基于NB-IoT的智能監測系統

李彬　張偉　王福虎

摘 要：設計實現基于NB-IoT的智能監測系統。通過GPS等傳感器采集數據，然后將采集到的數據通過NB-IoT技術傳到云平臺，云平臺收到數據直接轉發給移動終端，移動終端顯示數據并通過數據分析可實現智能監測。

關鍵詞：NB-IoT;智能監測;云平臺;物聯網

在移動互聯網和物聯網技術飛速發展的今天，萬物互聯已經是時代發展的必然趨勢。而物聯網應用也涉及到多種專業知識，其中窄帶物聯網（narrow band Internet of things，NB-IoT）是最近剛發展起來的物聯網技術，具有廣覆蓋、低功耗、大連接和低成本等優點，因此其非常適用于低速率的物聯網系統，而智能監測系統是指通過傳感器等設備及時獲取到人或物的狀態信息，并通過對獲取到的數據進行分析，及時作出反饋。本文旨在設計一種智能監測系統，通過傳感器獲取數據并將數據通過NB-IoT技術傳到云平臺，再通過云平臺發送到移動終端，在移動終端進行顯示，如果狀態有異常移動終端能夠及時報警，讓管理者及時作出反饋。通過NB-IoT技術實現無線網絡監測，可做到低功耗和低成本。

1 系統總體設計

智能監測系統總體設計如下圖所示，主要有NB終端，云平臺和移動終端三部分。其中NB終端主要包含stm32控制器，NB模組，GPS定位模塊，氣壓傳感器模塊，加速度傳感器模塊。云平臺本文采用電信物聯網平臺，移動終端表示手機或者平板。

NB終端通過GPS定位獲取位置信息，通過氣壓傳感器模塊獲取高度信息，通過加速度傳感器獲取運動狀態，將該終端佩戴在人身上或者放在物體上時，可以獲取當前人或物的位置，高度和運動狀態等信息，再通過NB模組發送到云平臺，然后云平臺轉發到移動終端，可實現遠程監測人或者物體的位置、高度和運動等狀態信息，如有異常及時報警，管理員及時作出反饋，系統工作流程圖如下圖所示。

2 系統功能設計

2.1 STM32控制器

本文采用STM32F103系列，屬于32位ARM微控制器，其內核是Cortex-M3，其功能強大，芯片集成多種外設接口可將傳感器采集的數據，通過NB模組發送到云平臺。STM32控制器是系統的控制中樞，實現對各個模塊的控制和調用。

2.2 傳感器

本文主要采用的傳感器有GPS，氣壓傳感器和加速度傳感器。GPS可定位經緯度獲取當前位置信息，氣壓傳感器獲取氣壓值，需要地面的校準值可計算當前高度，或者通過海平面氣壓計算海拔高度。加速度傳感器獲取運動狀態，并且加速度傳感器可檢測到自由落體運動，控制器可發送自由落體警告，控制器可根據監測的數據比如位置信息異常，高度信息異常，或者運動信息異常及時發出報警信息，讓管理員及時作出反應。隨著傳感器技術的發展，可選用的傳感器多種多樣，傳感器有著極強的擴展性，因此該系統也有著廣泛的適用性。

2.3 NB模組

NB模組采用移遠的BC20模組，與STM32控制器通過串口通信，支持CoAP協議，需配備專用的NB卡，可將傳感器獲取的數據定向傳輸到云平臺。優點是功耗低和成本低。

2.4 云平臺

云平臺可選用電信物理網平臺，測試階段有專用的開發者網址，在云平臺設置轉發規則，綁定自己的NB模組即可。NB-IoT的特點是支持大連接，通過云平臺的轉發能很好的解決大量NB終端并發的問題。

2.5 移動終端

移動終端需開發簡易APP，獲取云平臺下發的數據，并將數據顯示出來，以及將控制端發送的異常報警信息及時展示給管理員。

3 結語

隨著物聯網技術的發展，萬物互聯必將是趨勢。本文設計了一種基于NB-IoT技術的智能監測系統，終端設備通過GPS、氣壓傳感器和加速度傳感器采集數據，再通過NB模組將采集到的數據發送到云平臺，云平臺再下發到移動終端展示，如有異常，及時報警。該系統有極大地擴展性，傳感器的選擇多種多樣，采集到的數據也有極大地分析價值，隨著萬物互聯，數據量的增大，再通過大數據的分析，有著廣闊的前景和應用價值。

參考文獻：

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