技术标签: nb-iot 智慧消防 云服务器 物联网 嵌入式
学习网址: 嵌入式之NB-IoT开发与应用
目 录
P2 2.01-02 NB-IoT物联网行业解决方案(P2)
3.01-03 NB-IoT物联网智慧消防项目需求分析及系统设计(P3)
P5 5.01-05 NB-IoT物联网智慧消防项目展示(P5)
P6 6.02-01 STM32CubMx安装及使用(P6)
NB-IoT技术实战开发 创客学院 正道老师
华为 NB-IoT视频:NB-IoT是什么,NB-IoT能够干什么?
实现全球连接 通过网络
30亿的连接量---2020年 需求量很大
芯片厂商:华为、高通 运营商:电信、联通
NB-IoT:抄表、定位、物流
Narrow Band Internet of Things, NB-IoT(窄带物联网) 无线通信技术
蜂窝网络 假设在蜂窝网络(2G、3G、4G...)上,考运行商运营。
关键特性
- 低功耗
- 低成本
- 远距离 一个基站就可以实现一个城市的覆盖
- 大连接 一个基站可以实现将近50万个NB-IoT节点
- 远程抄表
- 共享单车 摩拜单车与电信合作,实现NB-IoT
- 宠物跟踪
- 无人售货 扫码、联网、取货 传输模块、NB-IoT传输模块
- 智能路灯 检测、管理、维护 NB-IoT远程传输、检测
- 智能物流 物流车跟踪、定位、物流信息采集
- 环境监测 室内、室外、农业、工业 环境信息检测
通过3点,详细介绍NB-IoT技术:
- 移动通信网络发展概述 NB-IoT属于蜂窝网络
- NB-IoT应用案例
- NB-IoT技术实践开发课程介绍
移动通信网络-1G:1G主要提供语音服务,典型业务就是语音通话。
移动通信网络-2G:2G主要提供语音和速率的数据服务,典型业务就是 语音、短信、彩信(实现全球连接、小游戏)。
2G 主网架构图:无法实现数据交换。
- PSTN:公共交换电话网络
- MSC:移动交换中心 基站核心网络控制器,实现外部语音交换系统。
- BSS:移动基站子系统
- BSC:基站控制器,实现基站之间的组网、管理。
- BTS:2G基站收发台 BTS基站
- MS:2G移动终端 移动终端(手机)与 BTS 通信。
实现数据交换
- SGSN:GPRS服务支持节点
- GGSN:网关GPRS支持节点
在原有语音系统上,增加了SGSN、GGSN。
从BSC中获取射频数据,通过SGSN实现数据交换,这种数据不能与公网(IP)进行交互。
移动通信网络-3G:3G主要提供语音和相对快速的数据服务,典型业务就是语音、数据流量(看视频、视频通话)。
3G技术网络框架
- RNS:无线网络子系统
- RNC:无线网络控制器
- Node B:3G基站收发台
- UE:3G移动终端
在2G的基础上,架设3G的接收基站。
移动通信网络-4G:4G可提供更快速的数据服务,典型业务是高清视频传输、云端游戏。
4G网络架构
- MME:移动管理服务
- eNode B:4G基站收发台
移动通信网络-5G:5G
LTE:4G标准。 高速5G:快速处理---自动驾驶、人工智能等大数据量处理。
4G:人与人互联;5G:物与物互联、万物互联
终端可以进行一系列环境信息的采集(水位、水质、管网检测、智能抄表),通过NB-IoT技术传输到云端,
云端提供接口给智慧水务系统的应用。
在燃气中,植入NB-IoT摩阻,实时定位燃气使用数据;植入燃气泄漏传感器。
NB-IoT模块:远程检测、管理、实时。
智慧物流:每个物流车中,植入NB-IoT摩阻,摩阻中植入传感器 检测 环境信息(温度、湿度)是否符合医药、血液运输的环境。
出现问题,实时解决,保证物资的质量。全程跟踪,高效运输--------NB-IoT云端传输
在每个车位中装车位摩阻,检测车位信息。通过云端app实时定位空车位的位置信息 -> 导航 -> 节约时间,提高效率。
管理用电能耗。(云平台算法)用电设备检测维护。
不需要前台办理手续... 大都市,共享公寓...
