基于NB-IOT智慧小区实现方案
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作者:陈明迅
摘要：现阶段，人与人之间的通信已经逐渐趋于饱和，而物与物以及人与物之间的通信方兴未艾，巨大的市场需求推动物联网技术飞速发展。作为新一代信息网络技术的高度集成和综合运用，物联网是新一轮产业革命的重要方向和推动力量，对于培育新的经济增长点、推动产业结构转型升级具有重要意义。窄带物联网作为物联网的一大分支在社会事业和城市管理等领域有着广泛的应用。该文主要分析了窄带物联网技术在智慧小区的应用，以供参考。
关键词：物联网;窄带物联网;智慧小区
中图分类号：G642 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）08-0231-02
物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的应用创新是物联网发展的灵魂。物联网及移动泛在技术的发展，使得技术创新形态发生转变，以用户为中心、以社会实践为舞台、以人为本的创新形态正在显现，它将改变人们生活的方方面面，万物互联的时代正以极其迅速的脚步走进我们的生活。
1 物联网及窄带物联网概述
1.1物联网（IOT）概述
物联网（Internet of Things）是通过射频识别RFID红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。其实质就是物物互联的互联网，这有两层意思，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，第二，其用户端延伸和扩展到任何物品和物品之间进行信息交换和通讯。
从物联网应用类型市场分析看，低速率业务占比达到60%以上，所以低功耗广域网将是物联网发展的重要方向。低功耗广域物联网的标准化过程中可以分为基于授权频段和基于非许可频段两种技术，两种技术各有利弊，根据我国正式商用情况，基于授权频段是主流，它可以避免干扰，还可以部署在运营商现有的2G/3G/4G网络，与现有网兼容，组网快捷维护方便。
窄带物联网（NB-IOT）就是基于授权频段的窄带蜂窝通信LPWAN（低功耗广域网）技术，广泛应用于低速率物联网业务中。
1.2窄带物联网（NB-IOT）概述
NB-IOT构建于蜂窝网络，可直接部署于GSM网络、UMTS網络或LTE网络以降低部署成本，实现平滑升级，它支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接。2016年6月NB-IOT R核心协议冻结，为正式商用奠定了基础。
窄带物联网（NB-IOT）的特性：
（1）广覆盖：NB-IOT技术能实现比GSM20dB以上的覆盖增益，覆盖面积扩大100倍，在地下车库、地下管道也能覆盖到。（2）大连接：NB-IOT单扇区支持5万个连接，比现网高50倍以上。（3）低功耗：NB-IOT终端如每天发送一次200Byte报文，AA电池待机时间10年，单次的速传时间缩短了，终端99%的时间都工作在节能模式（PSM），功耗只有15微瓦。（4）低成本：目前单个模块做出来的成本已经满足海量覆盖的要求。（5）安全性和可靠性：继承4G网络安全能力，支持双向鉴权以及空口严格加密，确保用户数据的安全性;提供电信级的可靠性接入，有效支撑IoT应用和智慧城市解决方案。
上述几大特性确保了窄带物联网在社会事业和城市管理等领域的广泛应用。
2 智慧小区设想
2.1 总体思路
智慧小区是指充分借助窄带物联网、传感网等网络通信技术把物业管理、安防、通信等系统集成在一起，并通过通信网络连接物业管理处，为小区住户提供一个安全、舒适、便利的现代生活环境，从而形成基于大规模信息智能处理的一种新的管理形态社区。智慧小区以智能、人文、服务为理念，以“管理精细化、服务人文化、运行社会化、手段信息化、工作规范化”为建设思路，以统筹各类服务资源为切入点，以满足社区居民、企事业单位、社会组织的需求为落脚点，以信息化技术手段为支撑，构建涵盖社会管理、社会服务、社区建设等多层次于一体的智能化综合信息服务管理平台。
2.2 设计目标
（1）为业主提供一个安全、方便、舒适的生活环境，提高一个数字化、网络化的丰富多彩的生活方式，提高生活品质;
（2）为物业公司提供一个便于管理、运维的网络化物业管理与服务系统，提高服务品质;
（3）物业公司利用智慧小区的网络服务平台，为业主提供网络增值服务，提升物业服务价值，从而提高物业服务收入;
（4）为“智慧城市”提供样板式的典范，提高智慧小区楼盘的声誉和社会价值;
（5）使物业公司由传统的物业管理模式历史性的转变为现代化、网络化的物业增值服务新模式。
3 基于NB-IOT智慧小区实现方案
