CN206574154U - 一种基于窄带物联网的小区智能通行控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种基于窄带物联网的小区智能通行控制系统，属于物联网技术领域，该系统是一种基于窄带物联网NB‑IoT通信技术、网络技术、云技术和控制技术组成的智能无线控制系统，应用于且不限于小区的电梯、门禁和停车场等领域；该系统是小区智能通行的全套解决方案；该系统包括用户的移动终端(APP或微信小程序)、物业管理平台、云服务器、NB‑IoT通信模块、控制器、扩展板、车牌识别摄像机和二维码显示器；本实用新型具有其他方法无法比拟的海量连接、深度覆盖、超低功耗、低成本、稳定可靠等众多优点；是唯一能够在信号覆盖较弱的场景中实现有效通信的技术解决方案；此外，业主可以实现手机自助缴纳物业费、停车费等费用，避免来回跑物业的麻烦。

Description

一种基于窄带物联网的小区智能通行控制系统

技术领域

本实用新型属于物联网技术领域，具体涉及一种基于窄带物联网的小区智能通行控制系统。

背景技术

目前，物联网通信技术从传输距离上区分可分为两类：

短距离通信技术，代表技术有Zigbee、Wi-Fi、Bauetooth、Z-wave等，典型的应用场景如智能家居；

广域网通信技术，业界一般定义为LPWAN(1ow-power Wide-Area Network，低功耗广域网)，即广域网通信技术。LPWAN技术又可分为两类：一种是工作在非授权频段的技术，如Lora、Sigfox等，这类技术大多是非标、自定义实现；另一种是工作在授权频段的技术，如GSM、CDMA、WCDMA等较成熟的2G/3G蜂窝通信技术，以及目前逐渐部署应用、支持不同category终端类型的LTE及其演进技术，这类技术基本都在3GPP(主要制定GSM、WCDMA、LTE及其演进技术的相关标准)或3GPP2(主要制定CDMA相关标准)等国际标准组织进行了标准定义。

基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things，NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支；NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWA)；NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖，如图1所示；

目前，非接触式控制电梯选层、门禁和停车场管理的各类方案中都是基于通信方式的不同；采用短距离通信技术Zigbee、WIFI、蓝牙等，缺点都是通信距离短无法实现远程控制，组网复杂，点对点比对连接速度慢，设备接入数量有限；采用广域网通信技术中的Lora、Sigfox等，虽然通信距离长覆盖广，但缺点是需要自建网关或基站，组网复杂，信号有延迟；而用广域网通信技术中的GSM、CDMA、WCDMA等较成熟的2G/3G蜂窝通信技术，利用的是运营商的现有基站，虽然解决通信距离长/覆盖广/组网简单的问题，但缺点是由于其覆盖的是中高速率，信号覆盖能力不强，在电梯井道内和地下停车场内信号很弱或几乎没有，所以无法实现数据传输。因此以上的各类方案应用于本案的场所时都会导致用户体验不好，最终无法实现部署或部署后被用户弃用。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种基于窄带物联网的小区智能通行控制系统，以达到使用一种方案解决小区全部通行场景控制的目的。

一种基于窄带物联网的小区智能通行控制系统，包括用户的移动终端、云服务器、物业管理平台和设置有NB-IoT通信芯片的小区智能控制电路；所述的小区智能控制电路，包括：电梯智能控制电路、门禁智能控制电路和停车场智能控制电路；

所述的电梯智能控制电路设置于各电梯的操纵盘控制箱内，包括控制器、NB-IoT通信芯片和扩展板；

所述的控制器与NB-IoT通信芯片通过485接口相连接，控制器的扩展输出端与扩展板的扩展输入端相连接；扩展板的输出端与电梯操纵盘各个按键的信号线短接；

所述的门禁智能控制电路设置于各门禁控制箱内，包括控制器和NB-IoT通信芯片；

所述的控制器与NB-IoT通信芯片通过485接口相连接，控制器的控制输出端连接电锁或者道闸的输入端；

所述的停车场智能控制电路，包括控制器、NB-IoT通信芯片、车牌识别摄像机和二维码显示器；

所述的控制器和NB-IoT通信芯片设置于道闸控制箱内，所述的车牌识别摄像机设置于停车场入口和出口道闸前，所述的二维码显示器设置于出口车牌识别摄像机前；

所述的控制器与NB-IoT通信芯片通过485接口相连接，车牌识别摄像机的输出端与控制器的另一485接口相连接；二维码显示器的输入端与控制器的又一485接口相连接。

