基于窄带物联网的校园智能铃声广播系统

孙进 潘健 黄越 无锡职业技术学院

引言

近几年，物联网随着互联网的飞速发展，可以运用的方向越来越多，比如，在家居生活方面：智能家居的诞生，改变了很多人的生活方式。因此，我们想基于物联网做出改变传统校园的打铃方式与广播方式。。

如今大多校园广播系统多为网络数字化的方式实现广播以及后台调控，虽然已经可以用电脑通过网络来进行后台调控，但是却不能随时随地进行后台调控。而且网络数字化广播铃声系统还需要网线布置，增加成本，后期如果出现问题需要进行维护也要花费更多的时间和精力以及成本。

因此，基于窄带物联网的新型远程控制的校园铃声广播系统应运而生，它不仅解决了网络数字化广播铃声系统的一系列问题，同时还可以实现在不同教学楼同步打铃和广播并且还增加了一些智能控制功能：智能播报、智能开关、智能检测、故障上报、智能调控等。云平台或后台控制更加便捷、人性化。即满足学校的日常使用，也可以满足各种节假日等特殊节日的需求。

1 基于窄带物联网的校园智能铃声广播系统的设计

1.1 整体设计方案

整体设计方案主要采用无线模块（NB IOT）、控制模块、温湿度模块、红外模块、后台控制（软件实现）；控制模块：利用继电器、无线模块接收器以及红外模块接收器等等，控制校园铃声广播设备的开启与关闭。

1.2 系统主要功能

实现一个可以在不同教学楼但能同步打铃和广播，可以自动同步时间，并且可以后台设置各种参数（例如修改铃声、实时播报天气状况、智能开关、遥控开关、语音播报、特殊活动时间播报等），此外，通过增加一个备用广播铃，提高校园广播铃声系统控制的可靠性，如果出现问题发送错误报告至后台（方便维修人员排除故障），并且启用备用设备，保证校园铃声广播可以一直工作。

2 硬件电路设计

2.1 无线模块（NB IOT）

NB-IoT（窄带物联网）是 IoT 领域的新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，是一种不仅有低功耗的广域网技术，而其还具有部署灵活、低功耗、低成本、窄带、大容量（支持海量设备连接）、深度覆盖、低速率等特点。设备通过串口，以AT命令的形式，发送数据到NB-IoT模组或SoftRadio模拟器。NB-IoT芯片/模组或SoftRadio模拟器，接收到AT命令后，将payload后，自动封装为CoAP协议的消息，并发送给事先配置的物联网平台；以此实现平台互联功能。

2.2 温湿度模块

利用温度传感器、湿度传感器做为输入设备，将温度传感器、湿度传感器以及无线模块组合在一起，形成此项目的特殊模块——温湿度模块。通过温湿度模块的作用，读取空气中的温度、湿度（每隔1小时重新测量，提高实时性，避免太大误差），并且通过无线模块传输读取的数据，通过后台分析数据，从而得到天气情况，再通过广播铃声系统将天气状况播报给全校学生（通过对数据的具体分析，可以提醒师生们注意增添衣物，注意冷暖）。

2.3 LED模块

通过LED模块的接入可以更好有效的观察校园广播铃声的状态，使得校园广播铃声系统可以被更好的控制和使用。

2.4 语音模块

通过语音模块，可以播发音乐、铃声、语音等音频，使得校园智能铃声广播的功能更加多样化，例如天气状况播报、时间播报、重大节日提醒等等诸多功能，使得校园智能铃声广播系统有更多的广播功能。

2.5 红外遥控模块

红外遥控模块可以通过按键的方式进行控制，增加校园智能铃声广播系统的操作多样性与稳定性，当NB-IoT（BC95）模块损坏、基站信号不稳定以及云平台或远程控制中心出现问题，就可以使用红外遥控模块，以此来可以继续操控校园铃声广播，从而增加校园智能铃声广播系统的稳定性。

2.6 系统实现的具体步骤

采用无线模块（NB IOT-BC95）进行数据与云平台或者远程控制中心进行通信，NB-IoT（BC95）模块可以通过AT指令控制BC95模块进行网络连接、数据发送等功能。可以通过以通过 NB-IoT 网络将数据传输到云平台或者远程控制中心，而云平台或者远程控制中心也可以通过NB-IoT 网络将命令下发到NB-IoT（BC95）终端模块。NB-IoT（BC95）终端模块连接了语音模块，可以通过云平台或者远程控制中心下发的各个指令来控制语音模块来达到对校园广播铃声的控制。

在NB-IoT（BC95）终端模块上还连接了温湿度模块，温湿度模块实时采集周围环境的温度和湿度并将其采集到的数据通过NBIoT 网络进行上传，这样就可以在云平台或者远程控制中心查看到实时的温湿度数据。在云平台或者远程控制中心里进行阈值设定（如温度0度），当达到这一设定阈值时，将自动进行语音广播提醒师生天气温度较低注意保暖等等。

通过LED显示屏，可以将获取到的温湿度数据、时间数据等直接投影到LED显示屏，可以直观观测温湿度、时间等数据，以及校园广播铃声系统的各个设置及状态，及时并且直观的了解，不需要在登入云平台或者远程控制中心进行查看，使其更加便捷。

为了防止各种突发的状况，如基站信号不稳定、无线模块（NB IOT-BC95）损坏等情况，采取红外遥控进行对校园广播铃声系统的控制，通过红外遥控模块可以使用按键来进行对校园广播铃声系统的控制和修改设置。大大的提高了校园广播铃声系统的稳定性，以此来保证校园铃声不会出现问题。

3 云平台控制部署

3.1 硬件设备

主要使用的NB-IoT模块是移远BC95模块，通过上述的硬件终端设计开发进行硬件连接，待完成后移远BC95模块会自动搜索网络，其还可以通过AT指令来进行网络附着等操作。硬件准备工作做好后，就开始云平台设置绑定等操作。

3.2 云平台绑定

需要注意平台选择，本文所采用的是谷雨的移远BC95模块，所以可以在谷雨云平台进行直连绑定，也可以通过谷雨云平台的电信平台进行注册绑定，除了谷雨平台，还可以采用更为强大的华为Ocean Connect平台进行设备注册和绑定。

虽然两个云平台都需要进行账号注册，但需要注意的是谷雨云平台的注册更为简单，而华为的Ocean Connect平台注册较为繁琐，但是华为的Ocean Connect平台比谷雨的云平台功能更加强大

3.3 云平台控制

登入云平台，通过设备绑定后，进行插件部署，使得云平台可以获取数据和下发指令，而后通过设置温湿度等阈值，实现自动铃声广播等功能，实现自动语音播报提醒的功能。云平台的控制中心还可以直接控制校园铃声系统，并且可以查看系统的各个状态（开关状态、阈值控制等）。可以更加便捷的管理校园铃声广播铃声系统。

4 结论

本文主要是用移远BC95模块实现了一个基于窄带物联网的校园智能铃声广播系统，完成了云平台控制的想法。使用该系统不仅满足了随时随地可以控制和检测校园广播的状态，也在出现问题时为维护人员提供有利的支持，同时也为校园师生提供更加便利和多功能的校园广播铃声。