原创 NB-IoT小型智能家居系统设计

物联网是信息社会发展的重要趋势之一。Wifi，蓝牙，Zigbee，SigFox和NB-物联网得到了快速发展。NB-IoT是一种新兴技术，IoT领域专注于覆盖整个网络的网络，低功耗是一种新兴技术，已在全球范围内广泛使用。NB-IoT在蜂窝网络中构建物联网，仅消耗约180KHZ频率，可以直接部署在GSM网络，UMTS网络或LTE中，以降低部署成本，实现平稳升级。注意：物联网具有四个特点：首先，覆盖范围广，可以提供更好的室内覆盖范围。在相同频带中，NB-IoT比当前网络增益高20dB，这相当于覆盖能力高100倍。其次，它能够支持连接。NB-IoT可以在单个扇区中支持100,000个连接，从而支持低延迟敏感性，超低设备成本，低功耗和优化的网络架构。第三，降低功耗。NB-IoT终端模块的待机时间可以长达10a。NB-IoT使用许可证频谱，可以通过三种方式在带内，受保护带或独立运营商中进行部署，与现有网络共存。当前，NB-IoT技术是物联网技术的重要发展方向之一，但是NB-IoT在智能家居用例上的发展还不多。而今天，大多数智能家居仍处于局域网（LAN）阶段，不能很好地满足人们对真正智能家居的要求，不能很好地实现远程实时监控。研究智能家居的NB-IoT技术对智能设备的远程实时环境监控，不再局限于局域网（LAN），NB-IoT技术在智能家居中的应用使人们的生活充满了智慧。广泛应用于智能家居设备中，市场发展前景可观。

1总体系统设计

基于NB-IoT技术设计了小型智能家居控制系统的实时远程测控功能。测控系统由系统总体框架设计，底层硬件设计，系统软件设计以及实验测试和结果分析几部分组成。设计开发主要包括家用系统，NB-IoT系统，转发网关，华为云服务器，远程控制显示软件五个部分。NB-IoT下部计算机系统主要由主控制芯片STM32L151，NB-IoT通信模块BC95，传感器网络和执行器设备组成。

2基础硬件设计

硬件电路由MCU模块（NB-IoT通信模块），驱动器模块，窗帘，窗户开关步进电机驱动电路板，空调风扇和传感器网络环境组成。通过协调每个传感器模块对室内和室外环境的状态进行监控并在主控芯片中进行数据收集，通过NB-IoT窄带物联网技术转发华为云服务器，并根据监控方案设计到在状态显示和命令发出的状态下，下位机控制系统做出相应的动作，从而使各个模块协同工作，实现智能家居的基本功能。

3系统软件设计

该系统的通讯主要由本地下位机，转发网关，服务器与远程监控软件之间的通讯组成，以UDP协议为通讯协议。主要原因是UDP作为传输层协议在TCP中建立了“三向握手”连接，而“波”四个延迟释放了连接丢失，可以实时发送和接收数据。在应用层中使用CoAP协议和UDP协议支持传输层的使用，弥补了UDP协议的缺陷，实现了数据的可靠传输。数据传输可以分为数据上传和数据发布两部分，数据上传功能主要是通过本地下位机将数据发送到转发网关，然后将数据从转发网关转发到华为云服务器和远程控制端。数据分发主要用于远程控制端和华为云服务器将要分发的数据发送到转发网关，然后从转发网关发送到本地下层计算机系统。

4结论

基于NB-IoT技术的智能家居监控系统设计方案，并进行了测试和分析，设计的系统已达到预期目标。物联网系统的实施将使我们的家庭生活体验更加舒适和便捷，任何地方都可以监视，观察者在环境条件下向家庭的出现情况报告，以及他们即将提早回家时要打开的家用电器，从而减少了等待时间。而当智能家居和NB-IoT技术更便捷，更快捷地了解家庭环境状况时，在公司中可以得到家庭中远程控制设备的运行状况，这使我们的智能家居体验更加美好并具有在智能家居的开发和应用中有着非常广阔的前景。