoT模組進行管理和數據上傳處理中轉。

5.1.2 特點

（1）覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗低、架構優；

（2）使用License頻段，可采取帶內、保護帶或獨立載波三種部署方式，與現有中心網絡共存；

（3）NB-IoT終端模塊的待機時間可長達10年，實驗人員不用頻繁進行更換；

（4）具備支撐海量連接的能力，NB-IoT一個扇區能夠支持10萬個連接，可以對數量龐大的檢測設備進行統一管理。

5.2 遠程視頻集成系統

5.2.1 實現功能

實驗員可以在任何地方、任何時間利用手機、平板、電腦等終端實時查看實驗情況，無須再到實驗現場。

5.2.2 特點

現有市面上視頻監控都是獨立系統，無法實現與智能物聯創新平臺的集成，本子系統通過特有監控設備進行編碼、解碼，將視頻點播集成進智能物聯創新平臺，實現單點登錄，一平臺多任務等功能。

5.3 傳感系統

5.3.1 實現功能

根據不同的實驗設備定制不同的傳感應用，對實驗數據進行實時采集，包括位移、角度傾斜、加速度、重力加速度等數據。

5.3.2 特點

（1）高速率采集數據，可以實現每秒采集20組精確數據，提供計算依據；

（2）自供電模式，低功率工作，可以支撐24小時工作模式12天的周期，讓安裝部署更加方便；

（3）小體積大功能，火材盒的大小完成所有的數據采集；

（4）無任何外接線材更加方便，市面上還沒有同時滿足這些技術特點的傳感器。

5.4 數據轉換服務

5.4.1 實現功能

傳感器采集的數據通過NB-IOT網絡傳輸到數據轉換服務，數據轉換服務對數據進行分析、計算，保留有用數據存儲到數據庫。

5.4.2 特點

（1）多種算法集成服務，通過云計算生成模板數據；

（2）文件數據庫和通用數據庫集成使用，提高處理效率；

（3）保留大量原始數據，通過各種運算生成決策數據；

（4）多服務并行，支撐多設備數據并線接收；

（5）子母服務，保證服務端的穩定性；

（6）三維數據計算分析，達到實驗過程預警、告警、采取緊急措施的精確性。

5.5 檢測設備智能物聯創新平臺

5.5.1 實現功能

中控平臺，管理查看所有本系統集成的所有設備實驗情況。

5.5.2 特點

（1）在線管理：工作人員通過互聯網隨時登錄系統，沒有時間和地點限制；

（2）權限管理：不同工作人員實現不同權限實驗設備在線管理；

（3）遠程視頻監控：任何地點、任何時間通過系統隨時查看實時實驗過程影像；

（4）數據呈現：重要數據以圖形、曲線等形式直觀展現，工作人員可以在界面查看所有實驗過程；

（5）預警：實驗過程中有數據異常發生，但還沒到需要采取措施的情況下，對工作人員進行預報警；

（6）痕跡保留：實驗中途意外停止，工作人員可以回放實驗過程，系統自動告知異常數據出現的時間點，運行次數等準確信息；

（7）數據處理：工作人員根據預設方案，提取有價值的數據報表。

5.6 緊急預處理系統

5.6.1 實現功能

實驗過程出現意外，通過短信、微信、甚至主動撥打電話的方式通知工作人員進行處理，在一定時間內未獲得工作人員處理，系統可以根據預設條件主動停止試驗，甚至切斷電源。

5.6.2 特點

（1）由系統自動完成，無需人工干預；

（2）通過遠程IP電源，系統自動對指定電源進行切斷停止試驗處理；

（3）多種預報警通知方式。

6 結語

隨著智能科技產業與物聯網的聯動發展，一個新的時代離我們越來越近，物聯網將顛覆互聯網行業也許只是時間問題，人們的生活將進入一個新的紀元。檢測機構也應該抓住機遇，不斷通過新技術進行技術改革，最大限度的降低人力成本，提高檢測效率，實現經濟與社會效益的最大化目標。

參考文獻

[1] 趙渤鍇.物聯網技術在建設工程質量檢測中的應用[J].信息技術，2018，（1）：134-135.

Abstract：NB-IoT， the Narrow Band-Internet of Things， is a kind of Internet of Things technology with low cost， low power consumption and wide coverage. NB-IoT technology has been widely used in smart agriculture， smart fire protection， intelligent manhole cover， intelligent street lamps， smart water meters， shared bicycle electronic fences， etc.， and the application in quality inspection is still in the exploration stage. In this paper， based on the current situation of furniture testing equipment in the institute， the NB-IoT and other technologies are used to intelligently modify the fatigue-resistant test equipment to achieve the purpose of machine substitution.

Key words：NB-IoT；Internet of Things； furniture inspection