基于NB—IoT网络的物联网家具检测技术研究

盛骁骏　钟文翰　王武康

摘要：NB-IoT即窄带物联网（Narrow Band -Internet of Things），是物联网技术的一种，具有低成本、低功耗、广覆盖等特点。NB-IoT技术已经大量应用于智慧农业、智慧消防、智能井盖、智能路灯、智能水表、共享单车电子围栏等领域，在质量检测领域应用还处于探索阶段。本文结合研究所家具检测设备现状，利用NB-IoT等技术对耐疲劳类试验设备进行智慧化改造，以达到机器换人的目的。

关键词：NB-IoT；物联网；家具检测

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）01-0078-02

1 目前设备现状

我所下属国家家具产品质量监督检验中心（浙江）是由我所组建，经国家质量监督检验检疫总局和国家认证认可监督管理委员会授权的，专业从事家具及相关产品质量监督检验工作的国家级技术机构。中心设有家具及原辅材料检测实验室、室内环境检测实验室、材种鉴定实验室、装饰装修材料检测实验室以及化学分析实验室，拥有各类检测设备400余台套。随着信息化项目的不断推进，我所目前通过智慧检测项目建成了直读式光谱仪智慧检测项目，监督抽查移动平台，工作流程监管系统，提高了检测效率。

但目前中心设备还存在一些亟需解决的问题：

（1）比如耐疲劳类试验设备，一般需要几万次要好几天（有时候可能更长）的连续试验。试验过程中工作人员无法一直观察试验过程，特别是夜间试验时，试验过程数据无法实时保留，导致对检测结果判定存在不确定性；

（2）耐疲劳类试验设备意外停止运行或者出现问题时，工作人员无法第一时间获知情况并对设备进行处理，导致试验停顿或者需要重新试验，影响工作效率；

（3）当被检物出现损坏时如果没有第一时间获知信息进行处理，会对耐疲劳类试验设备造成损坏。比如脚轮磨损试验，椅子脚轮损坏时会对试验设备的金属板进行摩擦，造成损坏，甚至引起火灾。椅子坐垫和靠背损坏时，会造成设备进行空拉或空敲，从而损坏设备；

（4）试验过程中，耐疲劳类试验设备无法判断被检物是否出现了损坏情况，会继续做实验。比如脚轮磨损试验，具体脚轮是在做第几次时出现损坏无法得知，工作人员只能靠经验估摸算次数，造成数据不严谨；

（5）試验过程中，工作人员需要不时的进实验室巡查，查看实验状况，影响工作效率。

2 方案概述

随着现代无线通信技术、计算机技术的高速发展，自动控制技术、传感技术逐渐被广泛地应用在工业与民用上，这恰恰也给检测机构提供了设备智能化的解决方案。

本方案就是运用NB-IoT技术+传感技术+视频影像技术+数据仓库技术等集成的新的检测解决方案。

3 实现目标

由于耐疲劳类试验设备有24小时持续多天的连续试验特性，利用NB-IOT技术、传感技术、视频技术、远控电源技术等多方位监控管理耐久性试验过程，实现系统自动采集数据并计算，对试验过程中发生的意外进行自动报警、自动处理，提高工作效率，防止设备损坏，提高数据准确性，保证严谨性，达到机器换人的目的。

4 本方案涉及主要技术

4.1 NB-IoT技术

我们正进入万物互联的时代，随着智慧城市、智能小区、大数据时代的来临，无线通信将实现万物连接。很多企业预计未来全球物联网连接数将是千亿级的时代。中国移动推出了NB-IoT万物物联技术支撑，利用ONE-NET云平台实现万物物联，本方案将基于此技术实现检测设备的互联互访。

4.2 传感技术

利用传感技术，结合位移、角度、加速度、重力加速度等变化算法，根据不同检测设备监测其实验情况。

4.3 云数据平台

设备运行过程中会产生海量的实验过程数据，平台解决了如何取舍、压缩、计算、保留这些数据。比如脚轮磨损试验过程中，一分钟会产生1800条数据，一天会产生2592000条数据。要精确地对试验过程进行监控和预报警，需要计算海量数据得到模板数据，其中涉及到很多特定的算法。云数据平台通过提供这些数据，对将来的决策、模板数据的调用提供依据。