所述的移动终端内设置有应用APP或者微信小程序。

本实用新型提出一种基于窄带物联网的小区智能通行控制系统，该系统是一种基于窄带物联网NB-IoT通信技术、网络技术、云技术和控制技术组成的智能无线控制系统，应用于且不限于小区的电梯、门禁和停车场等领域；该系统是小区智能通行的全套解决方案；该系统包括用户的移动终端(APP或微信小程序)、物业管理平台、云服务器、NB-IoT通信模块、控制器、扩展板、车牌识别摄像机、二维码显示器；所述的用户移动终端(APP或微信小程序)将指令数据(电梯选层或开启门禁)和用户身份信息上传至云端服务器，服务器根据注册信息核准用户身份信息，如果是合法用户服务器将指令通过NB-IoT基站发出，控制器通过嵌入式的NB-IoT通信芯片模块接收无线信号指令控制扩展板动作，使电梯指定楼层按键接通，或控制门禁电锁打开，同时控制器将成功应答数据的ACK报文返回至用户移动终端，显示呼叫成功；所述的车牌识别摄像机将指令数据(车牌文本信息)和用户身份信息上传至云端服务器，服务器根据注册信息核准用户身份信息，如果是合法用户服务器将指令通过NB-IoT基站发出，控制器通过嵌入式的NB-IoT通信芯片模块接收无线信号指令控制停车场道闸打开，车辆进入停车场；

本实用新型的突出特点是采用了窄带物联网NB-IoT通信技术，是一种新的窄带蜂窝通信LPWAN技术，具有其他方法无法比拟的海量连接、深度覆盖、超低功耗、低成本、稳定可靠等众多优点；是唯一能够在信号覆盖较弱的场景中实现有效通信的技术解决方案；

NB-IoT的五大优势：

优势一：海量连接

NB-IoT比2G/3G/4G有50-100倍的上行容量提升，这也就意味着，在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数；

优势二：深度覆盖

NB-IoT比LTE提升20dB增益，相当于发射功率提升了100倍，即覆盖能力提升了100倍，就算在地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方也能覆盖到；

优势三：超低功耗

通信设备消耗的能量往往与数据量或速率相关，即单位时间内发出数据包的大小决定了功耗的大小；数据量小，设备的调制解调器和功放就可以调到非常小的水平；NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用，因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小；

优势四：低成本

低速率低功耗低带宽带来的是低成本优势；速率低就不需要大缓存，所以可以缓存小、DSP配置低；低功耗，意味着RF设计要求低，小PA就能实现；因为低带宽，就不要复杂的均衡算法……这些因素使得NB-IoT芯片可以做得很小。芯片成本往往和芯片尺寸相关，尺寸越小，成本越低，模块的成本也随之变低；

优势五：稳定可靠

NB-IoT直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，即可与现有网络基站复用以降低部署成本、实现平滑升级，但是使用单独的180KHz频段，不占用现有网络的语音和数据带宽，保证传统业务和未来物联网业务可同时稳定、可靠的进行；

本实用新型的技术难点在于对最新窄带物联网NB-IoT通信模块的二次开发，来符合本案的技术要求；还在于对核心硬件控制器的研发和驱动程序的开发；还在于服务器、通信模块、控制器之间的数据精准传输和加密算法；还在于对控制器的远程升级技术，通常的嵌入式设备软件升级需要到现场逐个设备重新烧写程序，当设备在全国安装且数量庞大时，现场升级的成本是巨大的；还在于经过大量的实验测试整个系统方案的合理性、控制的稳定性和用户体验；

本实用新型的有益效果：

1.相对于其他通信方式，如：蓝牙、WIFI、GPRS等，窄带物联网NB-IoT具备其他方式无法比拟的海量连接、深度覆盖、超低功耗、低成本、稳定可靠等众多优点！是唯一能够在信号覆盖较弱的场景中实现有效通信的技术解决方案，是未来物联网发展的最优解决方案；

2.本系统的设备部署在电梯井道内或车库内或大门或单元门，位置分散，布设局域网难度大且成本高；有些地下车库内和电梯井道内GPRS信号很弱甚至没有，采用2G或2G以上模块通信效果不好，用户体验很差；窄带物联网NB-IoT一个突出特点是信号穿透能力强，能够有效覆盖地下车库和电梯井道；

3.相对传统的刷卡控制系统，本实用新型通过用户终端可远程提前预约电梯，减少等待时间可以；没有权限的人或者访客可以通知有权限的用户远程呼叫电梯、开启门禁，避免来回出入接人的麻烦；还能从根本上杜绝IC卡不防复制的难题；

4.本系统可以实现小区停车场智能无人值守和自助缴费；在道闸处安装车牌识别摄像机，本系统就能实现小区智能停车场管理，车牌识别确认车辆信息，手机APP确认业主身份信息，没有缴纳停车费则车辆无法进入；

5.应用本系统，物业可以及时向业主群发或定向发出通知或公告，如：停水、停电、收缴物业费等，避免在小区出入口张贴纸质通知的麻烦；

6.应用本系统，业主可以随时报修或投诉，还可以实现手机自助缴纳物业费、电梯费、停车费等费用，避免来回跑物业的麻烦。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的各种通信方式速率对比图；

