窄帶物聯網的地下停車場燈控系統設計論文

2022-09-02 論文

　　摘要：窄帶物聯網（NB-IoT）憑借大連接、廣覆蓋、深穿透、低成本及低功耗等優點，逐漸成為物聯網市場的新熱點。尤其在傳統無線信號無法覆蓋的地下停車場，其實時發送數據的能力得到很好地體現。文章以金葫蘆GIoT開發套件為基礎，利用KDS與VS開發平臺，利用窄帶物聯網設計了一款專門針對地下停車場的燈控系統，實現了智能開燈、智能關燈、遠程控制等多種功能。現場使用證明，該系統運行情況及性能良好，極大地提高了地下停車場的管理效率。

　　關鍵詞：NB-IoT；地下停車場；燈控系統

　　1概述

　　2017年6月6日國家工信部辦公廳正式下發《關于全面推進移動物聯網（NB-IoT）建設發展的通知》，明確了建設與發展NB-IoT-IoT網絡的意義，對NB-IoT標準、設備、芯片、模組、測試、應用、網絡等方面，部署了了具體任務。特別是，在NB-IoT網絡建設方面，要求到2020年全國基站規模達到150萬個，實現普遍覆蓋。2017年末，要求達到40萬個基站建設任務，實現對直轄市、省會城市及其他主要城市的覆蓋。這就意味著，NB-IoT技術將迅速生根落地，開花結果[1，2，3]。除此之外，NB-IoT所具備四大特點：一是廣覆蓋；二是具備支撐海量連接的能力；三是更低功耗；四是更低的模塊成本[4，5]。鑒于此，本文利用KDS與VS開發平臺，利用窄帶物聯網，設計了一款專門針對地下停車場的燈控系統，實現了智能開燈、智能關燈、遠程控制等多種功能，極大地降低了值班工人的勞動強度，有效提高了地下停車場的管理效率，具有良好的社會效益。

　　2系統設計方案

　　根據NB-IoT應用架構，分別從終端、信息郵局、人機交互系統來設計方案。最終設計方案。一是終端：方案選取金葫蘆GIoT，方案優勢專為NB-IoT設計的集成芯片，具有針對性強、集成度高，開發方便，其含32為ARMCortex-M0+內核的KL36微控制器、GIoT通信模組、三色燈、SWD寫入器接口、TTL串口（UART0/UART2）及兩排對外接口組成；二是信息郵局：方案選取華為云服務，方案優勢是處理速度和傳輸速度快；三是人機交互系統：方案選取VisualStudio，方案優勢是具有開發簡單，開發周期短，上手快，大大提高研發效率。

　　3系統實現

　　3.1終端程序設計

　　USB口通電后，紅燈亮表示通電正常，LCD顯示芯片溫度“H0-xx.x”，時間約10秒。接著LCD顯示設備唯一標識IMSI；進入主循環，LCD顯示時間“hh.mm.ss”，每秒更新一次。在這個過程中，若按下觸摸按鍵TSI3次或時間每隔120秒，終端想云服務器發送一次數據，LCD提示“H1-1007”表示數據發送成功。若顯示“F..”則失敗，可能是基站信號弱；在數據發送過程中，若能成功連接基站，則在LCD上顯示“H1-1003”與“H1-1004”之間會顯示提示“H1-xx”，其中xx為當前信號強度（百分比表示）。xx在70以上，通信較為流暢；另外，若需獲得運行過程信息，可使用串口通信方式（波特率：115200），使用串口調試工具即可[6]。

　　3.2云端轉發程序設計

　　通過文獻[7]提供的一些技術幫助，最終設計了云端轉發程序。

　　3.3人機交互程序設計

　　根據工程實際要求，頁面中有監測和控制兩大功能，最終開發的界面如圖3所示[8]。通過在界面上寫入0或1就能控制指定區域的燈光開啟或關閉。同時可以實時觀察到光強數據。

　　4性能測試

　　測試項目1，終端-云通訊，測試方法為基本信息、通信信息、光控信息等在終端與云端相互進行傳送，測試結果通訊成功；測試項目2，PC-云通訊，測試方法為基本信息、通信信息、光控信息等在PC端與云端相互進行傳送，測試結果通訊成功；測試項目3，燈控開關，測試方法為分別在界面指定位置發送0與1，測試結果控制成功。

　　5結束語

　　本文以金葫蘆GIoT開發套件為基礎，利用KDS與VS開發平臺，利用窄帶物聯網設計了一款專門針對地下停車場的燈控系統，實現了智能開燈、智能關燈、遠程控制等多種功能。現場使用證明，該系統運行情況及性能良好。

　　參考文獻：

　　[1]RashmiSharanSinha，YiqiaoWei，Seung-HoonHwang.AsurveyonLPWAtechnology:LoRaandNB-IoT[J].ICTExpress，2017，3（1）.

　　[2]戴國華，余駿華.NB-IoT的產生背景、標準發展以及特性和業務研究[J].移動通信，2016，40（07）：31-36.

　　[3]孫彪.移動運營商NB-IoT部署策略探討[J].移動通信，2016，40（23）：11-16.

　　[4]李娟，胡曉玲，李自剛.窄帶物聯網NB-IoT能耗測試淺析[J].電信網技術，2016（08）：65-67.

　　[5]陳博，甘志輝.NB-IoT網絡商業價值及組網方案研究[J].移動通信，2016，40（13）：42-46+52.

　　[6]劉朝華.基于iOS平臺車位共享系統設計與實現[J].物聯網技術，2017，7（03）：101-103.

　　[7]吳平.基于ZigBee和GSM的智能停車系統[J].單片機與嵌入式系統應用，2016，16（04）：32-35.

　　[8]李曉路.嵌入式系統人機交互界面開發平臺研究[D].煙臺大學，2012.