基于NB-IoT的智能井蓋方案及其應用

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涵。NB-IoT專(zhuān)用芯片MK8010所對應的T10標準模組業(yè)已推出并通過(guò)中國電信的入庫入網(wǎng)測試，達到可量產(chǎn)出貨要求。

圖1 NB-IoT智能井蓋方案框圖

1 方案設計

在智慧城市建設中井蓋管理是一個(gè)痛點(diǎn)，如井蓋丟失、翹起翻覆，井蓋移位、水位監測等，于是出現井蓋智能化的需求。對此基于NB-IoT的智能井蓋方案有效化解這些痛點(diǎn)問(wèn)題，真正實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT技術(shù)的落地。根據業(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MCU和GPS模塊，以及磁感應開(kāi)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模塊負責與平臺通信GPS模塊用于設備定位，而磁感應開(kāi)關(guān)用于檢測井蓋是否開(kāi)啟。其中磁感應開(kāi)關(guān)有A、B兩個(gè)探頭，可根據具體井蓋和底座結構定制安裝位置，便于準確檢測井蓋是否處于開(kāi)啟狀態(tài)（A探頭與設備相連固定于底座，B探頭固定于井蓋對應位置）。在單底座多井蓋情況下，門(mén)磁探頭數量與井蓋數量對應，多個(gè)門(mén)磁探頭間串聯(lián)后連接到設備端，多個(gè)井蓋中任一井蓋被打開(kāi)都觸發(fā)告警。設備和門(mén)磁探頭安裝位置如下圖2所示，不同井蓋根據情況相應調整。

圖2 設備及門(mén)磁探頭安裝位置示意圖

NB-IoT智能井蓋設備基本特性如表1所示。

表1 NB-IoT智能井蓋設備基本特性

2 智能井蓋設備設計

智能井蓋設備如圖3所示。其產(chǎn)品核心就是T10這顆NB-IoT模組，布局簡(jiǎn)潔且外圍器件相對較少。PCB采用通用FR4的4層通孔設計如圖4所示。高集成度和易生產(chǎn)性的優(yōu)勢使得整個(gè)模組的成本大幅降低，具有很強的競爭力。T10模組硬件布局如圖5所示。

圖3 智能井蓋設備外觀(guān)

圖4 NB-IOT模組PCB板布局

圖5 T10模組硬件布局

從原理設計到PCB板級設計，T10都秉持著(zhù)簡(jiǎn)潔、易用、低成本、高可靠性的原則，通過(guò)大量的測試驗證來(lái)優(yōu)化每一處的設計，力求盡善盡美。

3 設備安裝及工作流程

設備安裝流程如圖6所示，工作流程如圖7所示。

圖6 設備安裝流程

圖7 設備工作流程

4 結語(yǔ)

北京智聯(lián)安支持的NB-IoT智能井蓋產(chǎn)品開(kāi)始逐步鋪設部署，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(guò)千，業(yè)主反饋良好，第二批落地安裝正在進(jìn)行中，目標在年底前完成五萬(wàn)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)展貢獻更多的智慧與力量。

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