前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的NB-IoT技術在智慧社區中運用探討，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

【摘要】文章分析了目前智慧社區的痛點，通過對各無線通信協議的分析，提出nb-iot無線廣域網通信技術既能避免布置線纜所帶來的工作量，還支持海量的數據連接以及高增益的功率覆蓋。面對大量智慧社區的設備，采用NB-IoT能更好地實現設備快速接入，數據及時、大范圍、低延時傳輸，從而更高效地服務社區、服務社區居民和社區管理中心。

【關鍵詞】NB-IoT；智慧社區；物聯網；應用場景

1研究背景

近幾年，社區不僅需要滿足基本的居住需求，也需提供安全保障、社區養老服務、物業管理服務等智慧化生活環境。智慧社區不僅為獨立社區，還需為街道級管理提供一體化的整體解決方案。新型智慧社區建設面臨一些問題：①空洞的智慧化，未考慮精細管理的智慧化；②項目開發量較大，很多成熟社區改造重新布線困難；③缺乏穩定的新技術支撐，數據采集量大；④街道對于社區進行管理，需光纖組網，成本高、周期長。

2研究意義

針對目前社區的痛點、難點問題，需要充分利用物聯網、大數據、云計算等現代信息化手段，把社區內重要設備狀態數據及時收集、分析、管理、運行，嘗試解決社區管理中常規的技防及人防所不能及的實際問題[1]。提高社區管理的精細度，破解社區治理的困難度，構建完善的社會治安防控體系，通過社區平臺對安全、養老、服務等方面進行集成化管理，形成基于信息化、智能化社會管理與服務的新的管理形態社區，不斷提升社區居民幸福感，打造創建“凈暢寧和美”的宜居社區。為居民營造一個科技、智能、安全、舒適的智慧社區。提高社區——街道——區——城市級別的綜合管理水平，提高政務管理能力和服務水平，為城市居民提供精細化管理服務。

3智慧社區典型應用及解決方案

3.1智慧社區典型應用

基于社區安全防護、社區居家養老、物業管理服務等神經元部署，全方位感知物聯、車流、人流，整合每個社區的“人、地、事、物、組織”等全要素，在社區服務中心管理平臺上展示轄區內各社區的人口信息、房屋信息、網格信息、設施設備、環境衛生、治安狀況、突發事件、報警信息及消防應急預案等信息[2]。

3.1.1智能安全防護

1）云監控監控前端設備統一管理、統一上云，可在手機、PAD等移動端，通過社區公眾號或APP查看所具備權限的視頻。接公安綜治平臺。②AI識別分析，如，車輛違停，人員聚眾鬧事等。③防高空拋物，對樓層高、中、低層進行視頻全覆蓋。④陌生人軌跡追蹤，在社區外部出入口、單元出入口設置人臉抓拍攝像機，通過后端人臉抓拍分析設備進行AI分析，識別社區未登記人員的行動軌跡，發現異常及時通知物業管理人員[2]。⑤電動車進入電梯行為報警，在電梯轎廂內安裝智能分析攝像機，通過AI識別電動車，一旦發現，可聯動本地聲光報警器，同時通知物業管理人員。2）云停車管理進出社區出入口及機動車庫出入口管理、收繳費、對賬結算、發票處理及云鎖車增值運營服務，并上傳街道中心管理平臺。①云門禁、云對講：通過社區APP或公眾號，實現云對講，可遠程呼叫小區業主；社區入口人臉識別閘機、單元門口人臉識別機可實現無卡通行，同時進行人員全抓拍。②智能梯控：對電梯停層進行控制管理，業主通過電梯專用卡、人臉或藍牙等方式認證進行乘梯，僅可進入被授權樓層，防止外來人員隨意乘梯，提升社區的安全等級。③智能井蓋：主要對社區直徑800mm以上的窨井蓋進行監控。主要監控井蓋是否丟失、開啟等。同步發送井蓋狀態值至管理中心，主動推送至相關部門進行及時維護[3]。④電氣火災監控：主要對社區電氣線路和用電設備狀態進行監控，避免安全隱患，并即時向管理人員發送預警信息。⑤可燃氣體探測：主要設置于廚房或燃氣管道旁，需要根據燃氣種類的密度，調整探頭安裝位置。

3.1.2社區居家養老

主要對老年人的生活狀態及身體健康參數進行監測。①用水數據計量：根據用水量，監測老人是否有正常的生活活動。②入侵及緊急求助裝置：安裝在社區內高齡老人的房間，以便發生突發情況時能夠及時報警。③電氣火災監控：避免安全隱患，并即時向子女及管理人員發送預警信息。④可燃氣體探測：避免安全隱患，并即時向子女及管理人員發送預警信息。⑤火災探測：避免安全隱患，并即時向子女及管理人員發送預警信息。⑥健康參數監控：對社區居家養老的老人進行生命參數監控，老人需佩戴隨身監測模塊，包含但不限于血糖、血氧、血壓、睡眠情況、摔倒報警、心率等[4]。

