摘要：随着信息通信技术和物联网技术的飞速发展，智慧楼宇凭借其信息化、智能化、可视化和高度集成化等特点日益成为现代化城市建设的重要组成部分。智慧楼宇是写字楼与物联网的结合，通过采用无线通信和传感器等技术，将各类楼宇系统、运维管理体系、人的行为有序结合在一起，打造成为集数字化、智能化于一体的智慧楼宇，以保障楼宇内工作环境的舒适程度，实现节能和高效管理。 关键词：NB-IoT ；能源消耗 ；管理系统 ；OneNET 云平台 ；智慧楼宇
引言
随着大数据、物联网、人工智能等新一代信息技术的快速发展，以及互联网对便捷交通的有序推进，智慧服务区已成为提供一体化多功能服务的综合服务中心，其主要是以互联网技术手段，采用图像识别、信息化技术，采集进出场区的车流、客流以及经营数据，实现可视化的大数据管理，不仅有助于服务区整体的资金管理、内部管控，达到提升服务品质、方便公众出行、增加营收的目的，而且为服务区的运营决策提供数据支撑。本文依托山西省某高速
服务区提档升级工程，开发了智慧服务区信息化管理系统，包含车位管理、智慧厕所、安防监控、卡口车辆监测、收银稽查系统，为旅客提供便捷的车位引导、洁净智能的如厕环境、全方位的视频安全守护，增加出行的安全、便捷、舒适性。
1背景
在一些大城市中，公共厕所的发展已较为成熟，以天津市北辰区为例[1]，近两年城市公共厕所的发展突飞猛进。城区从实用角度出发，融入厕所建筑设计、环境卫生、隐私安全、数字智慧化等多个方面对厕所进行了升级并指定了相关的规范说明。在不断完善的改进下，公共厕所也将成为城市的一个文明窗口，展现发展风采；亦如深圳市南山区的马家龙公厕，该公厕可利用Wi-Fi联网，语音提示并配有智能洗手机，南京市公厕在不同地区设立公厕电子地图，大大方便市民的生活。但在实际生活中不难发现存在着这样的现象：相对于理想随走随冲的情形，有些公共厕所总是臭烘烘的，以至于脏乱差渐渐成为了其刻板印象。从物理层面讲，脏乱差的主要原因在于排泄物无法及时冲走，积攒产生的氨气沼气以及尿碱散发出的气味使人产生抵触；从人为角度看，一部分人如厕结束后不会去进行手动厕冲，没有良好的文明习惯，抑或是厕所陈旧脏乱，未得到有效管理。厕所的文明发展需 要一个过程，普及开来的公厕卫生条件的改善也是有目共睹的，结合创新科技，应用于实际生活，本着解决实际需求的想法，本设计选取高校厕所作为公共场合，选取教学楼公共厕所等作为测试地点，实现了一个小型化智慧公厕管理系统。
2物联网智能家居技术的发展
现阶段物联网已经成为一种综合的信息技术，并且以其优势所在成功激起了信息产业第三次革命浪潮，世界各国尤其是发达国家已经将发展重点放在该技术之上，由此可见该技术在政治、军事、社会以及经济等领域都有着非常重要的作用，在现在以及未来都会对人类生活产生翻天覆地的影响。物联网，对其名字进行分析，其实就是物物相连的互联网，而这其中有两个含义的：首先是对该项技术基础的诠释，即互联网技术，但物联网虽然尊重互联网的核心地位，但又在互联网之上按照我们的实际需要进行适当延伸；其次，使得物体与物体之间联系更加紧密，通过客户端实现其之间的信息交流与互动。总而言之，物联网技术就是通过全球定位系统、激光扫描信息传感设备、光感应设备以及PFID等技术按照相关协议，将互联网加持在想要的物体上，并实现信息互通，从而完成对该物体的监控、识别、跟踪与定位等把控工作的一种网络。在物联网上其实存在着数量庞大的并且种类繁 多的传感器，其实这一个传感器就是一个信息源，而不同传感器所能够捕获的信息格式与内容也大不相同。并且传感器所能够接受的数据具备实时性，能自发按照设定好的周期开展信息采集工作，并对相关数据进行不断更新，其最终效果就是为了实现物与物、人与物、物与网之间的实时连接，开展更为高效、便利的管理与把控。
3NB-IoT网络打开收音机
