NB IoT和eMTC远程无线物联网通信开发应用

在LPWAN中,NB IoT和eMTC技术一推出便在远程无线物联网通信中获得了广泛应用,其应用设计的关键是选择好性价比高的NB IoT/eMTC芯片或模块编程实现UDP/COAP/LwM2M/MQTT等协议。开发产品时,含有NB IoT/eMTC的终端设备接入软件系统,可以通过OneNET等中间云服务平台,也可以基于COAP等协议直接进行灵活构造解析,完成采集数据的上报和控制数据的有序下发。区分不同应用场景采取不同的数据收发和低功耗策略,可以发挥NB IoT/eMTC的优良性能。

IUV NB IoT虚拟仿真教学系统在物联网应用技术课程中的应用

NB-IoT(即窄带物联网技术)是物联网应用技术专业的一门专业核心课程,在低速物联网领域,NB-IoT作为一个新制式,在成本、覆盖、功耗、连接数等技术上都做到了极致。襄阳市高职院校在人才培养过程中存在一些问题,如实验实训设备短缺、物联网人才需求量大等,针对这些问题,学校将IUV-NB-IoT仿真软件应用在教学中,并在实践及应用中较好地解决了物联网应用专业教学中存在的问题。

一种基于NB-IoT的智能井盖监测系统设计

针对城市井盖保有量大、安全事故频发、人工巡检困难、管理组织混乱等问题,提出一种基于窄带物联网(NB-IoT)技术的窨井盖自动监测系统。该系统以STM32作为主控模块,包含倾角、水位等传感器,实现对井盖状态以及井内重点数据的采集,配合云端服务器和客户端完成井盖数据远程可视化显示。结果表明,所提系统可以实现故障井盖自动报警、精确定位,降低人工巡检的难度,让城市井盖管理更加智能化,让故障检修更加便捷化,提高城市管理的智能化水平。

基于NB-IoT技术的天然气管道泄漏监测系统

为了对天然气管道运行情况进行实时监测,在发生泄漏时能够及时做出反应,设计了基于NBIoT技术的天然气管道泄漏监测系统。系统利用压力变送器、DHT11温湿度传感器和GPS/北斗定位系统分别对管道的内部压力、设备周围的温湿度和经纬度位置进行采集,将采集的数据通过STM32控制NBIoT物联网模块上传至OneNET物联网云平台,最终通过云平台对天然气管道进行实时监测。实验表明:该系统能够对天然气管道的数据进行实时上传,能够通过云平台进行天然气管道状态的实时监测。

基于串级模糊PID控制的NB-IoT智能保温箱

针对农产品冷链物流中存在的运力不足和无法混装小批量冷链农产品等问题,提出一种基于NB-IoT技术的智能保温箱解决方案。该方案基于半导体制冷片、PT100温度传感器和NB-IoT技术构建了系统的硬件部分,实现了远程温控和冷链物流追溯,同时利用串级模糊PID算法实现了全程精确控温。此外,基于Simulink搭建了智能保温箱温度控制系统模型,通过仿真对比验证了智能保温箱的温度控制效果。结果显示,与PID算法和模糊PID算法相比,保温箱应用的串级模糊PID算法具有更快的调节速度和更小的超调量,并在受到干扰时表现出更好的稳定性,为农产品冷链物流领域提供了高效可靠的温度控制方案。

基于NB-IoT的智慧健康监测系统设计

人口老龄化导致慢性非传染性的患病率会越来越高,智慧健康养老成为国家应对老龄化的战略目标。针对我国目前的人口结构现状,提出一种基于窄带物联网技术(NB-IoT)的智慧健康监测系统。该系统结合NB-IoT技术、传感器技和软件技术,系统主要包括可穿戴数据采集终端、云服务平台、远程监测平台等3部分。数据采集终端以STM32作为主控制器,实现对用户生理信息的采集,通过NB-IoT网络传输到云平台上,通过远程监测平台实现健康的远程监测,对健康问题进行预警。实验结果表明:系统可以实时采集老年人的生理信息(血压、血氧、心率)、运动轨迹以及定位信息,对老年人进行实时全方位健康监控,提前预防并降低慢性疾病发病率、减小死亡率、延长寿命。

基于NB-IoT的地下管廊环境监测系统设计

城市地下管廊内布设了大量的管线,如燃气管道、网络通讯线路、电力线路等,由于地下环境复杂多变,存在着气体泄漏、爆炸、火灾等安全风险。针对这些问题,提出一种基于窄带物联网技术(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)的地下管廊环境监测系统。该系统采用先进的传感器技术、NB-IoT技术、软件技术,系统主要分为数据采集模块、物联网云平台、远程监测系统三部分。数据采集模块以STM32作为主控单元连接各个传感器,采集温度、湿度、水位、可燃气体等数据,经过处理后利用NB-IoT网络上传到物联网云平台,远程监测系统调用物联网云平台的数据接口进行远程显示与预警。实验结果表明,系统在降低系统总体功耗的同时,能够实时、稳定地进行地下管廊环境监测,提前预防可能存在的风险。

