基于NB睮oT的光交箱管理平臺的研究與實現

田路強 袁芳芳 寧君宇

摘 要：本文針對傳統光交箱在日常管理中鑰匙權限混亂、開箱手段單一、臺賬管理繁雜以及無法實時監測的一系列不足，提出了一種基于NB-IoT技術的智能光交箱管理方案。本方案以阿里云物聯網開放平臺作為消息平臺，基于SpringBoot框架搭建應用層架構，實現了一套具有高穩定性和高并發性的光交箱管理平臺。該平臺可以極大地提高了光交箱管理的自動化程度，降低了由于手工操作導致的錯誤率智，并提供了智能開鎖授權、狀態實時監控、異常情況告警等一系列智能化安防管理功能，大大提高了光交箱管理運維效率。

關鍵詞：光交箱;NB-IoT;物聯網平臺;SpringBoot

隨著基礎通信設施的大規模建設，光交箱的數量呈指數級增長，傳統的管理方法已經無法對大規模的光交箱形成有效地管理和維護。針對這一難題，本文提出了一種基于NB-IoT的光交箱管理方案，依托于NB-IoT網絡，采用阿里云物聯網平臺為消息平臺層，基于SpringBoot框架搭建應用層，不僅實現了對光交箱的智能化管理，而且具有成本低、穩定性好、可擴展性高的優點。

一、系統架構

本系統如下圖分四級架構，包括設備層、消息平臺層、應用層以及交互層。光交箱終端集成了很多傳感器，包括：門磁傳感器、溫濕度傳感器、報警傳感器、火警傳感器等。光交箱控制單元通過這些傳感器來掌握光交箱的實時狀態。一旦光交箱發生任何情況，傳感器將信號傳遞給主控單元（MCU），MCU在收到信號后通過NB模組將數據通過NB-IoT網絡上傳到阿里云物聯網開放平臺上，阿里云平臺根據預設的過濾規則對數據進行數據格式化、數據過濾等過程。應用層通過調用阿里云物聯網平臺訂閱接口實現數據直接推送。在應用層集中開發了智能光交箱管理平臺，集成了GIS地圖、告警功能、資源管理、人員管理等功能模塊。交互層包括PC端和APP端，PC端主要負責設備管理、人員管理、任務管理等后端管理功能，APP端集成了電子開鎖、接收報警推送、接收任務推送、查看數據等功能。

系統架構圖

二、系統實現

（一）數據采集

本系統在設備層傳感器采用行程開關，終端主控單元采用基于STM32進行嵌入式開發，通信模組采用的是中國移動自主研發M5310工業級通信模組。光交箱在安裝時將所有的傳感器安裝在箱內壁上，門磁設備分別安裝在箱體和箱門上，用于實施檢測門體的開關狀態。當門體開啟時將開關消息通過IO口傳遞給主板，主控單元（MCU）在檢測到開啟信息后調用M5310模組將數據通過NB-IoT網絡發送出去。

（二）消息平臺層

本系統消息平臺采用了阿里云物聯網開放平臺。阿里云物聯網提供安全可靠的設備連接通信能力，幫助用戶將海量設備數據采集到阿里云物聯網平臺，并且客戶應用可以通過調用平臺提供的API下發數據給設備，實現遠程控制海量設備的目的。物聯網平臺還提供了與阿里云眾多產品打通的規則引擎，幫助用戶將應用快速集成。

（三）應用層

本系統的應用層基于時下最流行的SpringBoot進行搭建。SpringBoot基于約定優于配置的思想，可以讓開發人員不必在配置與邏輯業務之間進行思維的切換，全身心的投入到邏輯業務的代碼編寫中，從而大大提高了開發的效率，一定程度上縮短了項目周期。系統的數據持久化層采用的是Mybatis，數據庫是MySQL，服務器軟件為Tomcat。應用層主要實現了與業務相關的功能，包括開鎖邏輯、數據存儲、權限認證、告警推送、地圖定位等。

（四）交互層

本系統的交互層包括PC端和移動端兩部分。因為本系統采用的是B/C架構，所以PC端的交互方式為瀏覽器，用戶登錄瀏覽器后就可以進行相關的交互了。移動端則是與光交箱系統配套的一個APP。該APP實現了智能開鎖、接收告警日志、接收任務推送、地圖導航等功能。

三、系統功能

本系統在應用層實現了地圖導航、異常告警、授權開鎖、手機報裝、告警處理等功能。異常告警，在光交箱被異常開啟、發生震動、傾斜的情況下發送告警信息至平臺和管理人員手機APP上。若為合法開箱，則不上報平臺告警信息。導航定位，手機APP定位導航功能可實現當前位置到指定光交箱位置的導航，既方便維護查找又可以在光交箱遭到破壞時快速到達現場。授權開鎖，有開鎖權限的用戶可以登錄手機APP，對管轄片區內的光交箱進行藍牙鑰匙開鎖或者掃碼開鎖。手機報裝，報裝工作可以通過手機APP掃碼上傳點位的地理位置、設備安裝信息、設備所屬單位等基本信息，完善設備管理工作。告警處理，系統會實時監測設備異常開啟、設備信息丟失、電壓過低等，對數據異常清除及時產生告警信息，并將信息通過PC彈窗、手機APP推送、短信等方式推送至相應的責任人。

四、總結

本方案創新性地提出了最新一代的“智能光交箱管理系統”，讓每一個關鍵啞資源都變成智慧的大腦，成為未來智慧城市的“管理專家”。“智光交箱管理系統”采用傳感器技術、GIS導航技術、計算機網絡技術及其他無線通信技術等物聯網相關技術，實現電信資源管理的智能化、網絡化和空間可視化，創新管理新模式，完善管理流程，提高資源綜合管理的效率和水平，為打造現代化智慧城市做鋪墊，創造更美好的城市生活。

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