基于窄帶物聯網的校園智能鈴聲廣播系統

孫進 潘健 黃越 無錫職業技術學院

引言

近幾年，物聯網隨著互聯網的飛速發展，可以運用的方向越來越多，比如，在家居生活方面：智能家居的誕生，改變了很多人的生活方式。因此，我們想基于物聯網做出改變傳統校園的打鈴方式與廣播方式。。

如今大多校園廣播系統多為網絡數字化的方式實現廣播以及后臺調控，雖然已經可以用電腦通過網絡來進行后臺調控，但是卻不能隨時隨地進行后臺調控。而且網絡數字化廣播鈴聲系統還需要網線布置，增加成本，后期如果出現問題需要進行維護也要花費更多的時間和精力以及成本。

因此，基于窄帶物聯網的新型遠程控制的校園鈴聲廣播系統應運而生，它不僅解決了網絡數字化廣播鈴聲系統的一系列問題，同時還可以實現在不同教學樓同步打鈴和廣播并且還增加了一些智能控制功能：智能播報、智能開關、智能檢測、故障上報、智能調控等。云平臺或后臺控制更加便捷、人性化。即滿足學校的日常使用，也可以滿足各種節假日等特殊節日的需求。

1 基于窄帶物聯網的校園智能鈴聲廣播系統的設計

1.1 整體設計方案

整體設計方案主要采用無線模塊（NB IOT）、控制模塊、溫濕度模塊、紅外模塊、后臺控制（軟件實現）；控制模塊：利用繼電器、無線模塊接收器以及紅外模塊接收器等等，控制校園鈴聲廣播設備的開啟與關閉。

1.2 系統主要功能

實現一個可以在不同教學樓但能同步打鈴和廣播，可以自動同步時間，并且可以后臺設置各種參數（例如修改鈴聲、實時播報天氣狀況、智能開關、遙控開關、語音播報、特殊活動時間播報等），此外，通過增加一個備用廣播鈴，提高校園廣播鈴聲系統控制的可靠性，如果出現問題發送錯誤報告至后臺（方便維修人員排除故障），并且啟用備用設備，保證校園鈴聲廣播可以一直工作。

2 硬件電路設計

2.1 無線模塊（NB IOT）

NB-IoT（窄帶物聯網）是 IoT 領域的新興的技術，支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接，是一種不僅有低功耗的廣域網技術，而其還具有部署靈活、低功耗、低成本、窄帶、大容量（支持海量設備連接）、深度覆蓋、低速率等特點。設備通過串口，以AT命令的形式，發送數據到NB-IoT模組或SoftRadio模擬器。NB-IoT芯片/模組或SoftRadio模擬器，接收到AT命令后，將payload后，自動封裝為CoAP協議的消息，并發送給事先配置的物聯網平臺；以此實現平臺互聯功能。

2.2 溫濕度模塊

利用溫度傳感器、濕度傳感器做為輸入設備，將溫度傳感器、濕度傳感器以及無線模塊組合在一起，形成此項目的特殊模塊——溫濕度模塊。通過溫濕度模塊的作用，讀取空氣中的溫度、濕度（每隔1小時重新測量，提高實時性，避免太大誤差），并且通過無線模塊傳輸讀取的數據，通過后臺分析數據，從而得到天氣情況，再通過廣播鈴聲系統將天氣狀況播報給全校學生（通過對數據的具體分析，可以提醒師生們注意增添衣物，注意冷暖）。

2.3 LED模塊

通過LED模塊的接入可以更好有效的觀察校園廣播鈴聲的狀態，使得校園廣播鈴聲系統可以被更好的控制和使用。

2.4 語音模塊

通過語音模塊，可以播發音樂、鈴聲、語音等音頻，使得校園智能鈴聲廣播的功能更加多樣化，例如天氣狀況播報、時間播報、重大節日提醒等等諸多功能，使得校園智能鈴聲廣播系統有更多的廣播功能。