基于窄带物联网技术能够满足智慧小区的设想，通过各类型的感应设备、统一的管理平台、手持PDA以及手机APP等辅助工具，以窄带蜂窝通信技术为传输媒介，实现住宅小区的智能化管理。方案从公共安全、便民服务、治安防控、节能减排等四个方面对小区智慧化进行阐述。
3.1 公共安全
（1）智能井盖
智能井盖主要包含了井盖资产管理、实时定位、防盗监管、报警联动这些功能需求。结合NB-IOT技术广覆盖（信号增强20dB）这个特性，可以在井盖内置NB通讯模块，水位传感器，同时考虑到防潮、防腐蚀这些等特性，开发对应的井盖监控平台，通过巡检设备结合手机APP，当井盖被打开或发生位移的时候，可以产生报警联动信息回传到至平台和手机APP当中。
（2）智慧电梯监控
近年电梯事故频出造成恶劣的社会影响，从国家到地方单位都密集发文要求相关单位加强对电梯的安全监管。对于小区电梯维保虽然被委托给第三方，但是所有的职责任然需要小区物业承担，只有解决智能监控问题，小区物业才有主导权。智慧电梯解决方案针对物联网的实际需求，基于C网安全级别高、网络覆盖广、800M低频、终端机卡一体这几项技术，提供电梯远程监控、政府应急调度、移动运营维保等功能，实现电梯日常运营的精准掌控，有效地提升了社区的信息化安全管理水平。 （3）智能消防栓
智能消防栓的主要用途：通过手机APP+平台的方式，智能管控消防栓，通过传感器监控消防栓内的水压情况，避免出现火警而部分消防栓却没有水的情况出现，提高了对社区对的公共服务水平。
通过传感器检测水压异常，通过NB-IOT的覆盖广、低功耗休眠，传感器检测到水压异常触发唤醒NB-IOT模块，将监控和告警数据传回给后台。
3.2 便民服务
（1）社区智能停车
社区智能停车的主要用途方便社区业主更顺畅停车，提高地下停车场的使用效率，为物业增加收益，节约人工费用。出口不用停车，更方便、快捷。空时段可以出租，增加物业的收入。可以用手机缴费，更方便快捷。
小区停车诱导系统，可以实时获取小区停车位占用情况，通过引导屏、智能手机、网站等多样的信息诱导方式，将交通信息实时发布，使得车主可以迅速找到小区内停车位，从而大大提高停车效率，为车主节省时间，减少拥堵，有效地改善了停车难的状况，同时提高了停车位使用率。
（2）智能抄表（水、电、燃、热）
当前我国水、电、气的计量收费管理存在着效率低下等诸多弊端，用户窃水、窃电、窃气的现象时有发生;管理单位收费难、收费拖欠的问题也日益突出。NB-IOT智能抄表技术，能够利用其广覆盖（信号增强20dB）的特点，实现抄表速度快、计算精度高的特点。采用自动抄表系统有效缓解抄表人员的劳动强度、降低人为因素造成的抄表误差。
基于NB技术的智能抄表平台主要功能特點包括报警功能、数据保护、电量提示、自动断电、回写功能、用户抽检功能、电量查询、防窃电功能、过压保护功能、低功耗等。
（3）智慧养老
智慧养老为社区服务面临的养老问题提供了有力支撑，基于NB-IOT/2G/3G网络，依托老人手机、穿戴设备，提供无线VP-DN专用无线数据通信通道，保障信息安全可靠传输。自管理门户可提供预警监控、终端定位等功能，可视化提供紧急求助、社区服务上门等居家养老服务。
3.3 治安防控
随着城市化的推进，人员流动频率越来越大，小区内的流动人口规模持续扩大，房子出租率高，流动人员信息不全，给小区的安全造成了极大的隐患。
小区的综治方案能够很好地解决上述痛点，可以实现功能：人员信息采集、人脸信息采集、数据同步与共享、重点人群标记、预警布控、智慧社区等。
综治方案很好地实现了人防与科防的有效相结合，为小区物业、居民提供一个安全可靠的小区外在环境，同时，采集的数据还可以通过VPN网络共享给消防、交通、公安、计生办、村委等相关政府机构，实现更高一级的治安防控。
3.4 节能减排（智能路灯）
智能路灯监控的主要用途：为物业管理人员提供方便快捷的路灯管理解决方案，可实现监控路灯照明设备实时在线控制，降低管理成本，同时采用物联网加传感器的搭配，可以感应监测，智能调整光线亮度，达到节能减排+远程管控的目的。
4 结束语
物联网时代是一个万物互联的新时代，市场前景巨大且广泛;窄带物联网基于低功耗低成本广覆盖的特性正以一种势不可挡的态势推进，作为应对物联网新时代诸多挑战的一大利器，NB-IOT将引发整个物联网的革命性变化，为各行各业带来巨大的机遇。
参考文献：
[1]亿欧智库.2018中国物联网应用研究报告[R].2018.
[2]欧阳龙.物联网技术在智慧城市建设中的应用[J].通讯世界，2018（4）：52-53.
[3]李考，程炜俊，易龙.物联网技术在智慧城市建设中的应用研究[J].电脑迷，2018（14）：166.
【通联编辑：李雅琪】
收稿日期：2019-10-24
作者简介：陈明迅（1973-），男，福建福州人，工程硕士，工程师，中国电信股份有限公司福州分公司马尾网络部经理，研究方向：通信网络的维护及建设，物联网应用等。
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