NB-IoT技術在智慧社區(qū)的應用

1、NBIoT技術在智慧社區(qū)的應用【摘要】文章分析了目前智慧社區(qū)的痛點，通過對各無線通信協(xié)議的分析，提 出NB-IoT無線廣域網(wǎng)通信技術既能防止布置線纜所帶來的工作量,還支持海 量的數(shù)據(jù)連接以及高增益的功率覆蓋。面對大量智慧社區(qū)的設備，采用NB-Io T能更好地實現(xiàn)設備快速接入，數(shù)據(jù)及時、大范圍、低延時傳輸，從而更高效 地服務社區(qū)、服務社區(qū)居民和社區(qū)管理中心?！娟P鍵詞】NB-IoT ;智慧社區(qū)；物聯(lián)網(wǎng)；應用場景1研究背景近幾年，社區(qū)不僅需要滿足基本的居住需求，也需提供平安保障、社區(qū)養(yǎng)老服 務、物業(yè)管理服務等智慧化生活環(huán)境。智慧社區(qū)不僅為獨立社區(qū)，還需為街道 級管理提供一體化的整體解決方案。新型智慧

2、社區(qū)建設面臨一些問題：空洞 的智慧化，未考慮精細管理的智慧化；工程開發(fā)量較大，很多成熟社區(qū)改造 重新布線困難；缺乏穩(wěn)定的新技術支撐，數(shù)據(jù)采集量大；街道對于社區(qū)進 行管理，需光纖組網(wǎng)，本錢高、周期長。2研究意義針對目前社區(qū)的痛點、難點問題，需要充分利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn) 代信息化手段，把社區(qū)內(nèi)重要設備狀態(tài)數(shù)據(jù)及時收集、分析、管理、運行，嘗 試解決社區(qū)管理中常規(guī)的技防及人防所不能及的實際問題口。提高社區(qū)管理的 精細度，破解社區(qū)治理的困難度，構(gòu)建完善的社會治安防控體系，通過社區(qū)平 臺對平安、養(yǎng)老、服務等方面進行集成化管理，形成基于信息化、智能化社會 管理與服務的新的管理形態(tài)社區(qū)，不斷提升社區(qū)

3、居民幸福感，打造創(chuàng)立凈暢 寧和美的宜居社區(qū)。為居民營造一個科技、智能、平安、舒適的智慧社區(qū)。 提高社區(qū)街道區(qū)城市級別的綜合管理水平，提高政務管理能力和 服務水平，為城市居民提供精細化管理服務。3智慧社區(qū)典型應用及解決方案智慧社區(qū)典型應用基于社區(qū)平安防護、社區(qū)居家養(yǎng)老、物業(yè)管理服務等神經(jīng)元部署，全方位感知 物聯(lián)、車流、人流，整合每個社區(qū)的“人、地、事、物、組織等全要素，在 社區(qū)服務中心管理平臺上展示轄區(qū)內(nèi)各社區(qū)的人口信息、房屋信息、網(wǎng)格信 息、設施設備、環(huán)境衛(wèi)生、治安狀況、突發(fā)事件、報警信息及消防應急預案等 信息2。智能平安防護1)云監(jiān)控監(jiān)控前端設備統(tǒng)一管理、統(tǒng)一上云，可 在手機、PAD等移動端

4、，通過社區(qū)公眾號或APP查看所具備權限的視頻。 對接公安綜治平臺。AI識別分析，如，車輛違停，人員聚眾鬧事等。防高 空拋物，對樓層高、中、低層進行視頻全覆蓋。陌生人軌跡追蹤，在社區(qū)外 部出入口、單元出入口設置人臉抓拍攝像機，通過后端人臉抓拍分析設備進行 AI分析，識別社區(qū)未登記人員的行動軌跡，發(fā)現(xiàn)異常及時通知物業(yè)管理人員 2。電動車進入電梯行為報警，在電梯轎廂內(nèi)安裝智能分析攝像機，通過AI 識別電動車，一旦發(fā)現(xiàn)，可聯(lián)動本地聲光報警器，同時通知物業(yè)管理人員。2 ) 云停車管理進出社區(qū)出入口及機動車庫出入口管理、收繳費、對賬結(jié)算、發(fā)票 處理及云鎖車增值運營服務，并上傳街道中心管理平臺。云門禁、云對

