田路強 袁芳芳 寧君宇

摘 要：本文針對傳統(tǒng)光交箱在日常管理中鑰匙權(quán)限混亂、開箱手段單一、臺賬管理繁雜以及無法實時監(jiān)測的一系列不足，提出了一種基于NB-IoT技術(shù)的智能光交箱管理方案。本方案以阿里云物聯(lián)網(wǎng)開放平臺作為消息平臺，基于SpringBoot框架搭建應(yīng)用層架構(gòu)，實現(xiàn)了一套具有高穩(wěn)定性和高并發(fā)性的光交箱管理平臺。該平臺可以極大地提高了光交箱管理的自動化程度，降低了由于手工操作導(dǎo)致的錯誤率智，并提供了智能開鎖授權(quán)、狀態(tài)實時監(jiān)控、異常情況告警等一系列智能化安防管理功能，大大提高了光交箱管理運維效率。

關(guān)鍵詞：光交箱;NB-IoT;物聯(lián)網(wǎng)平臺;SpringBoot

隨著基礎(chǔ)通信設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)，光交箱的數(shù)量呈指數(shù)級增長，傳統(tǒng)的管理方法已經(jīng)無法對大規(guī)模的光交箱形成有效地管理和維護。針對這一難題，本文提出了一種基于NB-IoT的光交箱管理方案，依托于NB-IoT網(wǎng)絡(luò)，采用阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺為消息平臺層，基于SpringBoot框架搭建應(yīng)用層，不僅實現(xiàn)了對光交箱的智能化管理，而且具有成本低、穩(wěn)定性好、可擴展性高的優(yōu)點。

一、系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)如下圖分四級架構(gòu)，包括設(shè)備層、消息平臺層、應(yīng)用層以及交互層。光交箱終端集成了很多傳感器，包括：門磁傳感器、溫濕度傳感器、報警傳感器、火警傳感器等。光交箱控制單元通過這些傳感器來掌握光交箱的實時狀態(tài)。一旦光交箱發(fā)生任何情況，傳感器將信號傳遞給主控單元（MCU），MCU在收到信號后通過NB模組將數(shù)據(jù)通過NB-IoT網(wǎng)絡(luò)上傳到阿里云物聯(lián)網(wǎng)開放平臺上，阿里云平臺根據(jù)預(yù)設(shè)的過濾規(guī)則對數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)格式化、數(shù)據(jù)過濾等過程。應(yīng)用層通過調(diào)用阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺訂閱接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)直接推送。在應(yīng)用層集中開發(fā)了智能光交箱管理平臺，集成了GIS地圖、告警功能、資源管理、人員管理等功能模塊。交互層包括PC端和APP端，PC端主要負責設(shè)備管理、人員管理、任務(wù)管理等后端管理功能，APP端集成了電子開鎖、接收報警推送、接收任務(wù)推送、查看數(shù)據(jù)等功能。

系統(tǒng)架構(gòu)圖

二、系統(tǒng)實現(xiàn)

（一）數(shù)據(jù)采集

本系統(tǒng)在設(shè)備層傳感器采用行程開關(guān)，終端主控單元采用基于STM32進行嵌入式開發(fā)，通信模組采用的是中國移動自主研發(fā)M5310工業(yè)級通信模組。光交箱在安裝時將所有的傳感器安裝在箱內(nèi)壁上，門磁設(shè)備分別安裝在箱體和箱門上，用于實施檢測門體的開關(guān)狀態(tài)。當門體開啟時將開關(guān)消息通過IO口傳遞給主板，主控單元（MCU）在檢測到開啟信息后調(diào)用M5310模組將數(shù)據(jù)通過NB-IoT網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。

（二）消息平臺層

本系統(tǒng)消息平臺采用了阿里云物聯(lián)網(wǎng)開放平臺。阿里云物聯(lián)網(wǎng)提供安全可靠的設(shè)備連接通信能力，幫助用戶將海量設(shè)備數(shù)據(jù)采集到阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺，并且客戶應(yīng)用可以通過調(diào)用平臺提供的API下發(fā)數(shù)據(jù)給設(shè)備，實現(xiàn)遠程控制海量設(shè)備的目的。物聯(lián)網(wǎng)平臺還提供了與阿里云眾多產(chǎn)品打通的規(guī)則引擎，幫助用戶將應(yīng)用快速集成。

（三）應(yīng)用層

本系統(tǒng)的應(yīng)用層基于時下最流行的SpringBoot進行搭建。SpringBoot基于約定優(yōu)于配置的思想，可以讓開發(fā)人員不必在配置與邏輯業(yè)務(wù)之間進行思維的切換，全身心的投入到邏輯業(yè)務(wù)的代碼編寫中，從而大大提高了開發(fā)的效率，一定程度上縮短了項目周期。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)持久化層采用的是Mybatis，數(shù)據(jù)庫是MySQL，服務(wù)器軟件為Tomcat。應(yīng)用層主要實現(xiàn)了與業(yè)務(wù)相關(guān)的功能，包括開鎖邏輯、數(shù)據(jù)存儲、權(quán)限認證、告警推送、地圖定位等。

（四）交互層

本系統(tǒng)的交互層包括PC端和移動端兩部分。因為本系統(tǒng)采用的是B/C架構(gòu)，所以PC端的交互方式為瀏覽器，用戶登錄瀏覽器后就可以進行相關(guān)的交互了。移動端則是與光交箱系統(tǒng)配套的一個APP。該APP實現(xiàn)了智能開鎖、接收告警日志、接收任務(wù)推送、地圖導(dǎo)航等功能。

三、系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)在應(yīng)用層實現(xiàn)了地圖導(dǎo)航、異常告警、授權(quán)開鎖、手機報裝、告警處理等功能。異常告警，在光交箱被異常開啟、發(fā)生震動、傾斜的情況下發(fā)送告警信息至平臺和管理人員手機APP上。若為合法開箱，則不上報平臺告警信息。導(dǎo)航定位，手機APP定位導(dǎo)航功能可實現(xiàn)當前位置到指定光交箱位置的導(dǎo)航，既方便維護查找又可以在光交箱遭到破壞時快速到達現(xiàn)場。授權(quán)開鎖，有開鎖權(quán)限的用戶可以登錄手機APP，對管轄片區(qū)內(nèi)的光交箱進行藍牙鑰匙開鎖或者掃碼開鎖。手機報裝，報裝工作可以通過手機APP掃碼上傳點位的地理位置、設(shè)備安裝信息、設(shè)備所屬單位等基本信息，完善設(shè)備管理工作。告警處理，系統(tǒng)會實時監(jiān)測設(shè)備異常開啟、設(shè)備信息丟失、電壓過低等，對數(shù)據(jù)異常清除及時產(chǎn)生告警信息，并將信息通過PC彈窗、手機APP推送、短信等方式推送至相應(yīng)的責任人。

四、總結(jié)

本方案創(chuàng)新性地提出了最新一代的“智能光交箱管理系統(tǒng)”，讓每一個關(guān)鍵啞資源都變成智慧的大腦，成為未來智慧城市的“管理專家”?！爸枪饨幌涔芾硐到y(tǒng)”采用傳感器技術(shù)、GIS導(dǎo)航技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其他無線通信技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，實現(xiàn)電信資源管理的智能化、網(wǎng)絡(luò)化和空間可視化，創(chuàng)新管理新模式，完善管理流程，提高資源綜合管理的效率和水平，為打造現(xiàn)代化智慧城市做鋪墊，創(chuàng)造更美好的城市生活。

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