2.5 紅外遙控模塊

紅外遙控模塊可以通過按鍵的方式進行控制，增加校園智能鈴聲廣播系統的操作多樣性與穩定性，當NB-IoT（BC95）模塊損壞、基站信號不穩定以及云平臺或遠程控制中心出現問題，就可以使用紅外遙控模塊，以此來可以繼續操控校園鈴聲廣播，從而增加校園智能鈴聲廣播系統的穩定性。

2.6 系統實現的具體步驟

采用無線模塊（NB IOT-BC95）進行數據與云平臺或者遠程控制中心進行通信，NB-IoT（BC95）模塊可以通過AT指令控制BC95模塊進行網絡連接、數據發送等功能。可以通過以通過 NB-IoT 網絡將數據傳輸到云平臺或者遠程控制中心，而云平臺或者遠程控制中心也可以通過NB-IoT 網絡將命令下發到NB-IoT（BC95）終端模塊。NB-IoT（BC95）終端模塊連接了語音模塊，可以通過云平臺或者遠程控制中心下發的各個指令來控制語音模塊來達到對校園廣播鈴聲的控制。

在NB-IoT（BC95）終端模塊上還連接了溫濕度模塊，溫濕度模塊實時采集周圍環境的溫度和濕度并將其采集到的數據通過NBIoT 網絡進行上傳，這樣就可以在云平臺或者遠程控制中心查看到實時的溫濕度數據。在云平臺或者遠程控制中心里進行閾值設定（如溫度0度），當達到這一設定閾值時，將自動進行語音廣播提醒師生天氣溫度較低注意保暖等等。

通過LED顯示屏，可以將獲取到的溫濕度數據、時間數據等直接投影到LED顯示屏，可以直觀觀測溫濕度、時間等數據，以及校園廣播鈴聲系統的各個設置及狀態，及時并且直觀的了解，不需要在登入云平臺或者遠程控制中心進行查看，使其更加便捷。

為了防止各種突發的狀況，如基站信號不穩定、無線模塊（NB IOT-BC95）損壞等情況，采取紅外遙控進行對校園廣播鈴聲系統的控制，通過紅外遙控模塊可以使用按鍵來進行對校園廣播鈴聲系統的控制和修改設置。大大的提高了校園廣播鈴聲系統的穩定性，以此來保證校園鈴聲不會出現問題。

3 云平臺控制部署

3.1 硬件設備

主要使用的NB-IoT模塊是移遠BC95模塊，通過上述的硬件終端設計開發進行硬件連接，待完成后移遠BC95模塊會自動搜索網絡，其還可以通過AT指令來進行網絡附著等操作。硬件準備工作做好后，就開始云平臺設置綁定等操作。

3.2 云平臺綁定

需要注意平臺選擇，本文所采用的是谷雨的移遠BC95模塊，所以可以在谷雨云平臺進行直連綁定，也可以通過谷雨云平臺的電信平臺進行注冊綁定，除了谷雨平臺，還可以采用更為強大的華為Ocean Connect平臺進行設備注冊和綁定。

雖然兩個云平臺都需要進行賬號注冊，但需要注意的是谷雨云平臺的注冊更為簡單，而華為的Ocean Connect平臺注冊較為繁瑣，但是華為的Ocean Connect平臺比谷雨的云平臺功能更加強大

3.3 云平臺控制

登入云平臺，通過設備綁定后，進行插件部署，使得云平臺可以獲取數據和下發指令，而后通過設置溫濕度等閾值，實現自動鈴聲廣播等功能，實現自動語音播報提醒的功能。云平臺的控制中心還可以直接控制校園鈴聲系統，并且可以查看系統的各個狀態（開關狀態、閾值控制等）。可以更加便捷的管理校園鈴聲廣播鈴聲系統。

4 結論

本文主要是用移遠BC95模塊實現了一個基于窄帶物聯網的校園智能鈴聲廣播系統，完成了云平臺控制的想法。使用該系統不僅滿足了隨時隨地可以控制和檢測校園廣播的狀態，也在出現問題時為維護人員提供有利的支持，同時也為校園師生提供更加便利和多功能的校園廣播鈴聲。