5、講: 通過社區(qū)APP或公眾號，實現(xiàn)云對講，可遠程呼叫小區(qū)業(yè)主；社區(qū)入口人臉識 別閘機、單元門口人臉識別機可實現(xiàn)無卡通行，同時進行人員全抓拍。智能 梯控：對電梯停層進行控制管理，業(yè)主通過電梯專用卡、人臉或藍牙等方式認 證進行乘梯，僅可進入被授權樓層，防止外來人員隨意乘梯，提升社區(qū)的平安 等級。智能井蓋：主要對社區(qū)直徑800mm以上的窖井蓋進行監(jiān)控。主要監(jiān) 控井蓋是否喪失、開啟等。同步發(fā)送井蓋狀態(tài)值至管理中心，主動推送至相關 部門進行及時維護3。電氣火災監(jiān)控：主要對社區(qū)電氣線路和用電設備狀態(tài) 進行監(jiān)控，防止平安隱患，并即時向管理人員發(fā)送預警信息?？扇細怏w探 測：主要設置于廚房或燃氣管道旁，需要根據(jù)

6、燃氣種類的密度，調(diào)整探頭安裝 位置。社區(qū)居家養(yǎng)老主要對老年人的生活狀態(tài)及身體健康參數(shù)進行監(jiān)測。 用水數(shù)據(jù)計量：根據(jù)用水量，監(jiān)測老人是否有正常的生活活動。入侵及緊 急求助裝置：安裝在社區(qū)內(nèi)高齡老人的房間，以便發(fā)生突發(fā)情況時能夠及時報 警。電氣火災監(jiān)控：防止平安隱患，并即時向子女及管理人員發(fā)送預警信 息。可燃氣體探測：防止平安隱患，并即時向子女及管理人員發(fā)送預警信 息?；馂奶綔y：防止平安隱患，并即時向子女及管理人員發(fā)送預警信息。 健康參數(shù)監(jiān)控：對社區(qū)居家養(yǎng)老的老人進行生命參數(shù)監(jiān)控，老人需佩戴隨身監(jiān) 測模塊，包含但不限于血糖、血氧、血壓、睡眠情況、摔倒報警、心率等4。物業(yè)管理服務供配電：變壓器運行狀

7、態(tài)、全電量參數(shù)、環(huán)境參數(shù)。給 排水：生活水池水位、生活水泵壓力狀態(tài)、滲水檢測。消防監(jiān)測：主要包含 消防水池水量、消防管道壓力、消防末端管道壓力、室外主要消防通道占道探 測。電梯監(jiān)測：對電梯實時狀態(tài)進行監(jiān)控，電梯發(fā)生故障時故障及時報警， 保障業(yè)主人身平安；歷史數(shù)據(jù)分析，預診斷電梯保養(yǎng)時間和故障，電梯全天24 小時運行狀態(tài)的監(jiān)控，對實時數(shù)據(jù)記錄進行分析，假設發(fā)生平安隱患或有可能發(fā) 生平安隱患，提前預警或及時報警，以便提前排查故障或?qū)嵤┛焖倬戎?; 智能門鎖：無需與家中Wi-Fi連接，無需聯(lián)網(wǎng)設置，不用考慮門鎖掉線等問 題，即使停電、停網(wǎng)也能上報平安風險。智能垃圾桶：對社區(qū)內(nèi)的垃圾桶進 行滿溢報警等

8、，并及時通知管理人員或環(huán)衛(wèi)人員。智能充電樁：對社區(qū)內(nèi)機 動車及非機動車的充電樁進行管理，無需通訊線纜布線，即可完成數(shù)據(jù)上傳等 工作。智能路燈及公區(qū)照明。各類無線組網(wǎng)的分析比照基于以上應用需求，新建社區(qū)可選擇的組網(wǎng)方式多種多樣，但在城市更新過程 中，諸多老舊小區(qū)的智慧化升級會給智慧社區(qū)建設帶來極大挑戰(zhàn)，選用合適的 無線組網(wǎng)方式顯然比繁雜的重新布線更加靈活、方便，也可盡量防止對現(xiàn)有居 民造成困擾。NB-IoT 窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NarrowBandlnternetofThings , NB-Io T ):支持低功耗設備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也被稱為低功耗廣域網(wǎng)(LPW AN)。NB-IoT支持待機時間

