欒超 鄭濤 李鍵 張偉 薛祥玉 韓天雷

（1.青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)海爾熱水器有限公司，山東青島 266101；2.數(shù)字化家電國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266101）

目前我們已經(jīng)處于人工智能時(shí)代，人們已經(jīng)習(xí)慣應(yīng)用各類智能產(chǎn)品，無(wú)論是智能手機(jī)、智能電視還是智能家居等，都讓人們體驗(yàn)到智能的便捷。隨著智能化產(chǎn)品不斷的迭代升級(jí)，遠(yuǎn)程操控已經(jīng)無(wú)法滿足人們?nèi)粘５氖褂?。傳統(tǒng)的智能燃?xì)鉄崴鞑捎玫氖荳i-Fi 無(wú)線技術(shù)，用戶使用的時(shí)候都需要提前進(jìn)行綁定，操作過(guò)程繁瑣，很多用戶使用的時(shí)候往往忘記綁定聯(lián)網(wǎng)，造成燃?xì)鉄崴鳠o(wú)法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。

燃?xì)鉄崴髟谌紵^(guò)程中，會(huì)受到大氣壓的影響，影響燃燒的性能和效率。傳統(tǒng)燃?xì)鉄崴鞫夹枰斯な謩?dòng)的對(duì)應(yīng)下發(fā)當(dāng)?shù)氐娜紵€模型。因大氣壓是時(shí)刻變化的，燃?xì)鉄崴鞅旧頍o(wú)法實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)大氣壓的變化，會(huì)造成燃燒性能低和效率低的問(wèn)題情況，影響用戶的正常使用。

無(wú)線蜂窩技術(shù)[1]具備低功耗、低成本、廣覆蓋、定位等優(yōu)點(diǎn)，在燃?xì)鉄崴魃蠎?yīng)用此技術(shù)，可令燃?xì)鉄崴鳠o(wú)需綁定，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)和定位功能，通過(guò)定位，自動(dòng)獲取到經(jīng)緯度，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)的獲取該地區(qū)的大氣壓變化值，根據(jù)大氣壓值，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的燃燒參數(shù)調(diào)整，燃?xì)鉄崴鲗?shí)現(xiàn)自適應(yīng)海拔高度，自動(dòng)調(diào)整燃燒參數(shù)模型。

1 應(yīng)用原理

1.1 無(wú)線蜂窩技術(shù)在燃?xì)鉄崴鞯膽?yīng)用原理

燃?xì)鉄崴髦兄骺匕逋ㄟ^(guò)UART 串口連接NB-IoT 模塊上電后NB 模塊連接基站，控制數(shù)據(jù)等通過(guò)蜂窩物聯(lián)核心網(wǎng)進(jìn)行通訊，業(yè)務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，連接優(yōu)家云平臺(tái)，云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，如圖1 所示。

圖1 應(yīng)用原理

燃?xì)鉄崴髦屑蒒B-IoT模塊，通過(guò)連接到NB-IoT基站，經(jīng)過(guò)蜂窩物聯(lián)核心網(wǎng)與業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，然后與U+云平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通訊。

1.2 具備的特點(diǎn)

（1）頻譜窄：200 kHz；

（2）終端發(fā)射窄帶信號(hào)提升了信號(hào)的功率譜密度、信號(hào)的覆蓋增益和頻譜利用效率；

（3）相同的數(shù)據(jù)包重復(fù)傳輸也可獲得更好的覆蓋增益；

（4）該技術(shù)降低了終端的激活比和終端基帶的復(fù)雜度；

（5）NB-IoT 四大能力：廣覆蓋，海量連接，更低功耗，更低芯片成本；

（6）NB-IoT 基于現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，可以通過(guò)升級(jí)現(xiàn)網(wǎng)來(lái)快速支持行業(yè)市場(chǎng)需求，成為GUL 網(wǎng)絡(luò)上的第四種模式。

1.3 業(yè)務(wù)流程圖

設(shè)備上電版本號(hào)上報(bào)給主網(wǎng)關(guān)優(yōu)家云，優(yōu)家云立刻回復(fù)域名信息，建立系統(tǒng)聯(lián)系后，IoT 平臺(tái)15 min 進(jìn)行一次心跳，IoT 平臺(tái)心跳ACK，所有信息版本、狀態(tài)、故障等上報(bào)給接入網(wǎng)關(guān)，產(chǎn)生報(bào)警狀態(tài)變化后，位置周期上報(bào)，查詢狀態(tài)和報(bào)警，活躍狀態(tài)激活10 min，立即上報(bào)狀態(tài)和報(bào)警，狀態(tài)和報(bào)警信息上報(bào)APP，詳見圖2 控制流程時(shí)序圖。

圖2 控制流程時(shí)序圖

1.4 具體的接入方案

建立NB 接入網(wǎng)關(guān)，同運(yùn)營(yíng)商IoT 平臺(tái)對(duì)接，速度快并且對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)影響最小。

