CN108923935B - 一种窄带物联网数据分析管理控制系统、方法及应用 - Google Patents

一种窄带物联网数据分析管理控制系统、方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于数据交换网络技术领域，公开了一种窄带物联网数据分析管理控制系统、方法及应用，所述窄带物联网数据分析管理控制系统包括：NB模组、物联网卡、天线模块、控制单元、接口单元。本发明提供了一种简单快捷的基于窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB‑IoT)的电子产品智能化升级方案，将NB‑IOT模块化并提供强大的后台技术支持和数据管理分析功能，省去了普通企业对接运营商和NB平台的繁琐流程，用户直接对接协议，即可实现普通电子产品的网络化升级，同时后台提供数据分析管理功能，能够方便应用于各种普通电子产品的网络化升级改造。

Description

一种窄带物联网数据分析管理控制系统、方法及应用
技术领域
本发明属于数据交换网络技术领域，尤其涉及一种窄带物联网数据分析管理控制系统、方法及应用。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：
随着全球经济的快速发展，人工智能、大数据、智能制造等技术不断成熟，物联网时代正逐渐到来。据统计，目前，国内物联网连接数已达16亿个，预计2020年将超过70亿个，市场规模达到2.5万亿元，物联网发展潜力巨大。
NB-IoT是一种新的窄带蜂窝通信LPWAN(低功耗广域网)技术，应用于低速率、低功耗广域网业务，相对于蓝牙、ZigBee等短距离通信技术，NB网络具有广覆盖、可移动以及大连接数等特性，相对于Wifi、GPRS等传统广域网技术，NB又具有更低的功耗和更广的信号覆盖。
NB-IoT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。其具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。NB-IoT使用License频段，可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式，与现有网络共存
虽然NB存在着诸多优势，但是目前很多传统电子行业厂家对于物联网技术不够了解，升级改造存在技术瓶颈，影响甚至阻碍了产品智能化、网络化的升级改造进度。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)蓝牙、zigbee等传输距离有限，且需要配合网关才能连接广域网
(2)GPRS、Wifi等传统广域网技术功耗高，且信号覆盖范围有限
(3)NB模块UDP连接的稳定性不好维护，开发难度较高，平台对接过程繁琐。
解决上述技术问题的难度和意义：
针对以上物联网发展现状，开发一款集成的、傻瓜式的NB通信模块，配合强大的后台对接和数据分析管理平台，能够帮助很多暂不具备物联网开发能力的用户加快网络化、智能化的升级改造流程，促进NB物联网行业的快速发展。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种窄带物联网数据分析管理控制系统及方法、智能设备。
本发明是这样实现的，一种窄带物联网数据分析管理控制系统，所述窄带物联网数据分析管理控制系统包括：NB模组、物联网卡、天线模块、控制单元、和接口单元。
NB模组：连接运营商基站，从而允许终端设备接入NB网络，实现基于NB信号的无线信号传输。
物联网卡：由运营商根据自身基带频段定制的专用NB-IOT卡，就像手机卡一样，从而实现对设备的入网、资费等一系列业务的管理。
天线模块：采用标准IPEX二代接线端子，插接方便，信号稳定，用户可自行根据结构定制天线参数。
控制单元：采用高性能低功耗MCU，对NB模块信令加以封装，简化NB网络连接配置流程，封装了通用协议接口，实现用户极简方式配置NB网络。
接口单元：为用户开放了常用接口，并通过封装SDK的方式允许用户片上二次开发，为用户产品和模块应用扩充了无限的可能性。
物联网卡和天线模块连接到NB模组，构成了NB组网的物理硬件条件，通过控制单元的MCU程序控制，终端设备自动连接NB网络并对接了数据平台，同时控制单元扩展接口构成接口单元，用户根据自身需求通过接口单元和终端设备进行对应连接，实现产品更多更丰富的需求。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述窄带物联网数据分析管理控制系统的窄带物联网数据分析管理控制方法，所述窄带物联网数据分析管理控制方法包括以下步骤：