9、長、對網(wǎng)絡需求較高等設備的高效接入，可帶來非 常全面的室內(nèi)蜂窩數(shù)據(jù)接入覆蓋6。Wi-Fi :多用于智能家居系統(tǒng)。藍牙 技術(bluetooth ):在智慧社區(qū)應用中多用于門禁、梯控等系統(tǒng)。ZigBe e :在智慧社區(qū)應用中多用于智能家居系統(tǒng)。LoRa :也是較為適合智慧社區(qū) 使用的協(xié)議，但需使用方自行組網(wǎng)。當單個社區(qū)使用且社區(qū)規(guī)模較大時，前期 投入預算較充足，且管理人員維護能力較強，可以采用LoRa。筆者認為，相對 于NB-IoT, LoRa更適用于智慧辦公園區(qū)。由上表可以看出，NB-IoT能夠很好地解決新型智慧社區(qū)建設面臨的一系列問題，也能夠滿足智慧社區(qū)的應用需 求。NB-IoT網(wǎng)絡架構(gòu)特點

10、有幾方面。海量連接：每社區(qū)可達約20萬設備接 入。超低功耗：電池壽命長達10ao低功耗特性：前端探測器不方便經(jīng)常 更換電池，需功率盡量小，通過電池供電可幾年無需充電或更換電池。通信設 備消耗的電量通常與數(shù)據(jù)量/速率相關，即單位時間內(nèi)發(fā)出數(shù)據(jù)包的大小決定了 功耗的大小。數(shù)據(jù)量小，設備的調(diào)制解調(diào)器和功放就可以調(diào)到較小水平8。N B-IoT模塊及傳感器的功耗可以做到極小，通?？杀Ｕ?-10年無需更換電池。 深度覆蓋：考慮到街道級多社區(qū)的管控，對于距離的要求更高，而且還有地 下機動車庫、地下室機房等信號難以到達的地方，故深度覆蓋也是大局部通信 架構(gòu)無法企及的。平安性：繼承4G/5G網(wǎng)絡平安能力，支持雙

11、向鑒權以及空 口嚴格加密，確保用戶數(shù)據(jù)的平安性9。穩(wěn)定可靠：能提供電信級的可靠性 接入9,可有效支撐物聯(lián)網(wǎng)應用和街道級智慧社區(qū)解決方案。智慧社區(qū)組成架構(gòu)NB-IoT整體網(wǎng)絡架構(gòu)主要分為4局部：終端（傳感器及模塊）、無線網(wǎng)側(cè)（傳輸層）、物聯(lián)網(wǎng)云平臺及應用服務器（見圖1）。1）終端：主要是通過空 口連接到基站9終端側(cè)主要包含行業(yè)終端與NB-IoT模塊。行業(yè)終端 主要包含芯片、模組、傳感器接口、終端等9。在智慧社區(qū)中，主要包含 攝像機、門禁、閘機、報警探測器各類探測器及井蓋、垃圾桶、煙感、空氣探 測等傳感器NB-IoT模塊主要包含無線傳輸接口、傳感器接口等。2）無 線網(wǎng)側(cè)：包括兩種組網(wǎng)方式一種是整體

12、式無線接入網(wǎng)，包括4G/5G以及NB-I oT無線網(wǎng)10；另一種是NB-IoT新建組網(wǎng)。主要承當終端的空口接入處理等相關功能10,并通過接口與物聯(lián)網(wǎng)云平臺進行連接。3 ）物聯(lián)網(wǎng)云平臺包括HLR （ HomeLocationRegister，歸屬位置寄存器）;PCRF （ PolicyControlandChargingRulesFunction ,策略控制和計費規(guī)貝U功能單元）；M2M （ Machin etoMachine ,物聯(lián)網(wǎng)）平臺。4 ）應用服務器：分為兩個級別進行管理一級是街道級服務器，設置于社區(qū)服務中心，對街道內(nèi)多社區(qū)進行集中監(jiān)管；二級是 獨立社區(qū)服務器，設置于安保中心，對本社區(qū)數(shù)據(jù)進行集中監(jiān)管。4結(jié)語到2020年底，NB-IoT網(wǎng)絡實現(xiàn)縣級以上城市主城區(qū)普遍覆蓋,重點區(qū)域深度 覆蓋；移動物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)到達12億;推動NB-IoT模組價格與2G模組趨同, 引導新增物聯(lián)網(wǎng)終端向NB-IoT和Catl遷移；打造一批NB-IoT應用標桿工程 和NB-IoT百萬級連接規(guī)模應用場景11。NB-IoT標準已取得了