基于NB-IoT的智慧井蓋設計研究

摘 要：基于NB-IoT無線通訊技術的發展對智慧井蓋進行升級優化，探討大基建時代下的智慧井蓋發展。基在產品系統設計的理論指導下，對智慧井蓋的造型、結構、色彩標識進行設計及對材質、工藝進行選定。運用產品系統設計的理論對井蓋控制器進行了成熟完善的設計研究，通過產品系統方法指導井蓋控制器的整個開發流程，為井蓋控制器的設計提供了系統化的新思路。

關鍵詞：NB-IoT;產品系統設計;智慧井蓋

引言

走過刀耕火種的農業文明，送別機械轟鳴的工業時代。人類正站在信息爆炸的數字文明時代潮頭，城市飛速發展、資源短缺、環境污染、發展無序等問題也接踵而來。城市疾病如何解決？治理能力如何提升？成為國家和政府共同關注的問題。

在我國城鎮化建設大力發展的進程中，隨著城市建設的快速發展，基礎建設也跟著不斷在完善發展。井蓋也緊跟著鋪天蓋地的安裝在各種市政工程領域。井蓋控制器隨著井蓋近些年被盜以及檢查檢修不方便等原因應運而生。

現階段的井蓋防護和監控通常是以下這幾種方式。基于圖像處理進行監控井蓋狀態、以及通過機械鎖將其閉合的方式。存在的問題最主要的就是監控房攝像頭的覆蓋性問題以及惡劣天氣成像質量過差、無法防止暴力拆鎖導致井蓋還是被盜。

一、產品設計調研

1.市場調研

智慧井蓋主要用于智慧公共事業中起到感知層的重要作用。伴隨著智慧城市開展范圍從一二線城市向全國各省市推廣，智慧井蓋勢必會成為全國范圍內大規模需求的產品。2017年全國智慧城市試點已經達到386個，覆蓋全國一二線城市，市場規模在277億元，預計2021年智慧井蓋需求將擴展至全國，市場規模達到1114億元。智慧城市的建設直接讓智慧井蓋成為了城市建設中的剛性需求，越來越大規模的需求對供應側發起了挑戰。

2.用戶調研

設計不是單一的自我的設計，用戶的實際體驗反饋是設計過程中重要的有效信息來源。智慧井蓋的實際使用體驗和智慧井蓋的設計之間是需求的關系，使用體驗中所反饋的不好的東西需要在接下來智能井蓋的設計中得到修訂改善。針對智慧井蓋的用戶群體進行訪談：地點為某大型工廠以及市政道路，得到如下表的結果。

二、產品系統設計

2.產品系統設計理論

系統設計理論思想本質是系統觀以及定位觀。全部的因素和全部的過程都要進行系統考慮，然后用通過有效的系統方法分析和綜合進行處理。從角度上來看，存在戰略設計思想、基于功能的設計思想、人機系統設計思想、管理決策設計思想、消費者的設計思想以及設計者的設計思想。

在整個產品設計的過程中，要時刻遵從系統觀的規律：結構與功能之間的規律、信息反饋的規律。功能的實現直接決定于結構，功能取決于功能，而同時結構也被功能影響著，功能實現的完整性需要結構的可靠有效來得到滿足，穩定性是結構里最基本的特性。結構和功能是產品系統中的兩種基本屬性。系統觀中的信息流通性貫穿于整個產品周期，前期的目標人群需求、研發團隊的協調溝通、產品生產流程的整體把控、適用樣品的用戶反饋以及后期實際銷售中的銷售信息反饋。

3.產品系統設計流程

產品系統設計流程是在產品系統分析和產品系統綜合的過程中形成的。“產品設計流程”作為一個具備系統特性的事物，同時也成為了我們系統考慮中不能忽視的對象。“產品設計流程”需要進行系統分析和綜合。

產品系統設計流程包括從前期的產品項目確立、產品概念設計、產品方案設計、產品工藝設計及產品生產制造及市場化設計等內容，其中產品概念設計與產品方案設計是構成產品系統設計研究的重要內容。設計流程首先從宏觀環境、產品使用環境、產品市場環境三個方面進行展開。宏觀環境中主要是對于未來的趨勢進行預測以及對市場進行豐富的調研。做好產品的開發計劃，了解設計目標、進行競品分析、最后還要形成設計任務書等，從而達到設計流程中目標化的階段。

三、井蓋控制器造型設計

1.設計分析

井蓋控制器整體結構包括前殼、底殼、內部固定結構，灌膠結構。

前殼作為井蓋控制器的主要受力面，需要能夠抗住500kg的壓力不發生形變，在結構上采用半球形的表面造型設計，并在背面做出若干龍骨加強筋，提高井蓋控制器的抗壓程度，材料采用塑料而不是金屬，避免信號阻斷。同時注意到產品殼體的厚度，不宜超過5mm，否則會影響NB-IoT無線信號的傳輸。底殼同樣采用相同的材質，并做限位固定結構完成內部電子元件的安裝，在底殼和前殼裝配處做出倒U型灌膠結構，使其可以完的全密封，做到IP68的防護級別，有效做到在窨井下環境中的安全性、穩定性。

2.產品效果圖

結束語

國內的井蓋控制器的發展在全球都是獨樹一幟的，作為智能井蓋的探路者，更多的可能性還在等著設計師去想象，去完成實現。國內的城市化進程越來越快，偏僻地區的開發、老舊城區的改造，大量的智能井蓋需求被提上日程，去掉井蓋控制器外觀上的“低廉工業化”，采用更多更好的材質運用在井蓋設備上都是未來會實現的可能。

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作者簡介：姜超（1996-），男，漢族，安徽省馬鞍山市，碩士研究生在讀，南京工業大學藝術設計學院，研究方向：產品設計。