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      基于NB-IoT/LoRa工業(yè)環(huán)境安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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      具體成交價(jià)以合同協(xié)議為準(zhǔn)
      • 公司名稱無(wú)錫泛太科技有限公司
      • 品       牌
      • 型       號(hào)
      • 所  在  地
      • 廠商性質(zhì)其他
      • 更新時(shí)間2021/7/26 14:43:48
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      無(wú)錫泛太科技有限公司坐落于中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)之都無(wú)錫新區(qū),成立于2009年,擁有一支留英,留美歸國(guó)博士團(tuán)隊(duì),致力于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、創(chuàng)新創(chuàng)客、人工智能一站式服務(wù),是無(wú)錫市重點(diǎn)建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)科技及,也是國(guó)家2019、2020工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新工程中標(biāo)單位。
      RFID模塊
      工業(yè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)適應(yīng)我國(guó)工業(yè)4.0發(fā)展趨勢(shì),本文設(shè)計(jì)一種基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),采用NB-IoT替代傳統(tǒng)的藍(lán)牙、wifi、gprs等方式,具有功耗小、覆蓋廣、穿透力強(qiáng)、信號(hào)好等優(yōu)點(diǎn)。LoRa是一種新的窄帶技術(shù),與NB-IoT一樣具有的低功耗、遠(yuǎn)距離特點(diǎn),不同的是,LoRa不通過(guò)運(yùn)營(yíng)商基站發(fā)送數(shù)據(jù),而是有其自身的服務(wù)......
      基于NB-IoT/LoRa工業(yè)環(huán)境安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 產(chǎn)品信息

      本環(huán)境安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(型號(hào):無(wú)錫泛太SeaIOT-EE-EES-01)主要用于特殊條件下不易人員出入場(chǎng)合環(huán)境參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),采用三層架構(gòu),模塊化設(shè)計(jì),主要由LoRa監(jiān)測(cè)終端、集中監(jiān)控網(wǎng)關(guān)、紅外控制器以及云平臺(tái)組成。終端監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)LoRa技術(shù)傳至監(jiān)控網(wǎng)關(guān)進(jìn)行匯聚,結(jié)合網(wǎng)關(guān)采集的環(huán)境參數(shù)通過(guò)NB-IoT一并傳輸至云數(shù)據(jù)中心進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、處理、顯示、以及報(bào)警,可用于工礦現(xiàn)場(chǎng)、電梯基坑、污水處理、油田、農(nóng)田水利、倉(cāng)儲(chǔ)物流等野外相對(duì)惡劣的應(yīng)用場(chǎng)景。
      1、系統(tǒng)特點(diǎn)
      系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)、靈活供電(適配器供電、鋰電池供電);
      LoRa監(jiān)測(cè)終端采用低功耗、遠(yuǎn)距離、窄帶寬的LoRa通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸;
      網(wǎng)關(guān)可接入云平臺(tái),通訊方式自動(dòng)選擇,默認(rèn)采用NB-IoT通訊,當(dāng)無(wú)信號(hào)時(shí),自動(dòng)切換到GPRS通訊模式;
      云平臺(tái)部署,可集中管理所有終端設(shè)備、查看終端運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù);采用TCP/UDP協(xié)議與網(wǎng)關(guān)通訊,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)與平臺(tái)的數(shù)據(jù)交互。
      2、系統(tǒng)組成

      系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

      (1)集中監(jiān)控網(wǎng)關(guān)
            集中監(jiān)控網(wǎng)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)監(jiān)控室的溫濕度、供電電壓波動(dòng)(三項(xiàng)四線供電)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及紅外設(shè)備(如空調(diào))的集中控制,也可通過(guò)LoRa與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端通訊,讀取終端設(shè)備采集的數(shù)據(jù),通過(guò)NB-IoT或GPRS將數(shù)據(jù)統(tǒng)一發(fā)送至云端服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)、分析、平臺(tái)化管理,云端可實(shí)時(shí)顯示傳感器數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、閥值報(bào)警、設(shè)備控制等功能。

      集中監(jiān)控網(wǎng)關(guān)

            監(jiān)控網(wǎng)關(guān)采用嵌入式ARM Cortex®-M3 STM32F103系列主機(jī),實(shí)現(xiàn)板載環(huán)境傳感器、總線設(shè)備、無(wú)線通信模塊等設(shè)備的驅(qū)動(dòng)、采集、控制與傳輸。在機(jī)房斷電或維修時(shí),網(wǎng)關(guān)控制板可通過(guò)自身鋰電池完成數(shù)據(jù)保存,防止數(shù)據(jù)丟失。