窄带物联网（Narrow Band Internet of Things, NB-IoT）属于蜂窝物联网，是物联网通信领域的新兴技术，具有广覆盖、大连接、低功耗、低成本等特点，可以广泛应用于多种应用场景，如智慧停车、能源安防、智慧农业等
4系统结构
通过对现有的智能家居控制系统开展对比分析，根据其发展趋势制定相关的设计原则和规范，基于iOS平台设计智能家居系统，由无线传感器网络、智能网关、路由器和家用电器网络组成，智能家居无线网络系统框架如图1所示。本次智能家居控制系统设计分为两部分：硬件设计和软件设计。硬件：WiFi模块采用的芯片是RT8800，ZigBee通信模块选用C
C2530单片机，构建家庭内网，实现基于串行端口的数据交换。智能家居的全部通信均由控制网关转发。控制网关、手机等终端经由WiFi接入网络，进行信息交互和远程控制。软件：将iOS作为终端系统，提供多功能控制界面，软件设计包括界面、通信等部分的设计，设计目标是提供最切合用户需求的控制软件系统，使用户可以通过控制软件控制家庭中的电气设备。
5系统总体设计
基于NB-IoT技术的智慧洗手间管理系统由智能红外探测终端、LCD显示屏和应用服务器构成。其中，智能红外探测终端安装在洗手间靠内的墙壁上，主要用于探测和上报洗手间状态；LCD显示屏安装在洗手间入口位置，用于实时滚动显示企业办公楼各楼层洗手间的使用情况；应用服务器采用Workerman通信框架搭建，负责管理和维护智能红外探测终端上报的数据。另外，企业员工可随时访问应用服务器，实时查看洗手间状态。
6主要应用技术
软件端：HTML、PHP、MySQL，移动OneNET云平台，阿里云ECS服务器。硬件端：ST
M32、ESP8266-Wi-Fi、HC-SR04超声波传感器、DHT11温湿度。同步传输技术：数据的接收方与发送方共用一根时钟线，以同定的时钟顺序与数据码元传输数据，达到数据交换的目的。简单来说，这像是一种面对面的传输方式。异步传输技术：数据的接收方与发送方约定好数据传送的格式，不再使用同步的时钟线，通过双方规定好的协议进行数据的接收处理。这就好比古代战争中的击鼓传信，敲击多少下后代表一种信息，通过起始与结束等信号传递完整的信息。SPI通信：通过4根线实现数据的双向同步传输，分为主设备与从设备，装配在厕门上的RFID-RC522芯片模块负责检测用户刷卡开门动作，就是通过SPI与主控芯片通信，达到刷卡接收开门信息的功能。串口通信：通过两根数据线与地线实现数据的传送接收，这是一种异步通信技术，由于其良好的数据收发方式，串口通信可以很简单的实现遥远距离的通信。本设计利用串口通信的方式，使ESP8266模块与STM32芯片连接，硬件端发送数据至物联网云平台端，并在网页应用处实现信息处理与展示功能。
7智能传感器技术
智能传感器技术信息处理能力与信息采集能力较为突出，在对物联网智能家居进行研究时，借助智能传感器技术，能准确查信号源方位与表现形式，且微处理器能实现数字信
号的计算、处理与存储，还能得到结果反馈。物联网微处理器作为功能设备，可提高传感器性能，并充分发挥其优势特征。智能传感器制作较为繁琐，需要花费大量时间，需要集成电路工艺等机械设备作为技术支持，例如，硅制敏感元件、微处理单元与信号调理电路等。
8面向云服务器的系统组网方案
（1）物联网云服务器是为用户提供外网云访问本地智能控制网关的访问路径。主要功能是云数据的聚合和分析。该平台对设备终端采集的数据可以进行系统存储、智能技术分析和处理。所有智慧应用程序都通过标准接口从云服务器中请求数据，并以对象形式返回。（2）终端节点设备包括智能主机及家居设备、空调、电视、红外分控制器、智能开关、智能插座、雾化窗玻璃、智能门锁等设备，可实现遥感（RS）数据信息生成、现场视频数据收集、环境温湿度感应、现场家居设备维护管理身份识别与记录、仪器自我诊断与远程反控等功能。（3）移动应用App的主要功能是对不同设备和系统进行控制和管理，同时协调各项服务。平台通过身份认证防止非法设备进入；用户可以通过平台提供的移动应用App对终端设备进行管理控制；不同终端设备通过系统平台实现彼此协调和联动的功能，并且