基于NB-IoT技术的环境监测系统优化设计

为进一步提升工业生产过程的安全系数,提出一种基于窄带物联网NB-IoT的环境监测系统。其中,以NB-IoT技术作为系统的主要通信,以传感器为主要的环境数据采集工具,以改进的BP神经网络作为预测方法进行环境风险预测。实验结果表明,与传统的BP神经网络相比,经过粒子群算法PSO优化的BP神经网络具有更高的预测精度,且稳定性较好,将其应用于环境风险的预测时误差始终保持在1%的误差范围内。设计的基于NB-IoT的环境监测系统能够进行准确的数据采集和风险预测,能够进一步保障生产安全,可行性较高。

基于NB-IoT的无线抄表系统设计与实现

为了便于管理人员及时准确地采集到用户电能消耗数据,提高工作效率,基于嵌入式与NB-IoT物联网技术,设计出一种无线抄表系统,能够实时采集和监测用户用电情况。该系统以低功耗的STM32系列微控制器作为主控芯片,利用RS485接口的Modbus-RTU通信协议采集电能信息;运用RFID无线射频识别技术进行Mifare卡识别,读取用户信息。基于BC35-G通信模块结合UART串口及AT指令,建立起主控芯片与华为云平台的联系,利用4G网络传输的MQTT通信协议将采集到的数据上传至华为云平台,提高了数据传输的实时性和可靠性,为实现及时准确地采集用户电能消耗数据,提供了解决方案。

面向物联网的NB-IoT信号优化方法研究

随着物联网技术的飞速发展,窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)作为一种低功耗、广覆盖、大连接的无线通信技术,逐渐成为连接物理世界与数字世界的桥梁。然而,在实际应用中,NB-IoT信号面临着诸如信号衰减、干扰、覆盖不均等挑战。这些挑战不仅影响用户体验,还限制了物联网应用的进一步发展。因此,研究面向物联网的NB-IoT信号优化方法具有重要意义。文章深入研究面向物联网的NB-IoT信号优化方法,提出多种有效的优化策略和技术手段。

低轨卫星物联网下NB⁃IoT时延功耗研究

【目的】在低轨(LEO)卫星物联网(IoT)场景下,广域覆盖范围内窄带物联网(NB⁃IoT)体制终端因为业务场景不同造成时延功耗需求也不相同。然而,地面NB⁃IoT体制终端业务场景单一,采用固定式工作状态定时器参数配置方法,无法满足LEO卫星IoT大尺度地理范围内多场景终端时延功耗的不同需求。【方法】针对LEO卫星IoT广覆盖特性,文章基于简化后随机接入交互流程终端工作状态切换的马尔科夫链模型,提出了以系统下行延迟和终端功耗作为非支配排序遗传算法(NS⁃GA⁃Ⅱ)的目标函数得到多场景帕累托前沿最优解集的方法,进一步从帕累托前沿中选择满足不同场景时延功耗需求的工作状态定时器参数在线配置终端。【结果】仿真结果表明,文章提出的多目标优化方法对工作状态定时器参数进行全局寻优,克服了穷举法等传统方法可能陷入局部最优的不足,并验证了简化随机接入交互流程可以有效降低终端时延功耗。【结论】文章所提多目标优化方法可以得到终端在LEO卫星IoT多场景下的工作状态定时器参数。

基于NB-IoT的应用层数据安全传输机制

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)是基于蜂窝窄带物联网的一种新兴技术,是物联网的一个重要分支。随着NB-IoT终端设备的规模不断增大,物联网安全面临数据泄露、中间人攻击等安全威胁。本论文针对NB-IoT技术的数据安全传输研究,从物联网终端安全和应用服务安全两方面进行分析,结合密码技术给出了NB-IoT系统安全模型,提出了基于物联网应用层数据信源加密传输机制,给出了轻量级身份认证协议和数据加密传输协议,论证了该方案的安全性,通过实验验证了所提方案的可行性和适用性。

基于NB-IoT的UPS智能在线监测系统的设计

针对UPS机房在运行过程中无人监守,工作人员无法及时排查故障的问题,设计并实现了一套基于ARM和NB-IoT的UPS智能在线监测系统,由检测终端、云服务器和监管中心组成;检测终端使用各类传感器和检测电路获取多个UPS设备的输入输出电压和电流、负载率、蓄电池电量等数据以及机房温湿度环境参数,通过无线模块发送给云服务器,监管中心从云服务器获取数据,用户可以登录监管中心远程查询UPS的工作数据;经测试,系统能够实现对UPS各项数据的采集和无线传输,可以通过监管中心实时查询UPS工作状态以及下发指令,能达到实时监控的效果;具有数据测量准确,实时性响应良好等特点,减少了管理人员的工作量,提高了UPS的管理效率。