      監(jiān)控網(wǎng)關(guān)

      (2)紅外控制器
            紅外控制器用來(lái)學(xué)習(xí)紅外類電器的編碼,存儲(chǔ)在本地,可存儲(chǔ)多組紅外編碼,網(wǎng)關(guān)根據(jù)預(yù)先設(shè)置的溫度閾值,通過(guò)串口通信向控制器發(fā)送控制命令,由控制器遙控紅外設(shè)備動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)監(jiān)控室內(nèi)溫度變化,控制內(nèi)容包含設(shè)備開(kāi)、設(shè)備關(guān)、溫度調(diào)節(jié)、模式切換等。

      紅外控制器

      (3)安全監(jiān)測(cè)終端
            安全監(jiān)測(cè)終端采用STM32處理器搭載LoRa通訊模塊,低功耗模式運(yùn)行,平時(shí)處于休眠狀態(tài),只有當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件,或定時(shí)喚醒時(shí)才處于工作狀態(tài);內(nèi)置LoRa遠(yuǎn)距離低功耗窄帶寬通信模塊實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控網(wǎng)關(guān)的交互;防水壓鑄鋁外殼設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)防水、防塵;使用一次性鋰電池供電,一節(jié)電池工作兩年時(shí)間,成本低,便于移動(dòng)部署;可用在智慧農(nóng)業(yè)、智能停車、智慧校園等場(chǎng)景。

