基于NB睮oT的光交箱管理平台的研究与实现

田路强 袁芳芳 宁君宇

摘 要：本文针对传统光交箱在日常管理中钥匙权限混乱、开箱手段单一、台账管理繁杂以及无法实时监测的一系列不足，提出了一种基于NB-IoT技术的智能光交箱管理方案。本方案以阿里云物联网开放平台作为消息平台，基于SpringBoot框架搭建应用层架构，实现了一套具有高稳定性和高并发性的光交箱管理平台。该平台可以极大地提高了光交箱管理的自动化程度，降低了由于手工操作导致的错误率智，并提供了智能开锁授权、状态实时监控、异常情况告警等一系列智能化安防管理功能，大大提高了光交箱管理运维效率。

关键词：光交箱;NB-IoT;物联网平台;SpringBoot

隨着基础通信设施的大规模建设，光交箱的数量呈指数级增长，传统的管理方法已经无法对大规模的光交箱形成有效地管理和维护。针对这一难题，本文提出了一种基于NB-IoT的光交箱管理方案，依托于NB-IoT网络，采用阿里云物联网平台为消息平台层，基于SpringBoot框架搭建应用层，不仅实现了对光交箱的智能化管理，而且具有成本低、稳定性好、可扩展性高的优点。

一、系统架构

本系统如下图分四级架构，包括设备层、消息平台层、应用层以及交互层。光交箱终端集成了很多传感器，包括：门磁传感器、温湿度传感器、报警传感器、火警传感器等。光交箱控制单元通过这些传感器来掌握光交箱的实时状态。一旦光交箱发生任何情况，传感器将信号传递给主控单元（MCU），MCU在收到信号后通过NB模组将数据通过NB-IoT网络上传到阿里云物联网开放平台上，阿里云平台根据预设的过滤规则对数据进行数据格式化、数据过滤等过程。应用层通过调用阿里云物联网平台订阅接口实现数据直接推送。在应用层集中开发了智能光交箱管理平台，集成了GIS地图、告警功能、资源管理、人员管理等功能模块。交互层包括PC端和APP端，PC端主要负责设备管理、人员管理、任务管理等后端管理功能，APP端集成了电子开锁、接收报警推送、接收任务推送、查看数据等功能。

系统架构图

二、系统实现

（一）数据采集

本系统在设备层传感器采用行程开关，终端主控单元采用基于STM32进行嵌入式开发，通信模组采用的是中国移动自主研发M5310工业级通信模组。光交箱在安装时将所有的传感器安装在箱内壁上，门磁设备分别安装在箱体和箱门上，用于实施检测门体的开关状态。当门体开启时将开关消息通过IO口传递给主板，主控单元（MCU）在检测到开启信息后调用M5310模组将数据通过NB-IoT网络发送出去。

（二）消息平台层

本系统消息平台采用了阿里云物联网开放平台。阿里云物联网提供安全可靠的设备连接通信能力，帮助用户将海量设备数据采集到阿里云物联网平台，并且客户应用可以通过调用平台提供的API下发数据给设备，实现远程控制海量设备的目的。物联网平台还提供了与阿里云众多产品打通的规则引擎，帮助用户将应用快速集成。

（三）应用层

本系统的应用层基于时下最流行的SpringBoot进行搭建。SpringBoot基于约定优于配置的思想，可以让开发人员不必在配置与逻辑业务之间进行思维的切换，全身心的投入到逻辑业务的代码编写中，从而大大提高了开发的效率，一定程度上缩短了项目周期。系统的数据持久化层采用的是Mybatis，数据库是MySQL，服务器软件为Tomcat。应用层主要实现了与业务相关的功能，包括开锁逻辑、数据存储、权限认证、告警推送、地图定位等。

（四）交互层

本系统的交互层包括PC端和移动端两部分。因为本系统采用的是B/C架构，所以PC端的交互方式为浏览器，用户登录浏览器后就可以进行相关的交互了。移动端则是与光交箱系统配套的一个APP。该APP实现了智能开锁、接收告警日志、接收任务推送、地图导航等功能。

三、系统功能

本系统在应用层实现了地图导航、异常告警、授权开锁、手机报装、告警处理等功能。异常告警，在光交箱被异常开启、发生震动、倾斜的情况下发送告警信息至平台和管理人员手机APP上。若为合法开箱，则不上报平台告警信息。导航定位，手机APP定位导航功能可实现当前位置到指定光交箱位置的导航，既方便维护查找又可以在光交箱遭到破坏时快速到达现场。授权开锁，有开锁权限的用户可以登录手机APP，对管辖片区内的光交箱进行蓝牙钥匙开锁或者扫码开锁。手机报装，报装工作可以通过手机APP扫码上传点位的地理位置、设备安装信息、设备所属单位等基本信息，完善设备管理工作。告警处理，系统会实时监测设备异常开启、设备信息丢失、电压过低等，对数据异常清除及时产生告警信息，并将信息通过PC弹窗、手机APP推送、短信等方式推送至相应的责任人。

四、总结

本方案创新性地提出了最新一代的“智能光交箱管理系统”，让每一个关键哑资源都变成智慧的大脑，成为未来智慧城市的“管理专家”。“智光交箱管理系统”采用传感器技术、GIS导航技术、计算机网络技术及其他无线通信技术等物联网相关技术，实现电信资源管理的智能化、网络化和空间可视化，创新管理新模式，完善管理流程，提高资源综合管理的效率和水平，为打造现代化智慧城市做铺垫，创造更美好的城市生活。

参考文献：

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