在每个路灯中,植入摩阻 --> 路灯好坏、能耗,云端实时检测、维护
大量路灯 --> 节约很多很多钱
5天的课程
- 熟悉基于NB-IoT物联网行业解决方案并具备行业应用能力
- 掌握NB-IoT硬件平台设计及开发环境搭建
- 掌握NB-IoT硬件驱动开发及无线通信设计
- 掌握传感器设计与开发(可燃气体、火焰传感器、人体红外传感器、继电器控制等)
- 快速积累多个物联网行业项目开发经验
第1天课程
学习目标
- NB-IoT发展
- NB-IoT物联网生态系统
- NB-IoT物联网行业解决方案
第一阶段 LTE-M:主要解决终端设备 低成本、低功耗的问题,并且能够与LTE的网络共同部署。【英国 沃丰达 + 中国 华为】
NB-IoT生态系统 分为 3层(芯片模组终端厂商、运营商集成方案、垂直...)。
生态链快速构建,将成为全球主流技术和产业生态
芯片模组终端厂商:国内外团队 华为、中兴...
运营商集成方案:联通、电信、移动 课程采用电信的解决方案
运营商:NB-IoT网络部署、大数据应用、业务管理
NB-IOT智能抄表 安装位置:井盖、下水道,4G网络难以覆盖
传统的GPRS、短距离无线通讯,满足不了现在的要求 -> 引进NB-IoT技术。
NB-IoT智能水务系统:在水表中植入模组,模组与基站进行通讯,通过NB-IoT控制器(核心网络) 传输到 NB-IoT服务平台。
--> 用户、抄表人员,可通过app实时抄表、预警判断。
智能气表、水表、燃表...
智能停车
在地磁模块植入NB模块 -> 直接连接公网(少了 网关,减少 网络复杂度)
宠物跟踪
动物、老人、小孩---定位、跟踪 植入NB模块,实时监控
其他应用
自行车、拉杆箱 定位
水箱:水质检测
垃圾箱:智能分类、分拣
- 智慧消防项目系统设计
- 为什么选择NB-IoT?
- 19人死亡,8人受伤
- 200万北漂被疏解
智慧消防应用场景
文物馆、古寨村、文物市场
城中村、商业街
医院、养老院、护理中心(使用的器械,比较贵 --> 24h在线监测)
消防联网:消防物联网系统,每个区域都有消防局,消防局部署消防物联网系统 -> 实时调度,全局掌控
加油站、石油化工厂、发电站
高层住宅:各式传感器
智慧消防管理系统 系统框架
终端:电器防火装置的开发... 通过NB网络,连接到云平台上
智慧消防系统连接图
硬件:电弧检测装置、电气火灾检测装置、无线终端(连接xxx传感器---无线烟感传感器、消防栓-水压传感器、监控-摄像头、燃气传感器)
运行商运营:NB-IoT不需要考虑网络运营维护成本。LoRa、sigfox:需要自己进行网络运营、维护。
终端发送数据包到基站 NB:重发机制
NB模块长期处于PSM模式,不需要进行电路沟通,长期低功耗状态。
Tx(23dBm):200mW 发送功率在23dBm时,200毫瓦
Rx:接收
idle:空闲
下行数据缓存:当终端处于PSM模式时,收不到下行xxx,网关、服务器 可以进行缓存,恢复接受模式,接收xxx。
- NB-IoT 模组的选择
- MCU 控制器执行算法、功能开发
- 传感器
- 硬件平台
900MHz:移动公司、850MHz:电信公司(课程使用)
选择Lierda的原因:尺寸兼容开发板。
Output Power:输出功率
- 人体红外传感器:主要用于检测人体(自动闸门机、自动门铃)人体接触,即可控制设备。
- 可燃气体传感器:实时监测燃气是否漏气、检测有害气体。
- 火焰传感器:检测是否有火情。
- 继电器控制:发生火情后,通过传感器控制风机换风、打开消火栓、灭火器。
1.4寸LCD屏:人机交互显示
核心板:包含MCU、NB模组
底板:接口丰富,底板中间可以对接n种传感器。串口做成USB模式,通过电脑进行连接、通讯。底部有锂电池:脱离供电。
STLink:调试仿真器 软件:MDK-Keil5(集成环境开发-C代码)、STM32CubeMX(快速工程搭建)
- 电信云平台
- 传感器数据采集上传
- 继电器控制命令下发
传感器采集上传
继电器控制下发
快速生成STM32代码的软件。
基于Java开发
安装软件,一般使用“管理员身份”,避免重复操作。
- Keil介绍
- Keil安装
- Keil使用
- 源码编译
- 工程配置
- 软件仿真
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