      安全監(jiān)測(cè)終端



            由相關(guān)數(shù)據(jù)分析得知,在2020年接入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備將高達(dá)250億臺(tái),其中應(yīng)用有物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的將超過(guò)160億,而在未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場(chǎng)中,便捷、廉價(jià)、低功耗的小數(shù)據(jù)量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將會(huì)占據(jù)高達(dá)90%以上的份額,成為無(wú)線通信領(lǐng)域的主流。作為低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)(LPWA)技術(shù)的*,目前NB-IoT和LoRa不斷在技術(shù)領(lǐng)域做出革新,充分利用其低功耗、低成本、大容量、長(zhǎng)續(xù)航、多連接和廣覆蓋等特點(diǎn),在應(yīng)用層面展現(xiàn)出了突出的效果,引起了國(guó)內(nèi)外行業(yè)的廣泛關(guān)注[2]。
      1、NB-IoT
      3GPP在2016年6月制定了關(guān)于NB-IoT的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),NB-IoT搭建在成熟的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,同時(shí)受到世界范圍內(nèi)的大量企業(yè)的鼎力支持和推動(dòng)。作為一項(xiàng)具備良好發(fā)展前景的通信技術(shù),NB-IoT的突出優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn):
      (1)低功耗
      通過(guò)制定簡(jiǎn)潔的通信協(xié)議和縮短發(fā)射/接收時(shí)間的方式,NB-IoT設(shè)備的待機(jī)時(shí)間提高了近十倍,終端模塊的續(xù)航時(shí)間也從原來(lái)的數(shù)月延長(zhǎng)至5年~10年,系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性得到了顯著提高。
      (2)低成本
      隨著通信技術(shù)的逐步成熟,商業(yè)市場(chǎng)的日益豐富,NB-IoT芯片的售賣價(jià)格將會(huì)控制在1美元以下,而企業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)單個(gè)應(yīng)用模塊的成本也會(huì)相應(yīng)地降低到5美元左右。
      (3)多連接
      NB-IoT的多連接優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在它的一個(gè)扇區(qū)能夠滿足10萬(wàn)臺(tái)設(shè)備同時(shí)連接,可以達(dá)到萬(wàn)物互聯(lián)的要求。此外還支持低延時(shí)敏感度、具有超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。與GSM相比較,NB-IoT具有更低的設(shè)備功耗、更低的搭建成本和更寬廣的覆蓋范圍。本系統(tǒng)的終端監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)LoRa技術(shù)傳至監(jiān)控網(wǎng)關(guān)進(jìn)行匯聚。
      (4)廣覆蓋
      NB-IoT具備很強(qiáng)的覆蓋能力,得益于上行Inter-site CoMP技術(shù)以及采取重復(fù)發(fā)送的方式。在設(shè)計(jì)的窄帶傳輸模式下,通過(guò)上行鏈路傳遞控制指令,可供選擇的帶寬為3.75kHz和15kHz;通過(guò)下行鏈路下發(fā)控制指令,采用的帶寬為180kHz,子載波的數(shù)量為12,帶寬為15kHz。農(nóng)村和較偏遠(yuǎn)的區(qū)域設(shè)備排布較分散,對(duì)通信能力提出了較高的要求,而將NB-IoT的上行鏈路提高20dB,可達(dá)到覆蓋面積擴(kuò)大100倍的效果。如果在基站與NB-IoT終端之間選用較少數(shù)量的子載波并采取重復(fù)傳送的機(jī)制,能夠有效提升通信傳輸?shù)某晒β?,同樣可以滿足車庫(kù)、倉(cāng)儲(chǔ)等地下應(yīng)用場(chǎng)景的特殊要求。
      2、LoRa
      LoRa(Long Range)屬于LPWAN通信技術(shù),是由美國(guó)Semtech公司發(fā)布和推廣使用的一種無(wú)線通信方案。由于其建立在擴(kuò)頻技術(shù)的基礎(chǔ)上,具備了超遠(yuǎn)距離通信的能力,目前已經(jīng)成為低功耗廣域網(wǎng)通信的基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)的無(wú)線傳輸方案中,往往無(wú)法兼顧理想的傳輸距離和設(shè)備功耗,針對(duì)這一突出問(wèn)題,LoRa技術(shù)兼具低功耗、遠(yuǎn)距離、低成本和多連接的特點(diǎn),工作在的433、868和915MHz頻段。在選用LoRa通信后,系統(tǒng)容量和規(guī)模都得到了明顯提高,能夠完成遠(yuǎn)距離的長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定通信。
      LoRa可以看做是與NB-IoT相競(jìng)爭(zhēng)的低功耗通信技術(shù),兩者的相似特點(diǎn)主要有:
      (1)遠(yuǎn)距離,通信距離可以達(dá)到20km;
      (2)低功耗,在某些應(yīng)用中,電池使用壽命可以達(dá)到5-10年;
      (3)低速率,傳輸速率較低,僅為數(shù)百kbps。
      但是LoRa與NB-IoT的不同之處在于,LoRa不通過(guò)運(yùn)營(yíng)商基站發(fā)送數(shù)據(jù),而是有其自身的服務(wù)端。當(dāng)然,由于不需要移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的參與,它便不需要向移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商支付費(fèi)用,但是它也需要有自己的服務(wù)器,用于接收節(jié)點(diǎn)的信號(hào),以及將信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)至互聯(lián)網(wǎng)??梢钥闯?,LoRa的特點(diǎn)和NB-IoT相類似,因此也構(gòu)成了相互競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系。
      本文中結(jié)合網(wǎng)關(guān)采集的環(huán)境參數(shù)通過(guò)NB-IoT一并傳輸至云數(shù)據(jù)中心進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、處理、顯示、以及報(bào)警。
      1、工業(yè)環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控功能
      服務(wù)器端軟件登錄后,進(jìn)入環(huán)境監(jiān)控平臺(tái),系統(tǒng)由環(huán)境監(jiān)控、設(shè)備信息管理、業(yè)務(wù)配置管理、系統(tǒng)配置管理四個(gè)模塊組成。系統(tǒng)默認(rèn)打開(kāi)環(huán)境監(jiān)控模塊中的實(shí)時(shí)環(huán)境功能。以下為實(shí)時(shí)環(huán)境功能的說(shuō)明。
      (1)該功能根據(jù)數(shù)據(jù)權(quán)限的問(wèn)題在查詢條件顯示上分成兩塊,用使用單位權(quán)限登錄時(shí),系統(tǒng)會(huì)默認(rèn)將使用單位名稱填充至,使用單位的查詢條件框中;使用管理員賬號(hào)則為空。
      (2)使用單位通過(guò)查詢條件只能查出自己下轄的設(shè)備信息
      (3)報(bào)警設(shè)備基本信息中顯示的是正在查看設(shè)備基本信息
      (4)設(shè)備監(jiān)控區(qū),則顯示該設(shè)備溫度、電壓、積水、濕度四個(gè)監(jiān)控指標(biāo),另外還可根據(jù)開(kāi)啟/關(guān)閉空調(diào)以及刷新功能按鈕(即獲取傳感器當(dāng)前實(shí)時(shí)數(shù)據(jù))
      2、工業(yè)環(huán)境監(jiān)控-環(huán)境監(jiān)控告警
      (1)當(dāng)環(huán)境(溫度、電壓、積水、濕度)有異常時(shí),在工業(yè)環(huán)境監(jiān)控中環(huán)境監(jiān)控告警模塊中會(huì)有一條記錄產(chǎn)生,系統(tǒng)將自動(dòng)發(fā)送短信給使用單位安全管理員,用戶也可根據(jù)實(shí)際情況自定義手機(jī)號(hào)發(fā)送短信。
      (2)用戶也可查看該報(bào)警處置的詳情
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