CN108510696A - 一种基于NB-IoT的烟雾报警系统 - Google Patents

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孙迪科
肖峰
张亚东
林宇
蔡海涛
郑俊鹏
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Abstract

本发明公开了一种基于NB‑IoT的烟雾报警系统，包括设备端、基站、云平台、应用端。其中设备端包括光电传感单元、NB通信单元、蜂鸣报警单元、主控单元、电源单元。从而明显提高烟感设备的耐用性以及可靠性，同时减少了各模块的功耗，系统采用了重传机制，同时也大大降低了丢包率。

Description

一种基于NB-IoT的烟雾报警系统
技术领域
本发明涉及监控领域，更具体地说，涉及一种基于NB-IoT的烟雾报警系统。
背景技术
现有的烟雾报警系统是由两部分组成：一是用于检测烟雾的感应传感器，二是声音非常响亮的电子扬声器，一旦发生危险可以及时警醒人们。其主要组成包括烟雾检测装置和蜂鸣报警装置。
然而这种设备不具备联网特性，只有在发生火灾时通过提示现场的人员注意采取消防措施。对于人员流动不够密集的地点类似仓库等地方的监控不到位，容易造成较大的安全隐患，而且设备唯一可靠的是通过定期更换电池和更换设备完成设备的安全检测，对于不正常设备以及低电量设备不能够做到正常提醒。
目前物联网市场潜力巨大，NB－IoT在覆盖、功耗、成本、连接数等方面性能最优，符合LPWA类业务需求。NB－IoT技术(窄带物联网技术)具有架构优、覆盖广、功耗低、成本低的技术特征。在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，覆盖面积扩大100倍，具备支撑海量连接的能力，NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构而且可以采用多种部署方式，与现有的网络共存，具有优良的稳定性，同时NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年，维护成本低，单个模块的价格也较为优廉。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于NB-IoT的烟雾报警系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于NB-IoT的烟雾报警系统，包括设备端、基站、云平台、应用端。其中设备端包括光电传感单元、NB通信单元、蜂鸣报警单元、主控单元、电源单元；
光电传感单元用于采集所述烟雾数据和传输烟雾数据；蜂鸣报警单元电性连接所述光电传感单元，根据预设规则进行报警和监控；主控单元电性连接所述蜂鸣报警单元和电源单元，用于接收并处理所述烟雾数据和采集电源单元的电压数据；NB通信单元电性连接主控单元，用于获取主控单元处理后的数据后发送到基站；所述基站接收NB通信单元的数据后，将数据转发至云平台；所述应用端通过云平台实现所述系统的远程监测和控制。
所述NB通信单元连接所述基站。
所述应用端用于设备添加和删除、可视化数据展示，以及设置有数据接口，以供给其他应用接入。
优选地，所述光电传感单元为光电式烟雾传感器。
优选地，所述蜂鸣报警单元为蜂鸣片结构，报警音量高于80分贝。
优选地，主控单元为ARM处理器。
优选地，主控单元接收NB通信单元的通信强度数据。
优选地，所述应用端为网页端、移动端软件或者第三方服务器。
本发明的基于NB-IoT烟雾报警系统，具有以下有益效果：（1）无论何时何地，都可以完成对烟感设备的监控，通过在线平台可以精确的确认设备工作状态，同时也可以通过添加告警报警机制，随时随地接收设备的报警提示。
（2）设备工作状态定期上报到平台，平台在设备低电量时提醒，可以避免设备电量不足以及不正常工作等问题。
（3）每台设备采用IMEI以及IMSI组成的唯一标识码，能够保证每台设备的唯一性，用户只需要在云平台配置好设备的信息即可。
总之，本发明采用基于NB-IoT的烟雾报警系统，可以明显提高烟感设备的耐用性以及可靠性。本发明采用NB-IoT终端模块的功耗非常低，模块成本也有运营商进行补贴和支持，成本大大降低。至于数据传输部分，NB-IoT技术也比GPRS更加快速、稳定、覆盖广，穿透力强，同时其采用重传机制，减少了丢包率。
附图说明
图1是本发明的烟雾报警系统示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明实施例的基于NB-IoT的烟雾报警系统示意图。如图1所示，本发明实施例的烟雾报警系统。包括设备端、基站、云平台、应用端。其中设备端包括光电传感单元、NB通信单元、蜂鸣报警单元、主控单元、电源单元。
其中，光电传感单元用于采集和传输烟雾数据；蜂鸣报警单元电性连接所述光电传感单元，根据预设规则进行报警和监控；主控单元电性连接所述蜂鸣报警单元和电源单元，用于接收并处理所述烟雾数据；NB通信单元电性连接主控单元，用于获取主控单元处理后的数据后发送到基站；所述基站接收NB通信单元的数据后，将数据转发至云平台；所述应用端通过云平台实现所述系统的远程监测和控制。
