基于NB-IoT和藍牙技術的智能門控系統設計研究

謝文聰

摘要：智能門控系統具有良好的發展前景與廣泛的研究價值，可以提高門控系統的智能化水平。基于此，本文首先對智能門控系統的組成進行分析，其次從硬件電路、電子鎖、電源模塊三個方面對智能門控系統的硬件電路進行分析。其中，硬件電路主要用到了NB-IoT和藍牙技術，有效地提高了硬件電路的控制效果。最后，結合WEB SERVICE技術，對智能門控系統的軟件設計進行分析，使門控過程更加地方便，便于管理者對系統進行管理。智能門控系統需要充分利用物聯網的優勢，使系統具有精度高、能耗低、低成本等特點，保障智能門控系統能夠更好地投入使用，使智能門控系統具有良好的管理效率。

關鍵詞：NB-IoT;藍牙;智能門控系統

引言：物聯網為智能門控系統的設計提供了重要的技術支持，使智能門控系統能夠順利地實現。智能門控系統需要應用到大量技術，其中較為核心的技術為NB-IoT技術和藍牙技術，可以為系統的控制過程提供重要保障，使智能門控制系統具有良好的工作狀態。

1系統組成

智能門控系統主要由傳感器組、智能監控器、電子鎖、電源模塊、軟件平臺等部分組成。傳感器組可以對溫濕度、傾斜、振動等進行檢測，獲取系統當前狀態，為系統分析提供重要的數據。智能監控器是該系統的核心，需要靠硬件電路來實現，并且實現電子鎖的功能。電源模塊是系統動力來源，需要采取節能化的設計方式，使系統具備低能耗的特點。系統的控制需要通過軟件平臺來實現，使人機能夠形成良好的交互關系，提高管理員對系統的控制水平[1]。

2硬件設計

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。該芯片技術具有能耗低的特點，可以有效地降低主控模塊的電能損耗，并且對硬件電路具有良好的控制能力。MCU晶振為大小為16MHz，可以有效地應對系統斷電的情況，一旦發生斷電，可以將系統運行數據存入寄存裝置中，保障系統能夠恢復到斷電之前的狀態。MCU一般采用串口通信方式，可以通過手機與藍牙建立穩定的連接，進而通過手機對MCU主控模塊進行控制，對系統發送相應的指令。

2.1.2藍牙BLE5.0模組

藍牙模塊采用BLE5.0系列HY-40R2041來實現，具有較高的靈敏度和識別度，控制距離可以達到100m以上，可以滿足系統管理員對控制距離的要求。藍牙模塊需要依賴于MCU進行通信，在不工作狀態時，藍牙模塊處于睡眠狀態，可以通過觸摸鎖體進行喚醒，使藍牙模塊重新恢復到工作狀態，這樣可以延長藍牙模塊的待機時間，進而起到一定的節能效果。藍牙模塊是手機與MCU建立連接的重要方式，兩者配對成功后便可以實現系統的控制過程。以開鎖為例，手機向藍牙模塊發出配對申請請求，將其從待機狀態喚醒，使兩者能夠建立穩定的連接。再通過手機向系統發送開鎖指定，MCU收到指定后將會執行開鎖動作。

2.1.3NB-IoT模組

NB-IoT模組選型為TB22通信模組，模塊內嵌網絡服務協議，可以穩定地對系統進行控制。NB-IoT模組通信需要通過SIM卡來實現，就有良好的數據傳輸效果，保障監控平臺與NB-IoT模組之間能夠建立穩定的通信關系，可以有效地減少通信延時，使兩者之間的數據能夠準確地傳遞[2]。

2.2電子鎖

電子鎖采用無源鎖芯設計，可以有效地應對外界環境變化對開鎖動作的影響，保障電子鎖能夠正常工作。電子鎖與MCU建立連接，可以通過監控平臺或者手機App進行控制，使電子鎖能夠執行開鎖命令。以手機App開鎖為例，手機通過藍牙與MCU建立連接，通過手機發送開鎖指令，MCU會將立即接通電子鎖，使其處于開啟的狀態，進而實現智能門控系統開鎖的過程。

2.3電源模塊

電源模塊是系統運行的重要供能裝置，性能指標見表1所示。電源模塊采用鋰電池進行供電，為直流供電方式，可以穩定地對MCU、藍牙、NB-IoT等進行供電。為了保障供電電壓符合要求，需要采用XC6504A331MR-G模塊進行電壓轉換，使電壓能夠滿足系統各個模塊運行的要求，使系統能夠處于良好的運行狀態。電源模塊具有兩種供電狀態，一種為喚醒狀態，對系統進行正常供電，能耗為系統運行正常用電消耗。另一種未睡眠狀態，當系統處于未喚醒狀態時執行，是一種低能耗狀態，保障系統能夠處于穩定待機狀態。

3軟件設計

軟件設計主要應用了WEB SERVICE技術，可以使系統管理工作更加地便捷，便于對系統進行控制。軟件設計包括監控平臺和手機App，兩者在功能方面具有較高的相似性，都可以對系統進行管理。兩者的區別在于控制平臺不同，監控平臺移動性不強，手機App界面操作上不夠便捷。監控軟件需要具有監測和記錄的功能，能夠記錄智能門控系統的出入信息，將其保存在MySQL數據庫中，可以有效地提高系統的智能化管理水平，對信息進行有效地存儲。此外，系統還具備報警功能，當存在待處理的消息時，系統將會自動產生報警，提醒管理員進行處理，提高軟件設計的智能化水平。

結論：綜上所述，智能門控系統需要具有穩定運行、易于控制等特點，需要嚴格地從軟、硬件兩個方面進行設計。在硬件方面，需要合理地使用NB-IoT和藍牙技術，提高系統的硬件設計水平。在軟件方面，需要以便于操作為主，對系統進行有效地控制，提高系統的管理效率。

參考文獻：

[1]晉玉劍，吳昌，張俊強，等.基于NB-IoT和藍牙技術的智能門控系統設計[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設計[J].無線互聯科技，2019，16（04）：19-20.

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