为第三方提供协议对接、资料下载、SDK下载、基本数据分析及在线图形报表查看、数据分析结果的报表导出和下载。
本发明的另一目的在于提供一种利用上述窄带物联网数据分析管理控制方法传统电子锁的NB升级方法，所述升级方法包括：
传统电子锁MCU通过UART接口连接本发明所述窄带物联网模块；
模块联网成功后通过命令和IO双重机制通知MCU联网成功；
MCU根据协议指令可查询模块工作状态、信号强度、设备编号、物联网卡号等相关信息；
MCU根据协议可以向平台发送数据和接收平台下发的数据，实现本地锁的网络化、智能化。
本发明的另一目的在于提供一种利用上述窄带物联网数据分析管理控制方法传统电子锁的连接型快速升级免开发方法，其特征在于，所述连接型快速升级免开发方法包括：
传统电子锁检测机构连接本发明所述窄带物联网模块输入IO接口，并将锁体执行机构连接到所述模块输出IO；
检测结构检测成功后(如人脸识别成功、密码或指纹校验成功等)输出信号量给模块输入IO，输入IO检测到信号后传给控制单元，控制单元通过NB模组讲信息上报后台服务器；
后台服务器可以直接下发远程指令触发输出IO驱动锁体执行机构完成开锁动作。
本发明的另一目的在于提供一种实现广泛通用的物联网数据通信协议。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述窄带物联网数据分析管理控制方法的计算机程序。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述窄带物联网数据分析管理控制方法的信息数据处理终端。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的窄带物联网数据分析管理控制方法。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
目前市面上很多NB模组厂家，接口封装甚至命令协议都存在差异，用户对接不同的NB模组就要重新设计电路、修改代码，兼容设计复杂，本发明兼容多种不同模组，支持电信、移动、联通物联网，对外接口一致，封装小巧，安装方便；
不同运营商设备平台不一，普通用户对接运营商平台需要申请账号、申请测试，制作profile文件、编写插件文件等复杂流程和技术攻关，本发明支持对设备云管理平台的支持，封装通用profile和插件避免客户自行开发的痛苦，支持三大运营商NB平台，省去了用户与运营商平台对接的复杂流程，极大缩短开发周期，保证产品稳定性；
提供一种广泛通用的、适用于NB传输的协议规范，能够兼容不同应用需求，从而使模块在不同行业通用成为可能；
本发明提供一种基于NB的硬件模块搭载软件平台的全新模式，配合后台服务平台，为用户提供强大的服务支持，包括资料下载、数据分析、协议对接等诸多功能，为产品智能化提供无限可能。
本发明提供一种简单快捷的基于窄带物联网(Narrow Band Internet ofThings,NB-IoT)的电子产品智能化升级方案，将NB-IOT模块化并提供强大的后台技术支持和数据管理分析功能，省去了普通企业对接运营商和NB平台的繁琐流程，用户直接对接协议，即可实现普通电子产品的网络化升级，同时后台提供数据分析管理功能，能够方便应用于各种普通电子产品的网络化升级改造。
附图说明
图1是本发明实施例提供的窄带物联网数据分析管理控制系统结构示意图；
图中：1、NB模组；2、物联网卡；3、天线模块4、控制单元5、接口单元。
图2是本发明实施例提供的窄带物联网数据分析管理控制方法流程图。
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。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的窄带物联网数据分析管理控制系统包括：NB模组1、物联网卡2、天线模块3、控制单元4、接口单元5。
NB模组1：连接运营商基站，从而允许终端设备接入NB网络，实现基于NB信号的无线信号传输。
物联网卡2：由运营商根据自身基带频段定制的专用NB-IOT卡，就像手机卡一样，从而实现对设备的入网、资费等一系列业务的管理。
天线模块3：采用标准IPEX二代接线端子，插接方便，信号稳定，用户可自行根据结构定制天线参数。
控制单元4：采用高性能低功耗MCU，对NB模块信令加以封装，简化NB网络连接配置流程，封装了通用协议接口，实现用户极简方式配置NB网络。
接口单元5：为用户开放了常用接口，并通过封装SDK的方式允许用户片上二次开发，为用户产品和模块应用扩充了无限的可能性。
