基于NB-IoT的智能井蓋方案及其應(yīng)用

0 引言

低速率、低功耗和廣覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT技術(shù)應(yīng)用是5G智慧城市不可或缺的組成，北京智聯(lián)安作為NB-IoT最早芯片供應(yīng)商之一，積極探索物聯(lián)網(wǎng)的落地解決方案，為智慧城市增添芯智慧內(nèi)涵。NB-IoT專用芯片MK8010所對(duì)應(yīng)的T10標(biāo)準(zhǔn)模組業(yè)已推出并通過中國(guó)電信的入庫(kù)入網(wǎng)測(cè)試，達(dá)到可量產(chǎn)出貨要求。

圖1 NB-IoT智能井蓋方案框圖

1 方案設(shè)計(jì)

在智慧城市建設(shè)中井蓋管理是一個(gè)痛點(diǎn)，如井蓋丟失、翹起翻覆，井蓋移位、水位監(jiān)測(cè)等，于是出現(xiàn)井蓋智能化的需求。對(duì)此基于NB-IoT的智能井蓋方案有效化解這些痛點(diǎn)問題，真正實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT技術(shù)的落地。根據(jù)業(yè)主需求和鑄鐵井蓋本身特點(diǎn)的定制方案如圖1所示。

該方案主要由NB-IoT模塊、單片機(jī)MCU和GPS模塊，以及磁感應(yīng)開關(guān)組成，可按需選擇是否添加水位探頭。MCU模塊作為主控，NB-IoT模塊負(fù)責(zé)與平臺(tái)通信GPS模塊用于設(shè)備定位，而磁感應(yīng)開關(guān)用于檢測(cè)井蓋是否開啟。其中磁感應(yīng)開關(guān)有A、B兩個(gè)探頭，可根據(jù)具體井蓋和底座結(jié)構(gòu)定制安裝位置，便于準(zhǔn)確檢測(cè)井蓋是否處于開啟狀態(tài)（A探頭與設(shè)備相連固定于底座，B探頭固定于井蓋對(duì)應(yīng)位置）。在單底座多井蓋情況下，門磁探頭數(shù)量與井蓋數(shù)量對(duì)應(yīng)，多個(gè)門磁探頭間串聯(lián)后連接到設(shè)備端，多個(gè)井蓋中任一井蓋被打開都觸發(fā)告警。設(shè)備和門磁探頭安裝位置如下圖2所示，不同井蓋根據(jù)情況相應(yīng)調(diào)整。

圖2 設(shè)備及門磁探頭安裝位置示意圖

NB-IoT智能井蓋設(shè)備基本特性如表1所示。

表1 NB-IoT智能井蓋設(shè)備基本特性

2 智能井蓋設(shè)備設(shè)計(jì)

智能井蓋設(shè)備如圖3所示。其產(chǎn)品核心就是T10這顆NB-IoT模組，布局簡(jiǎn)潔且外圍器件相對(duì)較少。PCB采用通用FR4的4層通孔設(shè)計(jì)如圖4所示。高集成度和易生產(chǎn)性的優(yōu)勢(shì)使得整個(gè)模組的成本大幅降低，具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。T10模組硬件布局如圖5所示。

圖3 智能井蓋設(shè)備外觀

圖4 NB-IOT模組PCB板布局

圖5 T10模組硬件布局

從原理設(shè)計(jì)到PCB板級(jí)設(shè)計(jì)，T10都秉持著簡(jiǎn)潔、易用、低成本、高可靠性的原則，通過大量的測(cè)試驗(yàn)證來優(yōu)化每一處的設(shè)計(jì)，力求盡善盡美。

3 設(shè)備安裝及工作流程

設(shè)備安裝流程如圖6所示，工作流程如圖7所示。

圖6 設(shè)備安裝流程

圖7 設(shè)備工作流程

4 結(jié)語

北京智聯(lián)安支持的NB-IoT智能井蓋產(chǎn)品開始逐步鋪設(shè)部署，并且已經(jīng)投入使用。截止到今2020年6月，首批智能井蓋產(chǎn)品在福建安裝過千，業(yè)主反饋良好，第二批落地安裝正在進(jìn)行中，目標(biāo)在年底前完成五萬塊的智能井蓋部署。在做好物聯(lián)網(wǎng)芯片的同時(shí)，積極推動(dòng)NB-IoT創(chuàng)新解決方案落地生根，將為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)更多的智慧與力量。

注：本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2020年第10期，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。