在M2M 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)Wi-Fi 家電和NB 家電的統(tǒng)一管理，APP 保持用戶使用的兼容性和延續(xù)性

燃?xì)鉄崴魍ㄟ^(guò)NB 模塊聯(lián)入NB-IoT 基站[2]，IoT 核心網(wǎng)通過(guò)IoT 平臺(tái)聯(lián)入優(yōu)家NB 接入網(wǎng)關(guān)，數(shù)據(jù)在U+物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)處理形成大數(shù)據(jù)處理等如圖3 所示。

2 通過(guò)無(wú)線蜂窩技術(shù)燃?xì)鉄崴鲗?shí)現(xiàn)的功能

2.1 通過(guò)定位實(shí)現(xiàn)海拔自適應(yīng)

圖3 接入方案框架圖

燃?xì)鉄崴魍ㄟ^(guò)定位獲取經(jīng)緯度，通過(guò)服務(wù)器查找出位置的大氣壓，氣壓對(duì)應(yīng)燃燒曲線的數(shù)據(jù)表提前錄入到服務(wù)器中。根據(jù)大氣壓的范圍將曲線號(hào)下發(fā)給底板，如表1 所示。

表1 氣壓范圍與模型代號(hào)對(duì)應(yīng)表

2.2 無(wú)需綁定，自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)

傳統(tǒng)智能家電都是采用Wi-Fi 技術(shù)，需用戶自己配置設(shè)備入網(wǎng)，并且路由器的有效接入數(shù)小于15 個(gè)設(shè)備，需要考慮智能家電安裝的位置，否則會(huì)影響信號(hào)。

采用蜂窩技術(shù)無(wú)需用戶配網(wǎng)[3]，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配網(wǎng)，信號(hào)覆蓋范圍廣泛，信號(hào)可達(dá)地下?？山鉀Q地下室安裝熱水器以前陽(yáng)臺(tái)安裝熱水器信號(hào)不好的情況。無(wú)線蜂窩技術(shù)與Wi-Fi 技術(shù)的對(duì)比如表2 所示。

表2 無(wú)線蜂窩技術(shù)與Wi-Fi 技術(shù)的對(duì)比

2.3 售后維護(hù)自動(dòng)提醒

由于傳統(tǒng)的智能熱水器需要綁定后才能將數(shù)據(jù)傳送給服務(wù)器，很多用戶使用的時(shí)候并不會(huì)進(jìn)行綁定，另外，很多用戶裝上熱水器后不會(huì)進(jìn)行使用，對(duì)于熱水器的使用情況以及日常的安全維護(hù)都沒(méi)有實(shí)時(shí)的進(jìn)行記錄。

由于NB-IoT 蜂窩技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)，無(wú)需用戶自動(dòng)綁定，只要熱水器到用戶家就實(shí)現(xiàn)了熱水器的自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接。不用擔(dān)心用戶安裝的位置導(dǎo)致信號(hào)不好的情況，因?yàn)镹B-IoT蜂窩技術(shù)的特點(diǎn)，無(wú)論熱水器安裝到地下室還是陽(yáng)臺(tái)等位置都不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。

NB-IoT 低功耗[4]，可采取電池供電，故熱水器從生產(chǎn)到銷售再到用戶家，NB-IoT 始終保持著工作狀態(tài)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)定位功能，熱水器無(wú)論銷售到哪個(gè)地方，都可以將使用數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器云平臺(tái)中。通過(guò)使用數(shù)據(jù)可以清晰的分析出，用戶何時(shí)購(gòu)買、何時(shí)安裝、何時(shí)使用、使用的具體位置以及相應(yīng)的使用習(xí)慣，為大數(shù)據(jù)分析打下基礎(chǔ)。

另外，根據(jù)用戶的使用情況以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析，可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)時(shí)給用戶推送保養(yǎng)維護(hù)等信息，提醒用戶使用和維護(hù)的日常小常識(shí)等。

3 結(jié)論

NB-IoT 蜂窩技術(shù)應(yīng)用熱水器，熱水器可實(shí)現(xiàn)定位功能，無(wú)線蜂窩技術(shù)的低功耗，廣連接解決低功耗供電及互聯(lián)互通的問(wèn)題，蜂窩技術(shù)在熱水器的應(yīng)用，解決了用戶綁定問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接，同時(shí)解決信號(hào)問(wèn)題，無(wú)論熱水器按裝到地下室、陽(yáng)臺(tái)等地方，都不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。

因此，在燃?xì)鉄崴魃霞蔁o(wú)線蜂窩技術(shù)，利用NB-IoT模塊的低功耗、低成本、廣覆蓋、定位等技術(shù)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)燃?xì)鉄崴骱０巫赃m應(yīng)，無(wú)需綁定，自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)，具有售后維護(hù)自動(dòng)提醒等功能。