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基于NB-IOT环境物联网控制器的研制 摘要：随着科技的发展，传统大气污染治理中问题，如监测点固定，单点成本高；采集数据不全面；偏远地区难以布点等越来越突出为此，在物联网技术的广泛背景下，本文提出一种基于NB-IOT环境物联网控制器此控制器在户外环境实际测试中，数据精度高，响应及时，数据可实现长距离传输，能够达到长期稳定性，对环境监测工作具有重大意义关键词：环境监测；物联网；NB-IOT；长距离引言物联网技术应用到环境监测中，能让我们全面、准确的获取实时环境数据,促使环境监测效率大大提高目前市面上物联网环境监测系统多以3G/4G无线组网的方式，资费昂贵，在信号弱的地方难以部署；或使用ZigBee或无线射频进行数据传输，这种方式传输距离短，覆盖范围小，需要基站多，建设和维护成本高窄带物联网（NB-IOT）技术相比3G/4G网络、ZigBee等短距离通信技术，具有容量大、覆盖广、成本低、功耗小等优点结合环境物联网监测系统具有小数据传输、非频繁传输、低移动性、对时延不敏感等特点，本文提出一种基于NB-IOT环境物联网控制器适合大范围部署在环境恶劣或信号难以到达的地方，可实现数据长距离传输，并可实时监控环境相关参数和控制器运行状况。

1系统结构基于NB-IOT环境物联网控制器设计如图1：控制器主要构成有：传感器、单片机、NB-IOT模块、服务器基于NB-IOT环境物联网控制器的感知层包括感知终端和通知节点感知终端是环境传感器，安装在户外，用于监测环境参数网络传输层采用NB-IOT通讯方式，将采集的环境数据汇聚到路由节点后传输给应用管理层应用层的核心是一台计算机，对监测到的环境数据进行分析处理，同时可发送查询指令至单片机，实现实时查询功能2系统介绍：基于NB-IOT环境物联网控制器系统构成如下：（1）主控系统：由STM32单片机构成，连接传感器系统采集环境数据还可对相应的传感器下达查询指令，实现实时查询连接数据通信系统，将所得环境数据传输至服务器，实现数据可视化2）传感器系统：由环境传感器组成，实现对各项环境参数的采集根据具体环境需求可进行传感器配置，可扩展性强将传感器连接单片机RS485接口通过其串口向传感器发送Modbus协议下的询问帧，传感器接收到指令后向单片机发送数据帧，并通过中断接收数据通过PC端的串口调试助手打印数据，进行调试3）数据传输系统：使用NB-IOT模块将主控系统和服务器建立联系控制器选用UDP传输方式。

在NB-IOT网络中，NB模组通过射频信号与基站连接基站完成运营商网络与设备的通信，NB核心网实现数据的传输与转发，将数据直接发送到云服务器第三方应用服务器可主动到IOT平台查询数据同时，第三方应用服务器可以通过IOT平台给终端下发数据3实验与结果3.1实验材料开发环境：Keil5，实时操作系统：μC-OSII，单片机：stm32，传感器：建大仁科公司的温湿度变送器、光照温湿度变送器，NB-IOT模块：上海移远公司BC95-B5模块3.2实验过程3.2.1传感器系统①USART2_TX向温湿度传感器发送Modbus协议下的询问帧，传感器接收到指令后向单片机发送数据帧，USART2_RX通过中断接收来自传感器的数据②如此循环发送所有环境参数所需的询问帧，实现多个传感器数据读取循环上述步骤实时更新数据，实现监测环境变化的实时情况③改变光照温湿度传感器1的监测环境观察传感器的监测数据变化情况并与温度湿度传感器2对比，判断传感器系统是否正常工作例如：用手握住传感器1的探头并且移动到光照强的空间时，监测数据如图2：图2监测数据由图可知，在将传感器1的监测环境改变后光照强度数值立刻发生跳变，湿度值迅速变高，温度值变化较慢，环境改变后传感器1所监测的三组数据都发生变化，而传感器2数值，无明显变化。

说明控制器可实时监测环境的变化3.2.2数据传输系统：BC95模组连接网络成功后，首先处于连接状态，此时可以进行数据发送和接收，当20s无数据交互后进入IDLE状态，此时能够接收服务器数据，10s后仍无数据交互，进入PSM状态，此时不能接收服务器数据，模块与服务器断开连接当环境参数远程传输时，BC95模块接收到主控芯片串口发送的AT指令被唤醒，进入连接状态，立刻将数据传到云服务器，然后传送到监控终端，做到实时响应并且降低了功耗3.2.3主控系统：在单片机上嵌入μc/osII实时操作系统，将定时监测设置为最高优先级，指令查询设为次级优先级设置成功后，控制器能准确地每隔10分钟采集一次环境数据，并将数据通过NB-IOT模块上传至服务器当客户端点击查询时，主控系统控制传感器进行一次查询4结论基于NB-IOT环境物联网控制器的研制解决了环境监测数据的长距离发送问题，该设计支持多路传感器采集数据，可扩展性强并能将采集到的数据发送至服务器，可通过改变传感器类型应用于不同场合中基于NB-IOT环境物联网控制器研制，可实现对环境数据进行实时监测，第一时间观察到环境数据变化这有利于环保部门制定相应环保措施，加强了环保能力，有一定的经济使用价值。

参考文献[1]林长勇.基于NB-IoT的物联网应用研究[J].信息与电脑,2017(17).[2]周波,朱福顺.基于NB-IoT的城市环境综合监控系统的研究与设计[J].信息通信,2018.[3]何灿隆,沈明霞,刘龙申.基于NB-IoT的温室温度智能调控系统设计与实现[J].华南农业大学学报,2018(2):117-124.-全文完-。