基于NB-IoT和藍(lán)牙技術(shù)的智能門控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

謝文聰

摘要：智能門控系統(tǒng)具有良好的發(fā)展前景與廣泛的研究?jī)r(jià)值，可以提高門控系統(tǒng)的智能化水平?；诖?，本文首先對(duì)智能門控系統(tǒng)的組成進(jìn)行分析，其次從硬件電路、電子鎖、電源模塊三個(gè)方面對(duì)智能門控系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行分析。其中，硬件電路主要用到了NB-IoT和藍(lán)牙技術(shù)，有效地提高了硬件電路的控制效果。最后，結(jié)合WEB SERVICE技術(shù)，對(duì)智能門控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，使門控過程更加地方便，便于管理者對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理。智能門控系統(tǒng)需要充分利用物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，使系統(tǒng)具有精度高、能耗低、低成本等特點(diǎn)，保障智能門控系統(tǒng)能夠更好地投入使用，使智能門控系統(tǒng)具有良好的管理效率。

關(guān)鍵詞：NB-IoT;藍(lán)牙;智能門控系統(tǒng)

引言：物聯(lián)網(wǎng)為智能門控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了重要的技術(shù)支持，使智能門控系統(tǒng)能夠順利地實(shí)現(xiàn)。智能門控系統(tǒng)需要應(yīng)用到大量技術(shù)，其中較為核心的技術(shù)為NB-IoT技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)，可以為系統(tǒng)的控制過程提供重要保障，使智能門控制系統(tǒng)具有良好的工作狀態(tài)。

1系統(tǒng)組成

智能門控系統(tǒng)主要由傳感器組、智能監(jiān)控器、電子鎖、電源模塊、軟件平臺(tái)等部分組成。傳感器組可以對(duì)溫濕度、傾斜、振動(dòng)等進(jìn)行檢測(cè)，獲取系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)，為系統(tǒng)分析提供重要的數(shù)據(jù)。智能監(jiān)控器是該系統(tǒng)的核心，需要靠硬件電路來實(shí)現(xiàn)，并且實(shí)現(xiàn)電子鎖的功能。電源模塊是系統(tǒng)動(dòng)力來源，需要采取節(jié)能化的設(shè)計(jì)方式，使系統(tǒng)具備低能耗的特點(diǎn)。系統(tǒng)的控制需要通過軟件平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)，使人機(jī)能夠形成良好的交互關(guān)系，提高管理員對(duì)系統(tǒng)的控制水平[1]。

2硬件設(shè)計(jì)

2.1硬件電路

2.1.1MCU主控模塊

MCU主控模塊由STM 32L151CBT6A作為控制器，屬于硬件電路的核心部分。該芯片技術(shù)具有能耗低的特點(diǎn)，可以有效地降低主控模塊的電能損耗，并且對(duì)硬件電路具有良好的控制能力。MCU晶振為大小為16MHz，可以有效地應(yīng)對(duì)系統(tǒng)斷電的情況，一旦發(fā)生斷電，可以將系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)存入寄存裝置中，保障系統(tǒng)能夠恢復(fù)到斷電之前的狀態(tài)。MCU一般采用串口通信方式，可以通過手機(jī)與藍(lán)牙建立穩(wěn)定的連接，進(jìn)而通過手機(jī)對(duì)MCU主控模塊進(jìn)行控制，對(duì)系統(tǒng)發(fā)送相應(yīng)的指令。

2.1.2藍(lán)牙BLE5.0模組

藍(lán)牙模塊采用BLE5.0系列HY-40R2041來實(shí)現(xiàn)，具有較高的靈敏度和識(shí)別度，控制距離可以達(dá)到100m以上，可以滿足系統(tǒng)管理員對(duì)控制距離的要求。藍(lán)牙模塊需要依賴于MCU進(jìn)行通信，在不工作狀態(tài)時(shí)，藍(lán)牙模塊處于睡眠狀態(tài)，可以通過觸摸鎖體進(jìn)行喚醒，使藍(lán)牙模塊重新恢復(fù)到工作狀態(tài)，這樣可以延長(zhǎng)藍(lán)牙模塊的待機(jī)時(shí)間，進(jìn)而起到一定的節(jié)能效果。藍(lán)牙模塊是手機(jī)與MCU建立連接的重要方式，兩者配對(duì)成功后便可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制過程。以開鎖為例，手機(jī)向藍(lán)牙模塊發(fā)出配對(duì)申請(qǐng)請(qǐng)求，將其從待機(jī)狀態(tài)喚醒，使兩者能夠建立穩(wěn)定的連接。再通過手機(jī)向系統(tǒng)發(fā)送開鎖指定，MCU收到指定后將會(huì)執(zhí)行開鎖動(dòng)作。