基于NB-IoT的智慧路灯控制器设计

随着智慧城市建设步伐的加快,各大城市必然要对城市路灯照明系统进行节能化和智能化升级。文章针对传统路灯能耗大、人力维护成本高、智能化程度低等问题,设计一种基于NB-IoT的智慧路灯控制器。单灯控制器以微控制器STM32为控制核心,通过NB-IoT通信模组实现路灯与控制中心的组网,从而实现路灯的远程开关及调光控制、路灯数据采集、故障定位等功能。该路灯控制器以实际LED路灯进行测试验证,基于NB-IoT路灯控制器能够满足路灯照明系统的节能化和智能化以及集中管理的需求。

基于NB-IoT的水面清洁机器人运行状态监测系统设计与实现

针对各种水上无人系统在运行过程中容易出现各种失控,导致其无法正常完成任务,甚至造成安全事故,文章设计并实现了一种用于监测水面清洁机器人运行状态的监测系统,实时监测机器人的运行参数是否正常。系统主体是在水面清洁机器人的基础上添加一个STM32G07的最小系统板,通过配备NB-IoT(窄带物联网)技术的BC26模块,将机器人运行状态数据通过MQTT协议上传至阿里云物联网云平台,实现数据可视化,方便开发人员对机器人的各项运行状态参数进行监测,并且对采集到的数据进行数据分析,从而避免机器人失控,造成事故。

基于自适应控制算法的NB-IoT网络性能优化研究

随着物联网技术的快速发展,窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)技术因其低功耗、广覆盖、大容量等特性,成为物联网的重要连接方式。针对NB-IoT网络性能优化问题,提出基于自适应控制算法的优化方案,提高其可靠性、容量及能效。通过仿真实验,验证该方案的有效性和性能优势。此外,基于该算法,采用终端感知、网络通信、数据处理以及应用表现4层系统设计架构,设计基于自适应控制算法的NB-IoT物联网系统,满足不断增长的物联网应用需求。

基于NB-IOT随机接入的评估建模与仿真

由于NB-IoT传输大部分发生在上行链路,随机接入信道容易成为系统瓶颈。针对此问题,对NB-IoT随机接入信道进行建模,推导出RACH成功概率的精确表达式,量化评估每个覆盖等级中网络配置对系统性能的影响。仿真分析结果表明,利用评估模型对最大前导重传次数、退避窗口大小、子载波数量等参数进行周期性优化,能够有效提高设备接入成功率,降低接入时延。

面向高吞吐量的NB‒IoT低轨卫星物联网资源调度

窄带物联网(NB-IoT)作为一种低功耗广域网技术,专门设计用于连接大量低功耗设备。基于该技术的低轨卫星物联网有着较低的传输损耗和时延,并且可以通过星座方式对地球实现无缝覆盖。然而,低轨卫星具有高度动态性,并且面临来自不同用户的QoS需求,这些因素使得现有资源调度算法的吞吐量性能受到了极大的影响。针对这些挑战,本文在海量物联网用户请求无线资源且时频资源有限的场景下,综合考虑卫星信道特性、不同用户间的可靠性与时延要求以及卫星高动态性引起的差分多普勒等因素,提出了一种面向高吞吐量的NB-IoT低轨卫星物联网资源调度算法。仿真结果表明,相比现有方法,提出的资源调度算法在系统吞吐量方面表现出显著的性能提升。

基于NB-IoT的农业物联网智能灌溉控制系统设计与开发

本文针对农业灌溉中存在的水资源浪费和传统灌溉方式效率低下等问题,提出了一种新型的智能灌溉控制系统。该系统利用NB-IoT技术实现远程监控控制,通过感知节点采集土壤湿度、温度、光照等数据,并结合先进的数据分析算法,实现对灌溉系统的智能调控。实验结果显示,该系统为农业生产提供可持续发展的解决方案,在提高灌溉效率和减少水资源浪费方面效果显著。

一种基于NB-IoT与区域点集的车辆电子围栏预警算法

为了解决车辆位置监控与出入域实时预警问题,提出一种基于NB-IoT与区域点集的车辆电子围栏预警算法。用户通过Web端绘制圆形、矩形、多边形和行政区划类型的电子围栏,通过在车辆上安装物联网定位终端,采用MQTT协议接入车辆实时位置,围栏预警服务通过处理RabbitMQ消息队列上的最新位置信息,分析车辆最新位置与缓存中最近一次围栏与车辆的位置关系,判定车辆是否触发进出域告警,若产生告警则通过WebSocket将实时告警信息推送至Web端,使用极光推送将告警信息推送给相应用户。实验证明,该算法具有实时性强、精度高等特点,具有极高的商业推广价值。