该设备可以由用户预先设置连接规则进行自动调用。（4）通信网络是由局域网和外网组成。局域网的通信方式有很多种，如蓝牙、红外线、ZigBee技术等，蓝牙技术可以在物体之间建立短距离连接，适用于低成本、短距离的应用。由于成本低廉，IrDA红外技术早已应用于电视、空调等家居用品。ZigBee技术成本低、功耗也低然，而容量很大。外部网络包括WiFi、GPRS等，可作为外部接入互联网的网络媒介。用户通过通信网络接入物联网云服务器，通过物联网云服务器接入智能控制网关，再通过局域网接入各终端设备。
9应用优点
智能家居的物联网技术，给人们的家居生活带来了一定的影响，为人民的生活提供了更高的家居生活品质及环境。（1）家用电器设备管理及控制更加方便。应用物联网智能家居技术，将所有的家用电器设备集成到系统中进行统一管理及控制，避免了传统的每个设备各有控制器，容易搞混及弄丢，导致设备无法发挥作用的尴尬现象，在对设备的使用和管理上，更加方便。（2）家居环境更加人性化。应用物联网智能家居，可根据用户所需的环境设置情景模式，给用户带来更加良好的家居环境体验及舒适感，可营造更加温馨，舒适的家居环境，可根据用户的不同需求，设计为不同的场景，使得家居环境更加人性化。（3）玻璃钢料塔
人山家居环境更加安全。物联网智能家居系统可通过安防监控系统，为用户实时监控家里情况，免去用户对家里不放心又无法查看家里情况的尴尬，如将孩子一个人留在家中，则可通过安防监控系统实时查看孩子的情况。另外，实现设备之间的联动响应，比如温度之间可通过系统进行一定的参数或关系进行关联，一旦某个设备预警，则与其有关联的设备，随即可联动做出响应，如温度升高，则可调节湿度设备，加大湿度以避免家居环境干燥，带来火灾隐患等，让家居环境更加安全。
10家电智能控制模块
新型智能家电系统主要是利用无线传感技术、射频识别技术以及智能控制技术将我们日常生活中常常用到的电器设备，比如电脑、音响、热水器、电冰箱、电视机、洗碗机、洗衣机、空调等设备进行把控，将需要把控的每种设备进行编码并将其统一到一个相应访问地址中，从而保障中央控制器、家电设备以及万能遥控器之间的无线通信。通过该系统能够实现对家电设备的实时监控与调节管理，用户直接通过手机上网或电脑上网的方式对已经过处理的家电设备进行操控。除此之外，通过中央控制器对各种家电进行集中管理，我们可通过中央控制器中的相关功能界面设置一些常用的家电工作指令，进一步提高智能化水
家庭视频电话平。比如用户能够通过手机直接对空调进行控制，让空调开启、关闭，或者进行模式调节与温度设定等等；如果冰箱内的食物要吃完了，还能通过短信形式及时提醒用户进行购买；洗衣机能够直接根据滚筒内的衣服数量已经污浊程度直接对洗衣液的剂量以及洗涤时间进行控制；智能沙发则能按照用户身体的疲劳程度进行按摩等等。
结束语
本文设计了一种基于NB-IoT技术的智慧洗手间管理系统，终端能够实时检测洗手间状态，并通过NB-IoT技术将数据传输至OneNET云平台，将洗手间状态变更数据推送并显示在LCD显示屏上，实现洗手间状态信息主动上报和显示。本文将硬件和软件技术相结合，使系统在一定程度上具备终端接入量更大，网络穿透力更强，通信更加安全，系统整体功耗更低，电源转换率更高，并降低终端无线接入侧的并发风险和传输时延等优点。
参考文献
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