如图1所示，物联网卡2和天线模块3连接到NB模组1，构成了NB组网的物理硬件条件，通过控制单元的MCU程序控制，终端设备自动连接NB网络并对接了数据平台，同时控制单元4扩展接口构成接口单元5，用户根据自身需求通过接口单元和终端设备进行对应连接，实现产品更多更丰富的需求。
如图2所示，本发明实施例提供的窄带物联网数据分析管理控制方法包括以下步骤：
为第三方提供通用对接协议，接入后可免去IOT平台的协议对接过程；
提供资料下载、SDK下载等辅助工具下载模块；
提供基本数据分析及在线图形报表查看；
提供数据分析结果的报表导出和下载。
以下是本发明提供的具体的实施例。
传统电子锁的NB升级方案实施：
方案1：协议对接型全面升级(用户需要对接协议，可以实现远程配置、自定义信息传输等，功能全面)。
1.传统电子锁MCU通过UART接口连接本发明所述窄带物联网模块。
2.模块联网成功后通过命令和IO双重机制通知MCU联网成功。
3.MCU根据协议指令可查询模块工作状态、信号强度、设备编号、物联网卡号等相关信息。
4.MCU根据协议可以向平台发送数据和接收平台下发的数据，实现本地锁的网络化、智能化。
方案2：IO连接型快速升级免开发(用户只需简单接线，无需二次开发，功能简单，实现快捷)。
1.传统电子锁检测机构连接本发明所述窄带物联网模块输入接口，并将锁体执行机构(电机、电磁铁等)连接到所述模块输出接口。
2.检测结构检测成功后(如人脸识别成功、密码或指纹校验成功等)自动向平台发送开门记录，实现开门信息远程上报记录。
3.平台直接给设备下发远程控制指令，模块收到平台指令后通过控制单元触发接口单元对应输出引脚从而驱动锁体执行机构完成开锁动作。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
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 (4)

1.一种窄带物联网数据分析管理控制系统，其特征在于，所述窄带物联网数据分析管理控制系统包括：NB模组、物联网卡、天线模块、控制单元、接口单元；所述窄带物联网数据分析管理控制系统应用于终端设备中；
物联网卡和天线模块连接到NB模组，构成了NB组网的物理硬件条件，通过控制单元的MCU程序控制，终端设备自动连接NB网络并对接了数据平台，同时控制单元扩展接口构成接口单元，用户根据自身需求通过接口单元和所述终端设备进行对应连接；
所述窄带物联网数据分析管理控制系统设置有：
NB模组，用于连接运营商基站，使终端设备接入NB网络，实现基于NB信号的无线信号传输；
物联网卡，由运营商根据自身基带频段定制的专用NB-IOT卡，实现对设备的入网、资费系列业务的管理；
天线模块，用于采用标准IPEX二代接线端子，用户自行根据结构定制天线参数；
控制单元，用于采用高性能低功耗MCU，对NB模组信令加以封装，简化NB网络连接配置流程，封装了通用协议接口，实现用户极简方式配置NB网络；
接口单元，用于为用户开放接口，并通过封装SDK的方式允许用户片上二次开发，为用户产品和模块应用进行扩充；
实现所述窄带物联网数据分析管理控制系统的窄带物联网数据分析管理控制方法，包括以下步骤：
为第三方提供协议对接、资料下载、SDK下载、数据分析及在线图形报表查看、数据分析结果的报表导出和下载。
2.如权利要求1所述的窄带物联网数据分析管理控制系统，其特征在于，所述终端设备为手表、智能手机、电视机或计算机。
3.一种利用权利要求1～2任意一项所述窄带物联网数据分析管理控制系统实现传统电子锁的NB升级方法，其特征在于，所述升级方法包括：
传统电子锁MCU通过UART接口连接所述NB模组；
模块联网成功后通过命令和IO双重机制通知MCU联网成功；
MCU根据协议指令查询模块工作状态、信号强度、设备编号、物联网卡号相关信息；
MCU根据协议向平台发送数据和接收平台下发的数据，实现本地锁的网络化、智能化。
4.一种利用权利要求1～2任意一项所述窄带物联网数据分析管理控制系统实现传统电子锁的连接型快速升级免开发方法，其特征在于，所述连接型快速升级免开发方法包括：
传统电子锁检测机构连接所述窄带物联网数据分析管理控制系统输入IO接口，并将锁体执行机构连接到所述窄带物联网数据分析管理控制系统输出IO；
检测结构检测成功后输出信号量给窄带物联网数据分析管理控制系统输入IO；
窄带物联网数据分析管理控制系统直接给平台上报信息并触发输出IO驱动锁体执行机构完成开锁动作。
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