孫進(jìn) 潘健 黃越 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院

引言

近幾年，物聯(lián)網(wǎng)隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，可以運(yùn)用的方向越來越多，比如，在家居生活方面：智能家居的誕生，改變了很多人的生活方式。因此，我們想基于物聯(lián)網(wǎng)做出改變傳統(tǒng)校園的打鈴方式與廣播方式。。

如今大多校園廣播系統(tǒng)多為網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化的方式實(shí)現(xiàn)廣播以及后臺(tái)調(diào)控，雖然已經(jīng)可以用電腦通過網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行后臺(tái)調(diào)控，但是卻不能隨時(shí)隨地進(jìn)行后臺(tái)調(diào)控。而且網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化廣播鈴聲系統(tǒng)還需要網(wǎng)線布置，增加成本，后期如果出現(xiàn)問題需要進(jìn)行維護(hù)也要花費(fèi)更多的時(shí)間和精力以及成本。

因此，基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)的新型遠(yuǎn)程控制的校園鈴聲廣播系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它不僅解決了網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化廣播鈴聲系統(tǒng)的一系列問題，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)在不同教學(xué)樓同步打鈴和廣播并且還增加了一些智能控制功能：智能播報(bào)、智能開關(guān)、智能檢測(cè)、故障上報(bào)、智能調(diào)控等。云平臺(tái)或后臺(tái)控制更加便捷、人性化。即滿足學(xué)校的日常使用，也可以滿足各種節(jié)假日等特殊節(jié)日的需求。

1 基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)的校園智能鈴聲廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 整體設(shè)計(jì)方案

整體設(shè)計(jì)方案主要采用無(wú)線模塊（NB IOT）、控制模塊、溫濕度模塊、紅外模塊、后臺(tái)控制（軟件實(shí)現(xiàn)）；控制模塊：利用繼電器、無(wú)線模塊接收器以及紅外模塊接收器等等，控制校園鈴聲廣播設(shè)備的開啟與關(guān)閉。

1.2 系統(tǒng)主要功能

實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以在不同教學(xué)樓但能同步打鈴和廣播，可以自動(dòng)同步時(shí)間，并且可以后臺(tái)設(shè)置各種參數(shù)（例如修改鈴聲、實(shí)時(shí)播報(bào)天氣狀況、智能開關(guān)、遙控開關(guān)、語(yǔ)音播報(bào)、特殊活動(dòng)時(shí)間播報(bào)等），此外，通過增加一個(gè)備用廣播鈴，提高校園廣播鈴聲系統(tǒng)控制的可靠性，如果出現(xiàn)問題發(fā)送錯(cuò)誤報(bào)告至后臺(tái)（方便維修人員排除故障），并且啟用備用設(shè)備，保證校園鈴聲廣播可以一直工作。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 無(wú)線模塊（NB IOT）

NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）是 IoT 領(lǐng)域的新興的技術(shù)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，是一種不僅有低功耗的廣域網(wǎng)技術(shù)，而其還具有部署靈活、低功耗、低成本、窄帶、大容量（支持海量設(shè)備連接）、深度覆蓋、低速率等特點(diǎn)。設(shè)備通過串口，以AT命令的形式，發(fā)送數(shù)據(jù)到NB-IoT模組或SoftRadio模擬器。NB-IoT芯片/模組或SoftRadio模擬器，接收到AT命令后，將payload后，自動(dòng)封裝為CoAP協(xié)議的消息，并發(fā)送給事先配置的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；以此實(shí)現(xiàn)平臺(tái)互聯(lián)功能。

2.2 溫濕度模塊

利用溫度傳感器、濕度傳感器做為輸入設(shè)備，將溫度傳感器、濕度傳感器以及無(wú)線模塊組合在一起，形成此項(xiàng)目的特殊模塊——溫濕度模塊。通過溫濕度模塊的作用，讀取空氣中的溫度、濕度（每隔1小時(shí)重新測(cè)量，提高實(shí)時(shí)性，避免太大誤差），并且通過無(wú)線模塊傳輸讀取的數(shù)據(jù)，通過后臺(tái)分析數(shù)據(jù)，從而得到天氣情況，再通過廣播鈴聲系統(tǒng)將天氣狀況播報(bào)給全校學(xué)生（通過對(duì)數(shù)據(jù)的具體分析，可以提醒師生們注意增添衣物，注意冷暖）。

2.3 LED模塊

通過LED模塊的接入可以更好有效的觀察校園廣播鈴聲的狀態(tài)，使得校園廣播鈴聲系統(tǒng)可以被更好的控制和使用。

2.4 語(yǔ)音模塊

通過語(yǔ)音模塊，可以播發(fā)音樂、鈴聲、語(yǔ)音等音頻，使得校園智能鈴聲廣播的功能更加多樣化，例如天氣狀況播報(bào)、時(shí)間播報(bào)、重大節(jié)日提醒等等諸多功能，使得校園智能鈴聲廣播系統(tǒng)有更多的廣播功能。

2.5 紅外遙控模塊

紅外遙控模塊可以通過按鍵的方式進(jìn)行控制，增加校園智能鈴聲廣播系統(tǒng)的操作多樣性與穩(wěn)定性，當(dāng)NB-IoT（BC95）模塊損壞、基站信號(hào)不穩(wěn)定以及云平臺(tái)或遠(yuǎn)程控制中心出現(xiàn)問題，就可以使用紅外遙控模塊，以此來可以繼續(xù)操控校園鈴聲廣播，從而增加校園智能鈴聲廣播系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.6 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的具體步驟