2.1.3NB-IoT模組

NB-IoT模組選型為TB22通信模組，模塊內(nèi)嵌網(wǎng)絡(luò)服務(wù)協(xié)議，可以穩(wěn)定地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。NB-IoT模組通信需要通過SIM卡來實(shí)現(xiàn)，就有良好的數(shù)據(jù)傳輸效果，保障監(jiān)控平臺(tái)與NB-IoT模組之間能夠建立穩(wěn)定的通信關(guān)系，可以有效地減少通信延時(shí)，使兩者之間的數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確地傳遞[2]。

2.2電子鎖

電子鎖采用無源鎖芯設(shè)計(jì)，可以有效地應(yīng)對(duì)外界環(huán)境變化對(duì)開鎖動(dòng)作的影響，保障電子鎖能夠正常工作。電子鎖與MCU建立連接，可以通過監(jiān)控平臺(tái)或者手機(jī)App進(jìn)行控制，使電子鎖能夠執(zhí)行開鎖命令。以手機(jī)App開鎖為例，手機(jī)通過藍(lán)牙與MCU建立連接，通過手機(jī)發(fā)送開鎖指令，MCU會(huì)將立即接通電子鎖，使其處于開啟的狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能門控系統(tǒng)開鎖的過程。

2.3電源模塊

電源模塊是系統(tǒng)運(yùn)行的重要供能裝置，性能指標(biāo)見表1所示。電源模塊采用鋰電池進(jìn)行供電，為直流供電方式，可以穩(wěn)定地對(duì)MCU、藍(lán)牙、NB-IoT等進(jìn)行供電。為了保障供電電壓符合要求，需要采用XC6504A331MR-G模塊進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，使電壓能夠滿足系統(tǒng)各個(gè)模塊運(yùn)行的要求，使系統(tǒng)能夠處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。電源模塊具有兩種供電狀態(tài)，一種為喚醒狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行正常供電，能耗為系統(tǒng)運(yùn)行正常用電消耗。另一種未睡眠狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)處于未喚醒狀態(tài)時(shí)執(zhí)行，是一種低能耗狀態(tài)，保障系統(tǒng)能夠處于穩(wěn)定待機(jī)狀態(tài)。

3軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)主要應(yīng)用了WEB SERVICE技術(shù)，可以使系統(tǒng)管理工作更加地便捷，便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。軟件設(shè)計(jì)包括監(jiān)控平臺(tái)和手機(jī)App，兩者在功能方面具有較高的相似性，都可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理。兩者的區(qū)別在于控制平臺(tái)不同，監(jiān)控平臺(tái)移動(dòng)性不強(qiáng)，手機(jī)App界面操作上不夠便捷。監(jiān)控軟件需要具有監(jiān)測(cè)和記錄的功能，能夠記錄智能門控系統(tǒng)的出入信息，將其保存在MySQL數(shù)據(jù)庫中，可以有效地提高系統(tǒng)的智能化管理水平，對(duì)信息進(jìn)行有效地存儲(chǔ)。此外，系統(tǒng)還具備報(bào)警功能，當(dāng)存在待處理的消息時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警，提醒管理員進(jìn)行處理，提高軟件設(shè)計(jì)的智能化水平。

結(jié)論：綜上所述，智能門控系統(tǒng)需要具有穩(wěn)定運(yùn)行、易于控制等特點(diǎn)，需要嚴(yán)格地從軟、硬件兩個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。在硬件方面，需要合理地使用NB-IoT和藍(lán)牙技術(shù)，提高系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)水平。在軟件方面，需要以便于操作為主，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效地控制，提高系統(tǒng)的管理效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]晉玉劍，吳昌，張俊強(qiáng)，等.基于NB-IoT和藍(lán)牙技術(shù)的智能門控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技視界，2020（11）：36-38.

[2]何英杰，楊書華，孫涵，等.基于NB-IoT的低功耗智能光交箱門控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].無線互聯(lián)科技，2019，16（04）：19-20.

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