基于NB睮oT的光交箱管理平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn)

田路強(qiáng) 袁芳芳 寧君宇

摘 要：本文針對(duì)傳統(tǒng)光交箱在日常管理中鑰匙權(quán)限混亂、開(kāi)箱手段單一、臺(tái)賬管理繁雜以及無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的一系列不足，提出了一種基于NB-IoT技術(shù)的智能光交箱管理方案。本方案以阿里云物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放平臺(tái)作為消息平臺(tái)，基于SpringBoot框架搭建應(yīng)用層架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了一套具有高穩(wěn)定性和高并發(fā)性的光交箱管理平臺(tái)。該平臺(tái)可以極大地提高了光交箱管理的自動(dòng)化程度，降低了由于手工操作導(dǎo)致的錯(cuò)誤率智，并提供了智能開(kāi)鎖授權(quán)、狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、異常情況告警等一系列智能化安防管理功能，大大提高了光交箱管理運(yùn)維效率。

關(guān)鍵詞：光交箱;NB-IoT;物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái);SpringBoot

隨著基礎(chǔ)通信設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)，光交箱的數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的管理方法已經(jīng)無(wú)法對(duì)大規(guī)模的光交箱形成有效地管理和維護(hù)。針對(duì)這一難題，本文提出了一種基于NB-IoT的光交箱管理方案，依托于NB-IoT網(wǎng)絡(luò)，采用阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為消息平臺(tái)層，基于SpringBoot框架搭建應(yīng)用層，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)光交箱的智能化管理，而且具有成本低、穩(wěn)定性好、可擴(kuò)展性高的優(yōu)點(diǎn)。

一、系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)如下圖分四級(jí)架構(gòu)，包括設(shè)備層、消息平臺(tái)層、應(yīng)用層以及交互層。光交箱終端集成了很多傳感器，包括：門(mén)磁傳感器、溫濕度傳感器、報(bào)警傳感器、火警傳感器等。光交箱控制單元通過(guò)這些傳感器來(lái)掌握光交箱的實(shí)時(shí)狀態(tài)。一旦光交箱發(fā)生任何情況，傳感器將信號(hào)傳遞給主控單元（MCU），MCU在收到信號(hào)后通過(guò)NB模組將數(shù)據(jù)通過(guò)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)上傳到阿里云物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放平臺(tái)上，阿里云平臺(tái)根據(jù)預(yù)設(shè)的過(guò)濾規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)格式化、數(shù)據(jù)過(guò)濾等過(guò)程。應(yīng)用層通過(guò)調(diào)用阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)訂閱接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)直接推送。在應(yīng)用層集中開(kāi)發(fā)了智能光交箱管理平臺(tái)，集成了GIS地圖、告警功能、資源管理、人員管理等功能模塊。交互層包括PC端和APP端，PC端主要負(fù)責(zé)設(shè)備管理、人員管理、任務(wù)管理等后端管理功能，APP端集成了電子開(kāi)鎖、接收?qǐng)?bào)警推送、接收任務(wù)推送、查看數(shù)據(jù)等功能。

系統(tǒng)架構(gòu)圖

二、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

（一）數(shù)據(jù)采集

本系統(tǒng)在設(shè)備層傳感器采用行程開(kāi)關(guān)，終端主控單元采用基于STM32進(jìn)行嵌入式開(kāi)發(fā)，通信模組采用的是中國(guó)移動(dòng)自主研發(fā)M5310工業(yè)級(jí)通信模組。光交箱在安裝時(shí)將所有的傳感器安裝在箱內(nèi)壁上，門(mén)磁設(shè)備分別安裝在箱體和箱門(mén)上，用于實(shí)施檢測(cè)門(mén)體的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。當(dāng)門(mén)體開(kāi)啟時(shí)將開(kāi)關(guān)消息通過(guò)IO口傳遞給主板，主控單元（MCU）在檢測(cè)到開(kāi)啟信息后調(diào)用M5310模組將數(shù)據(jù)通過(guò)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。