采用無(wú)線模塊（NB IOT-BC95）進(jìn)行數(shù)據(jù)與云平臺(tái)或者遠(yuǎn)程控制中心進(jìn)行通信，NB-IoT（BC95）模塊可以通過AT指令控制BC95模塊進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)發(fā)送等功能?？梢酝ㄟ^以通過 NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_(tái)或者遠(yuǎn)程控制中心，而云平臺(tái)或者遠(yuǎn)程控制中心也可以通過NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)將命令下發(fā)到NB-IoT（BC95）終端模塊。NB-IoT（BC95）終端模塊連接了語(yǔ)音模塊，可以通過云平臺(tái)或者遠(yuǎn)程控制中心下發(fā)的各個(gè)指令來控制語(yǔ)音模塊來達(dá)到對(duì)校園廣播鈴聲的控制。

在NB-IoT（BC95）終端模塊上還連接了溫濕度模塊，溫濕度模塊實(shí)時(shí)采集周圍環(huán)境的溫度和濕度并將其采集到的數(shù)據(jù)通過NBIoT 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行上傳，這樣就可以在云平臺(tái)或者遠(yuǎn)程控制中心查看到實(shí)時(shí)的溫濕度數(shù)據(jù)。在云平臺(tái)或者遠(yuǎn)程控制中心里進(jìn)行閾值設(shè)定（如溫度0度），當(dāng)達(dá)到這一設(shè)定閾值時(shí)，將自動(dòng)進(jìn)行語(yǔ)音廣播提醒師生天氣溫度較低注意保暖等等。

通過LED顯示屏，可以將獲取到的溫濕度數(shù)據(jù)、時(shí)間數(shù)據(jù)等直接投影到LED顯示屏，可以直觀觀測(cè)溫濕度、時(shí)間等數(shù)據(jù)，以及校園廣播鈴聲系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)置及狀態(tài)，及時(shí)并且直觀的了解，不需要在登入云平臺(tái)或者遠(yuǎn)程控制中心進(jìn)行查看，使其更加便捷。

為了防止各種突發(fā)的狀況，如基站信號(hào)不穩(wěn)定、無(wú)線模塊（NB IOT-BC95）損壞等情況，采取紅外遙控進(jìn)行對(duì)校園廣播鈴聲系統(tǒng)的控制，通過紅外遙控模塊可以使用按鍵來進(jìn)行對(duì)校園廣播鈴聲系統(tǒng)的控制和修改設(shè)置。大大的提高了校園廣播鈴聲系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以此來保證校園鈴聲不會(huì)出現(xiàn)問題。

3 云平臺(tái)控制部署

3.1 硬件設(shè)備

主要使用的NB-IoT模塊是移遠(yuǎn)BC95模塊，通過上述的硬件終端設(shè)計(jì)開發(fā)進(jìn)行硬件連接，待完成后移遠(yuǎn)BC95模塊會(huì)自動(dòng)搜索網(wǎng)絡(luò)，其還可以通過AT指令來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)附著等操作。硬件準(zhǔn)備工作做好后，就開始云平臺(tái)設(shè)置綁定等操作。

3.2 云平臺(tái)綁定

需要注意平臺(tái)選擇，本文所采用的是谷雨的移遠(yuǎn)BC95模塊，所以可以在谷雨云平臺(tái)進(jìn)行直連綁定，也可以通過谷雨云平臺(tái)的電信平臺(tái)進(jìn)行注冊(cè)綁定，除了谷雨平臺(tái)，還可以采用更為強(qiáng)大的華為Ocean Connect平臺(tái)進(jìn)行設(shè)備注冊(cè)和綁定。

雖然兩個(gè)云平臺(tái)都需要進(jìn)行賬號(hào)注冊(cè)，但需要注意的是谷雨云平臺(tái)的注冊(cè)更為簡(jiǎn)單，而華為的Ocean Connect平臺(tái)注冊(cè)較為繁瑣，但是華為的Ocean Connect平臺(tái)比谷雨的云平臺(tái)功能更加強(qiáng)大

3.3 云平臺(tái)控制

登入云平臺(tái)，通過設(shè)備綁定后，進(jìn)行插件部署，使得云平臺(tái)可以獲取數(shù)據(jù)和下發(fā)指令，而后通過設(shè)置溫濕度等閾值，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鈴聲廣播等功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)語(yǔ)音播報(bào)提醒的功能。云平臺(tái)的控制中心還可以直接控制校園鈴聲系統(tǒng)，并且可以查看系統(tǒng)的各個(gè)狀態(tài)（開關(guān)狀態(tài)、閾值控制等）。可以更加便捷的管理校園鈴聲廣播鈴聲系統(tǒng)。

4 結(jié)論

本文主要是用移遠(yuǎn)BC95模塊實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)的校園智能鈴聲廣播系統(tǒng)，完成了云平臺(tái)控制的想法。使用該系統(tǒng)不僅滿足了隨時(shí)隨地可以控制和檢測(cè)校園廣播的狀態(tài)，也在出現(xiàn)問題時(shí)為維護(hù)人員提供有利的支持，同時(shí)也為校園師生提供更加便利和多功能的校園廣播鈴聲。