图2为本实用新型一种实施例的基于窄带物联网的小区智能通行控制系统结构示意图；

图3为本实用新型一种实施例的电梯智能控制电路原理图；

图4为本实用新型一种实施例的门禁智能控制电路原理图；

图5为本实用新型一种实施例的停车场智能控制电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型一种实施例做进一步说明。

本实用新型实施例中，如图2所示，基于窄带物联网的小区智能通行控制系统，包括用户的移动终端(内设APP或微信小程序)、物业管理平台、云服务器、小区智能控制电路，所述的小区智能控制电路，包括电梯智能控制电路、门禁智能控制电路和停车场智能控制电路；

本实用新型实施例中，所述的移动终端用于用户注册、上传指令数据和用户身份信息至云服务器中；所述的云服务器用于存储用户信息并进行用户身份鉴权，将鉴权成功的指令数据通过窄带物联网NB-IoT发送至指定IP地址的智能控制电路中；所述的物业管理平台用于后台管理、录入和修改用户信息，设置用户权限和用户注册审核；所述的小区智能控制电路用于接收和发送指令信息(控制电路的IP地址、楼层、车牌文本)，对小区的通行设备进行控制。

本实用新型的实施例中，所述的远程升级技术概括为：支持远程自更新的嵌入式系统可以划分为前端运行模块和后台控制模块两部分。前端运行模块采用基于ARM核心的微处理器。后台控制模块用于实现对前端运行模块的远程异地控制。前端运行模块通过无线模块接入到窄带物联网通信系统，继而连接到Internet。后台控制模块采用无线方式直接与Internet相连接，与前台运行模块之间进行标准的基于TCP/IP协议的通信。状态信息、控制信息和更新文件都在这一数据链路上进行传输。系统进行软件更新时，先把新镜像文件下载到ARM内存中，然后烧写到FLASH的镜像文件存储区，覆盖旧的镜像文件。

本实用新型实施例中，如图3所示，电梯智能控制电路设置于各电梯的操纵盘控制箱内，包括控制器(YH-Z15A)、NB-IoT通信芯片(模块)(LTE BC95NB-IoT Module)和扩展板(YH-K16A)，所述的控制器与NB-IoT通信芯片通过485接口相连接，控制器的扩展输出端与扩展板的扩展输入端相连接；扩展板的输出端与电梯操纵盘各个按键的信号线短接；

本实用新型实施例中，如图4所示，门禁智能控制电路设置于各门禁控制箱内，包括控制器(YH-Z15A)和NB-IoT通信芯片(模块)(LTE BC95NB-IoT Module)，所述的控制器与NB-IoT通信芯片通过485接口相连接，控制器的控制输出端连接电锁或者道闸的输入端；

本实用新型实施例中，如图5所示，停车场智能控制电路，包括控制器(YH-Z15A)、NB-IoT通信芯片(LTE BC95NB-IoT Module)、车牌识别摄像机(DH-ITC215-PUlB)和二维码显示器(YH-X16A)，所述的控制器和NB-IoT通信芯片设置于道闸控制箱内，所述的车牌识别摄像机设置于停车场入口和出口道闸前，所述的二维码显示器设置于出口车牌识别摄像机前；所述的控制器与NB-IoT通信芯片通过485接口相连接，车牌识别摄像机的输出端与控制器的另一485接口相连接；二维码显示器的输入端与控制器的又一485接口相连接。

Claims (2)

1.一种基于窄带物联网的小区智能通行控制系统，包括用户的移动终端、云服务器、物业管理平台，其特征在于，还包括设置有NB-IoT通信芯片的小区智能控制电路；所述的小区智能控制电路，包括：电梯智能控制电路、门禁智能控制电路和停车场智能控制电路；

所述的电梯智能控制电路设置于各电梯的操纵盘控制箱内，包括控制器、NB-IoT通信芯片和扩展板；

所述的控制器与NB-IoT通信芯片通过485接口相连接，控制器的扩展输出端与扩展板的扩展输入端相连接；扩展板的输出端与电梯操纵盘各个按键的信号线短接；

所述的门禁智能控制电路设置于各门禁控制箱内，包括控制器和NB-IoT通信芯片；

所述的控制器与NB-IoT通信芯片通过485接口相连接，控制器的控制输出端连接电锁或者道闸的输入端；

所述的停车场智能控制电路，包括控制器、NB-IoT通信芯片、车牌识别摄像机和二维码显示器；

所述的控制器和NB-IoT通信芯片设置于道闸控制箱内，所述的车牌识别摄像机设置于停车场入口和出口道闸前，所述的二维码显示器设置于出口车牌识别摄像机前；

所述的控制器与NB-IoT通信芯片通过485接口相连接，车牌识别摄像机的输出端与控制器的另一485接口相连接；二维码显示器的输入端与控制器的又一485接口相连接。

2.根据权利要求1所述的基于窄带物联网的小区智能通行控制系统，其特征在于，所述的移动终端内设置有应用APP或者微信小程序。