（二）消息平臺(tái)層

本系統(tǒng)消息平臺(tái)采用了阿里云物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放平臺(tái)。阿里云物聯(lián)網(wǎng)提供安全可靠的設(shè)備連接通信能力，幫助用戶將海量設(shè)備數(shù)據(jù)采集到阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，并且客戶應(yīng)用可以通過(guò)調(diào)用平臺(tái)提供的API下發(fā)數(shù)據(jù)給設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制海量設(shè)備的目的。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)還提供了與阿里云眾多產(chǎn)品打通的規(guī)則引擎，幫助用戶將應(yīng)用快速集成。

（三）應(yīng)用層

本系統(tǒng)的應(yīng)用層基于時(shí)下最流行的SpringBoot進(jìn)行搭建。SpringBoot基于約定優(yōu)于配置的思想，可以讓開(kāi)發(fā)人員不必在配置與邏輯業(yè)務(wù)之間進(jìn)行思維的切換，全身心的投入到邏輯業(yè)務(wù)的代碼編寫(xiě)中，從而大大提高了開(kāi)發(fā)的效率，一定程度上縮短了項(xiàng)目周期。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)持久化層采用的是Mybatis，數(shù)據(jù)庫(kù)是MySQL，服務(wù)器軟件為T(mén)omcat。應(yīng)用層主要實(shí)現(xiàn)了與業(yè)務(wù)相關(guān)的功能，包括開(kāi)鎖邏輯、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、權(quán)限認(rèn)證、告警推送、地圖定位等。

（四）交互層

本系統(tǒng)的交互層包括PC端和移動(dòng)端兩部分。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)采用的是B/C架構(gòu)，所以PC端的交互方式為瀏覽器，用戶登錄瀏覽器后就可以進(jìn)行相關(guān)的交互了。移動(dòng)端則是與光交箱系統(tǒng)配套的一個(gè)APP。該APP實(shí)現(xiàn)了智能開(kāi)鎖、接收告警日志、接收任務(wù)推送、地圖導(dǎo)航等功能。

三、系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)了地圖導(dǎo)航、異常告警、授權(quán)開(kāi)鎖、手機(jī)報(bào)裝、告警處理等功能。異常告警，在光交箱被異常開(kāi)啟、發(fā)生震動(dòng)、傾斜的情況下發(fā)送告警信息至平臺(tái)和管理人員手機(jī)APP上。若為合法開(kāi)箱，則不上報(bào)平臺(tái)告警信息。導(dǎo)航定位，手機(jī)APP定位導(dǎo)航功能可實(shí)現(xiàn)當(dāng)前位置到指定光交箱位置的導(dǎo)航，既方便維護(hù)查找又可以在光交箱遭到破壞時(shí)快速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。授權(quán)開(kāi)鎖，有開(kāi)鎖權(quán)限的用戶可以登錄手機(jī)APP，對(duì)管轄片區(qū)內(nèi)的光交箱進(jìn)行藍(lán)牙鑰匙開(kāi)鎖或者掃碼開(kāi)鎖。手機(jī)報(bào)裝，報(bào)裝工作可以通過(guò)手機(jī)APP掃碼上傳點(diǎn)位的地理位置、設(shè)備安裝信息、設(shè)備所屬單位等基本信息，完善設(shè)備管理工作。告警處理，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備異常開(kāi)啟、設(shè)備信息丟失、電壓過(guò)低等，對(duì)數(shù)據(jù)異常清除及時(shí)產(chǎn)生告警信息，并將信息通過(guò)PC彈窗、手機(jī)APP推送、短信等方式推送至相應(yīng)的責(zé)任人。

四、總結(jié)

本方案創(chuàng)新性地提出了最新一代的“智能光交箱管理系統(tǒng)”，讓每一個(gè)關(guān)鍵啞資源都變成智慧的大腦，成為未來(lái)智慧城市的“管理專(zhuān)家”。“智光交箱管理系統(tǒng)”采用傳感器技術(shù)、GIS導(dǎo)航技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其他無(wú)線通信技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電信資源管理的智能化、網(wǎng)絡(luò)化和空間可視化，創(chuàng)新管理新模式，完善管理流程，提高資源綜合管理的效率和水平，為打造現(xiàn)代化智慧城市做鋪墊，創(chuàng)造更美好的城市生活。

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