5 子系统介绍

5.1 NB-IoT系统

5.1.1 实现功能

传感器实时采集的检测设备数据通过NB-IoT网络进行传输，利用中国移动的ONE-NET云平台对NB-IoT模组进行管理和数据上传处理中转。

5.1.2 特点

（1）覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优；

（2）使用License频段，可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式，与现有中心网络共存；

（3）NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年，实验人员不用频繁进行更换；

（4）具备支撑海量连接的能力，NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接，可以对数量庞大的检测设备进行统一管理。

5.2 远程视频集成系统

5.2.1 实现功能

实验员可以在任何地方、任何时间利用手机、平板、电脑等终端实时查看实验情况，无须再到实验现场。

5.2.2 特点

现有市面上视频监控都是独立系统，无法实现与智能物联创新平台的集成，本子系统通过特有监控设备进行编码、解码，将视频点播集成进智能物联创新平台，实现单点登录，一平台多任务等功能。

5.3 传感系统

5.3.1 实现功能

根据不同的实验设备定制不同的传感应用，对实验数据进行实时采集，包括位移、角度倾斜、加速度、重力加速度等数据。

5.3.2 特点

（1）高速率采集数据，可以实现每秒采集20组精确数据，提供计算依据；

（2）自供电模式，低功率工作，可以支撑24小时工作模式12天的周期，让安装部署更加方便；

（3）小体积大功能，火材盒的大小完成所有的数据采集；

（4）无任何外接线材更加方便，市面上还没有同时满足这些技术特点的传感器。

5.4 数据转换服务

5.4.1 实现功能

传感器采集的数据通过NB-IOT网络传输到数据转换服务，数据转换服务对数据进行分析、计算，保留有用数据存储到数据库。

5.4.2 特点

（1）多种算法集成服务，通过云计算生成模板数据；

（2）文件数据库和通用数据库集成使用，提高处理效率；

（3）保留大量原始数据，通过各种运算生成决策数据；

（4）多服务并行，支撑多设备数据并线接收；

（5）子母服务，保证服务端的稳定性；

（6）三维数据计算分析，达到实验过程预警、告警、采取紧急措施的精确性。

5.5 检测设备智能物联创新平台

5.5.1 实现功能

中控平台，管理查看所有本系统集成的所有设备实验情况。

5.5.2 特点

（1）在线管理：工作人员通过互联网随时登录系统，没有时间和地点限制；

（2）权限管理：不同工作人员实现不同权限实验设备在线管理；

（3）远程视频监控：任何地点、任何时间通过系统随时查看实时实验过程影像；

（4）数据呈现：重要数据以图形、曲线等形式直观展现，工作人员可以在界面查看所有实验过程；

（5）预警：实验过程中有数据异常发生，但还没到需要采取措施的情况下，对工作人员进行预报警；

（6）痕迹保留：实验中途意外停止，工作人员可以回放实验過程，系统自动告知异常数据出现的时间点，运行次数等准确信息；

（7）数据处理：工作人员根据预设方案，提取有价值的数据报表。

5.6 紧急预处理系统

5.6.1 实现功能

实验过程出现意外，通过短信、微信、甚至主动拨打电话的方式通知工作人员进行处理，在一定时间内未获得工作人员处理，系统可以根据预设条件主动停止试验，甚至切断电源。

5.6.2 特点

（1）由系统自动完成，无需人工干预；

（2）通过远程IP电源，系统自动对指定电源进行切断停止试验处理；

（3）多种预报警通知方式。

6 结语

随着智能科技产业与物联网的联动发展，一个新的时代离我们越来越近，物联网将颠覆互联网行业也许只是时间问题，人们的生活将进入一个新的纪元。检测机构也应该抓住机遇，不断通过新技术进行技术改革，最大限度的降低人力成本，提高检测效率，实现经济与社会效益的最大化目标。

参考文献

[1] 赵渤锴.物联网技术在建设工程质量检测中的应用[J].信息技术，2018，（1）：134-135.

Abstract：NB-IoT， the Narrow Band-Internet of Things， is a kind of Internet of Things technology with low cost， low power consumption and wide coverage. NB-IoT technology has been widely used in smart agriculture， smart fire protection， intelligent manhole cover， intelligent street lamps， smart water meters， shared bicycle electronic fences， etc.， and the application in quality inspection is still in the exploration stage. In this paper， based on the current situation of furniture testing equipment in the institute， the NB-IoT and other technologies are used to intelligently modify the fatigue-resistant test equipment to achieve the purpose of machine substitution.

Key words：NB-IoT；Internet of Things； furniture inspection