基于NB-IoT和蓝牙技术的智能门控系统设计研究

谢文聪

摘要：智能门控系统具有良好的发展前景与广泛的研究价值，可以提高门控系统的智能化水平。基于此，本文首先对智能门控系统的组成进行分析，其次从硬件电路、电子锁、电源模块三个方面对智能门控系统的硬件电路进行分析。其中，硬件电路主要用到了NB-IoT和蓝牙技术，有效地提高了硬件电路的控制效果。最后，结合WEB SERVICE技术，对智能门控系统的软件设计进行分析，使门控过程更加地方便，便于管理者对系统进行管理。智能门控系统需要充分利用物联网的优势，使系统具有精度高、能耗低、低成本等特点，保障智能門控系统能够更好地投入使用，使智能门控系统具有良好的管理效率。

关键词：NB-IoT;蓝牙;智能门控系统

引言：物联网为智能门控系统的设计提供了重要的技术支持，使智能门控系统能够顺利地实现。智能门控系统需要应用到大量技术，其中较为核心的技术为NB-IoT技术和蓝牙技术，可以为系统的控制过程提供重要保障，使智能门控制系统具有良好的工作状态。

1系统组成

智能门控系统主要由传感器组、智能监控器、电子锁、电源模块、软件平台等部分组成。传感器组可以对温湿度、倾斜、振动等进行检测，获取系统当前状态，为系统分析提供重要的数据。智能监控器是该系统的核心，需要靠硬件电路来实现，并且实现电子锁的功能。电源模块是系统动力来源，需要采取节能化的设计方式，使系统具备低能耗的特点。系统的控制需要通过软件平台来实现，使人机能够形成良好的交互关系，提高管理员对系统的控制水平[1]。

2硬件设计

2.1硬件电路

2.1.1MCU主控模块

MCU主控模块由STM 32L151CBT6A作为控制器，属于硬件电路的核心部分。该芯片技术具有能耗低的特点，可以有效地降低主控模块的电能损耗，并且对硬件电路具有良好的控制能力。MCU晶振为大小为16MHz，可以有效地应对系统断电的情况，一旦发生断电，可以将系统运行数据存入寄存装置中，保障系统能够恢复到断电之前的状态。MCU一般采用串口通信方式，可以通过手机与蓝牙建立稳定的连接，进而通过手机对MCU主控模块进行控制，对系统发送相应的指令。

2.1.2蓝牙BLE5.0模组

蓝牙模块采用BLE5.0系列HY-40R2041来实现，具有较高的灵敏度和识别度，控制距离可以达到100m以上，可以满足系统管理员对控制距离的要求。蓝牙模块需要依赖于MCU进行通信，在不工作状态时，蓝牙模块处于睡眠状态，可以通过触摸锁体进行唤醒，使蓝牙模块重新恢复到工作状态，这样可以延长蓝牙模块的待机时间，进而起到一定的节能效果。蓝牙模块是手机与MCU建立连接的重要方式，两者配对成功后便可以实现系统的控制过程。以开锁为例，手机向蓝牙模块发出配对申请请求，将其从待机状态唤醒，使两者能够建立稳定的连接。再通过手机向系统发送开锁指定，MCU收到指定后将会执行开锁动作。

2.1.3NB-IoT模组

NB-IoT模组选型为TB22通信模组，模块内嵌网络服务协议，可以稳定地对系统进行控制。NB-IoT模组通信需要通过SIM卡来实现，就有良好的数据传输效果，保障监控平台与NB-IoT模组之间能够建立稳定的通信关系，可以有效地减少通信延时，使两者之间的数据能够准确地传递[2]。

2.2电子锁

电子锁采用无源锁芯设计，可以有效地应对外界环境变化对开锁动作的影响，保障电子锁能够正常工作。电子锁与MCU建立连接，可以通过监控平台或者手机App进行控制，使电子锁能够执行开锁命令。以手机App开锁为例，手机通过蓝牙与MCU建立连接，通过手机发送开锁指令，MCU会将立即接通电子锁，使其处于开启的状态，进而实现智能门控系统开锁的过程。

2.3电源模块

电源模块是系统运行的重要供能装置，性能指标见表1所示。电源模块采用锂电池进行供电，为直流供电方式，可以稳定地对MCU、蓝牙、NB-IoT等进行供电。为了保障供电电压符合要求，需要采用XC6504A331MR-G模块进行电压转换，使电压能够满足系统各个模块运行的要求，使系统能够处于良好的运行状态。电源模块具有两种供电状态，一种为唤醒状态，对系统进行正常供电，能耗为系统运行正常用电消耗。另一种未睡眠状态，当系统处于未唤醒状态时执行，是一种低能耗状态，保障系统能够处于稳定待机状态。

3软件设计

软件设计主要应用了WEB SERVICE技术，可以使系统管理工作更加地便捷，便于对系统进行控制。软件设计包括监控平台和手机App，两者在功能方面具有较高的相似性，都可以对系统进行管理。两者的区别在于控制平台不同，监控平台移动性不强，手机App界面操作上不够便捷。监控软件需要具有监测和记录的功能，能够记录智能门控系统的出入信息，将其保存在MySQL数据库中，可以有效地提高系统的智能化管理水平，对信息进行有效地存储。此外，系统还具备报警功能，当存在待处理的消息时，系统将会自动产生报警，提醒管理员进行处理，提高软件设计的智能化水平。

结论：综上所述，智能门控系统需要具有稳定运行、易于控制等特点，需要严格地从软、硬件两个方面进行设计。在硬件方面，需要合理地使用NB-IoT和蓝牙技术，提高系统的硬件设计水平。在软件方面，需要以便于操作为主，对系统进行有效地控制，提高系统的管理效率。

参考文献：

[1]晋玉剑，吴昌，张俊强，等.基于NB-IoT和蓝牙技术的智能门控系统设计[J].科技视界，2020（11）：36-38.

[2]何英杰，杨书华，孙涵，等.基于NB-IoT的低功耗智能光交箱门控系统设计[J].无线互联科技，2019，16（04）：19-20.

杭州赛客网络科技有限公司