3.1.3物業管理服務

①供配電：變壓器運行狀態、全電量參數、環境參數。②給排水：生活水池水位、生活水泵壓力狀態、滲水檢測。③消防監測：主要包含消防水池水量、消防管道壓力、消防末端管道壓力、室外主要消防通道占道探測。④電梯監測：對電梯實時狀態進行監控，電梯發生故障時故障及時報警，保障業主人身安全；歷史數據分析，預診斷電梯保養時間和故障，電梯全天24小時運行狀態的監控，對實時數據記錄進行分析，若發生安全隱患或有可能發生安全隱患，提前預警或及時報警，以便提前排查故障或實施快速救助[5]；⑤智能門鎖：無需與家中Wi-Fi連接，無需聯網設置，不用考慮門鎖掉線等問題，即使停電、停網也能上報安全風險。⑥智能垃圾桶：對社區內的垃圾桶進行滿溢報警等，并及時通知管理人員或環衛人員。⑦智能充電樁：對社區內機動車及非機動車的充電樁進行管理，無需通訊線纜布線，即可完成數據上傳等工作。⑧智能路燈及公區照明。

3.2各類無線組網的分析對比

基于以上應用需求，新建社區可選擇的組網方式多種多樣，但在城市更新過程中，諸多老舊小區的智慧化升級會給智慧社區建設帶來極大挑戰，選用合適的無線組網方式顯然比繁雜的重新布線更加靈活、方便，也可盡量避免對現有居民造成困擾。①NB-IoT窄帶物聯網（NarrowBandInternetofThings，NB-IoT）：支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接，也被稱為低功耗廣域網(LPWAN)。NB-IoT支持待機時間長、對網絡需求較高等設備的高效接入，可帶來非常全面的室內蜂窩數據接入覆蓋[6]。②Wi-Fi：多用于智能家居系統。③藍牙技術（bluetooth）：在智慧社區應用中多用于門禁、梯控等系統。④ZigBee：在智慧社區應用中多用于智能家居系統。⑤LoRa：也是較為適合智慧社區使用的協議，但需使用方自行組網。當單個社區使用且社區規模較大時，前期投入預算較充足，且管理人員維護能力較強，可以采用LoRa。筆者認為，相對于NB-IoT，LoRa更適用于智慧辦公園區。由上表可以看出，NB-IoT能夠很好地解決新型智慧社區建設面臨的一系列問題，也能夠滿足智慧社區的應用需求。NB-IoT網絡架構特點有幾方面。①海量連接：每社區可達約20萬設備接入。②超低功耗：電池壽命長達10a。③低功耗特性：前端探測器不方便經常更換電池，需功率盡量小，通過電池供電可幾年無需充電或更換電池。通信設備消耗的電量通常與數據量/速率相關，即單位時間內發出數據包的大小決定了功耗的大小。數據量小，設備的調制解調器和功放就可以調到較小水平[8]。NB-IoT模塊及傳感器的功耗可以做到極小，通?？杀Ｕ?-10年無需更換電池。④深度覆蓋：考慮到街道級多社區的管控，對于距離的要求更高，而且還有地下機動車庫、地下室機房等信號難以到達的地方，故深度覆蓋也是大部分通信架構無法企及的。⑤安全性：繼承4G/5G網絡安全能力，支持雙向鑒權以及空口嚴格加密，確保用戶數據的安全性[9]。⑥穩定可靠：能提供電信級的可靠性接入[9]，可有效支撐物聯網應用和街道級智慧社區解決方案。

3.3智慧社區組成架構

NB-IoT整體網絡架構主要分為4部分：終端（傳感器及模塊）、無線網側（傳輸層）、物聯網云平臺及應用服務器（見圖1）。1）終端：主要是通過空口連接到基站[9]①終端側——主要包含行業終端與NB-IoT模塊。②行業終端——主要包含芯片、模組、傳感器接口、終端等[9]。在智慧社區中，主要包含攝像機、門禁、閘機、報警探測器各類探測器及井蓋、垃圾桶、煙感、空氣探測等傳感器③NB-IoT模塊——主要包含無線傳輸接口、傳感器接口等。2）無線網側：包括兩種組網方式一種是整體式無線接入網，包括4G/5G以及NB-IoT無線網[10]；另一種是NB-IoT新建組網。主要承擔終端的空口接入處理等相關功能[10]，并通過接口與物聯網云平臺進行連接。3）物聯網云平臺包括HLR（HomeLocationRegister，歸屬位置寄存器）；PCRF（PolicyControlandChargingRulesFunction，策略控制和計費規則功能單元)；M2M（MachinetoMachine，物聯網）平臺。4）應用服務器：分為兩個級別進行管理一級是街道級服務器，設置于社區服務中心，對街道內多社區進行集中監管；二級是獨立社區服務器，設置于安保中心，對本社區數據進行集中監管。

4結語

到2020年底，NB-IoT網絡實現縣級以上城市主城區普遍覆蓋，重點區域深度覆蓋；移動物聯網連接數達到12億；推動NB-IoT模組價格與2G模組趨同，引導新增物聯網終端向NB-IoT和Cat1遷移；打造一批NB-IoT應用標桿工程和NB-IoT百萬級連接規模應用場景[11]。NB-IoT標準已取得了諸多全球頂尖主流運營商的響應，各運營商均已圍繞NB-IoT發布了各具特色的發展方略，并已展開了嘗試和實驗。隨著國家政策的支持、運營商的關注及投入、越來越多下游廠商加入研發，生態體系將不斷完善[12]。NB-IoT技術可廣泛應用于智慧交通、智慧醫療、智慧產業園、智慧物流、智慧購物、智慧市政、智慧農業、智慧工業、智慧能耗等方面，NB-IoT對各行業的滲透將不斷深化，給社會帶來更深遠的影響。

作者：趙光輝 曲慧娟 單位：中國建筑上海設計研究院有限公司