光电传感单元使用光电式传感器，其内部安装有红外对管，无烟时红外接收管收不到红外发射管发出的红外光，当烟尘进入光学迷宫时，通过折射、反射，接收管接收到红外光，蜂鸣报警单元电路判断是否超过阈值，如果超过发出警报。
光电烟雾传感器检测到烟雾后，将光信号转化为电信号，经放大后输出执行ADC转换，将检测的电压转化为电压数值，当电压超过某个阈值后，产生报警信号。
比如，用户预先设置烟雾报警阈值。当外界产生烟雾的时候，烟雾进入光电式传感器内部的红外对管，导致光线产生反射等光学过程时，一旦超过阈值，则通知蜂鸣报警单元进行动作，产生声音刺激，提醒用户注意。
另一方面，蜂鸣报警单元还将接收光电传感单元采集的烟雾数据，并将该数据存储后发送到通信单元进行后续的传送。
主控单元除了接收烟雾数据外，还采集电源单元的电压数据，并将该数据上传到通信单元；同时，主控单元不断监控该电压数据，一旦电压不足，低于预设的电压阈值时，将触发低电量提醒模式，提示后台操作人员及时查看，从而避免设备电量不足以及不正常工作等问题。
优选地，主控单元还可以采集NB通信单元的通信强度数据，一方面将通信强度数据存储供随时调取外，还可以实时监控通信强度值。当该值低于预设强度值时，进行相应的动作，避免信号强度低影响数据的上传和下载，导致系统无法工作。
基站的操作人员在后台预设基站数据的上传方式。比如，操作人员可以设置实时上传或者间隔上传等。当基站从NB通信单元获取相关数据后，首先，基站将数据存储系统缓存中，这就避免了大量数据冲击可能会导致的系统崩溃问题；之后，基站识别上传方式，当基站设置的实时上传，基站将实时不断调取缓存中的数据，将该数据通过空中接口传送到云平台；当基站设置的是间隔上传，基站将定期如一天、一周等时间段，间隔调取缓存中的数据，之后在进行上传操作。
当本系统中的设备端增加的时候，设备端相互连接，组网设置。用户可在云平台中针对每个设备命名相应的IMEI码，保证每台设备的唯一性。
应用端的形式可以是手持终端或者微型计算机。当用户使用微型计算机访问云平台的时候，用户打开对应的网页，网页将展示整个的系统架构，用户可以根据需要来对每个设备进行命名和可视化的查看设备数据。此外，用户也可以利用手持终端中的相关软件来进行上述操作。
此外，用户可以在应用端的网页或者软件中进行报警参数的设置，如设置各种阈值或者设置报警方式，如分段报警、分级报警等。
应用端还将设置相应的接口供给其他类型的服务器，其他类型的服务器可以根据相应的接口接收云平台中的数据，其他服务器通过相应的接口获取数据后进行分析处理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于NB-IoT的烟雾报警系统，其特征在于，包括设备端、基站、云平台、应用端；其中设备端包括光电传感单元、NB通信单元、蜂鸣报警单元、主控单元、电源单元；
光电传感单元用于采集所述烟雾数据和传输烟雾数据；蜂鸣报警单元电性连接所述光电传感单元，根据预设规则进行报警和监控；
主控单元电性连接所述蜂鸣报警单元和电源单元，用于接收并处理所述烟雾数据和采集电源单元的电压数据；
NB通信单元电性连接主控单元，用于获取主控单元处理的数据后发送到基站；所述基站接收NB通信单元的数据后，将数据转发至云平台；所述应用端通过云平台实现所述系统的远程监测和控制。
2.根据权利要求1所述的NB-IoT的烟雾报警系统，其特征在于，所述基站接收NB通信单元的数据后，实时或者定期将数据转发至云平台。
3.根据权利要求1或2所述的NB-IoT的烟雾报警系统，其特征在于，所述主控单元接收所述NB通信单元采集的通信强度值。
4.根据权利要求3所述的NB-IoT的烟雾报警系统，其特征在于，所述光电传感单元为光电式烟雾传感器。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的NB-IoT的烟雾报警系统，其特征在于，所述NB通信单元连接所述基站。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的NB-IoT的烟雾报警系统，其特征在于，所述应用端用于设备添加和删除、可视化数据展示，以及设置数据接口。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的NB-IoT的烟雾报警系统，其特征在于，所述蜂鸣报警单元为蜂鸣片结构，报警音量高于80分贝。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的NB-IoT的烟雾报警系统，其特征在于，所述主控单元为ARM处理器。
9.根据权利要求8中所述的NB-IoT的烟雾报警系统，其特征在于，所述应用端为网页端、移动端软件或者第三方服务器。
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