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網NB-IoT技術應用是5G智慧城市不可或缺的組成，北京智聯安作為NB-IoT最早芯片供應商之一，積極探索物聯網的落地解決方案，為智慧城市增添芯智慧內涵。NB-IoT專用芯片MK8010所對應的T10標準模組業已推出并通過中國電信的入庫入網測試，達到可量產出貨要求。

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痛點，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問題，真正實現物聯網NB-IoT技術的落地。根據業主需求和鑄鐵井蓋本身特點的定制方案如圖1所示。

該方案主要由NB-IoT模塊、單片機MCU和GPS模塊，以及磁感應開關組成，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，而磁感應開關用于檢測井蓋是否開啟。其中磁感應開關有A、B兩個探頭，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啟狀態（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，門磁探頭數量與井蓋數量對應，多個門磁探頭間串聯后連接到設備端，多個井蓋中任一井蓋被打開都觸發告警。設備和門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。其產品核心就是T10這顆NB-IoT模組，布局簡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。高集成度和易生產性的優勢使得整個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

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都秉持著簡潔、易用、低成本、高可靠性的原則，通過大量的測試驗證來優化每一處的設計，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

北京智聯安支持的NB-IoT智能井蓋產品開始逐步鋪設部署，并且已經投入使用。截止到今2020年6月，首批智能井蓋產品在福建安裝過千，業主反饋良好，第二批落地安裝正在進行中，目標在年底前完成五萬塊的智能井蓋部署。在做好物聯網芯片的同時，積極推動NB-IoT創新解決方案落地生根，將為物聯網產業發展貢獻更多的智慧與力量。

注：本文來源于科技期刊《電子產品世界》2020年第10期，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。