一种基于NB-IOT技术的地震预警信息发布设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于NB‑IOT技术的地震预警信息发布设备。本实用新型专利技术包括主控模块、NB‑IOT基带通信模块、WiFi无线通信模块、预警芯片模块、Audio声光指示管理模块、人机界面显示屏模块和电源模块，所述预警芯片模块、NB‑IOT基带通信模块和WiFi无线通信模块与主控模块之间进行数据信号交换，主控模块分别控制Audio声光指示管理模块、人机界面显示屏模块和电源模块。本设备采用高性能、低成本、低功耗的器件，具有数据处理能力强、低成本、低功耗的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于NB-IOT技术的地震预警信息发布设备
本技术涉及无线网络
，尤其是一种基于NB-IOT的地震预警信息发布设备。
技术介绍
物联网通信技术作为一种互联网发展为基础的新兴产物，从技术层面来讲，通常将物联网分为三层，分别是感知层、网络层、应用层。其中，网络层肩负数据、信息安全可靠地通信和传输，除了有线网络、无线网络传输就成为物联网短距离传输的重要技术。从传输距离上可划分成两类：一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术；另一类是LPWAN(low-powerWide-AreaNetwork，低功耗广域网)，即广域网通信技术。LPWA又可分为两类：一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术；另一类是工作于授权频谱下，3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术，比如EC-GSM、LTECat-m、NB-IoT等。NB-IoT是IoT领域一种新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180kHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接，具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。地震预警信息发布是指在地震发生时，利用电波比地震波速快的原理，在地震波到达前给地震预警信息发布设备用户发出警告，以减少人员伤亡、指导应急避险的过程。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种新型的基于NB-IOT技术的地震预警信息发布设备，该设备具备地震预警信息发布的基本需求，网络延时小、功耗底，不需要专业人员安装，能够在家庭用户有效开展地震预警信息服务。本技术基于NB-IOT技术的地震预警信息发布设备，包括主控模块、NB-IOT基带通信模块、WiFi无线通信模块、预警芯片模块、Audio声光指示管理模块、人机界面显示屏模块和电源模块，所述预警芯片模块、NB-IOT基带通信模块和WiFi无线通信模块与主控模块之间进行数据信号交换，主控模块分别控制Audio声光指示管理模块、人机界面显示屏模块和电源模块，所述NB-IOT基带通信模块与远程MQTT地震预警消息服务器进行连接，预警芯片模块进行本地计算，推算剩余预警时间、本地烈度、震中距的数值，通过主控模块将结果进行发布，依靠人机界面显示屏模块对外发布地震相关信息。本技术的优点和积极效果是：1、在地震预警信息发布设备上，实现基于地震局自主认证模式下的高性能信息加密交互能力，利用NB-IoT架构低功耗特点，建设一个完善的低能源消耗终端。2、在地震专网/自主可控物联网专网环境运行，数据分析匹配时间小于10ms，数据发布至终端时延小于0.1秒，支持百万量级服务的安全接入和管理，支持定向开放和共享，支持自定义授权控制策略、服务协议。实现基于NB-IoT技术，针对设备的高容量、高并发、弱连接的访问支撑能力。满足毫秒级终端通知到达率100％。3、本设备采用高性能、低成本、低功耗的器件，具有数据处理能力强、低成本、低功耗的特点；同时，采用工业级器件设计，具有工作温度范围大、抗震性能好的特点。4、采用嵌入物联型86盒的形式完成设备的集成，无需专业人员安装，符合家庭应用推广的定位，不占用空间、取电方便，同时制作成本低，有利于地震预警服务的社会化推广应用。附图说明图1地震预警信息发布设备整体设计图；图2地震预警信息发布设备功能框架图。具体实施方式基于NB-IOT技术的地震预警信息发布设备原理如图1所示，包括主控模块、NB-IOT基带通信模块、WiFi无线通信模块、预警芯片模块、Audio声光指示管理模块、人机界面显示屏模块和电源模块，所述预警芯片模块、NB-IOT基带通信模块和WiFi无线通信模块与主控模块之间进行数据信号交换，主控模块分别控制Audio声光指示管理模块、人机界面显示屏模块和电源模块。通过NB模块与远程MQTT地震预警消息服务器进行连接，实时接收地震“三要素”信息，预警芯片模块实现本地计算，推算剩余预警时间、本地烈度、震中距等数值，通过主控模块将结果进行发布，依靠人机界面显示屏模块对外发布地震预警等级、三要素信息、剩余时间倒计时，通过Audio声光指示管理模块播报倒计时，屏幕全屏闪烁对应烈度等级颜色，预警等级颜色分为红、橙、黄、蓝，等级依次降低。基于NB-IOT技术的地震预警信息发布设备支持MQTT协议，通过在消息服务器为该设备配置用户信息，实现对该设备接收地震信息发布中心发布的地震预警、烈度速报等信息产品的验证授权，遵循国家、行业标准规范，按照项目工程技术规程进行信息处理，并进行信息呈现、警报、反馈等业务功能，同时该设备与地震预警信息发布终端管理平台进行有效对接，通过软件平台对该设备进行远程管理，包括参数配置、地震信息发布日志管理、在线控制升级等功能，功能框架见图2。针对NB-IoT方案实现基于UDP协议的数据通信功能，实现数据组帧、解帧、校验、反馈、重传等通信管理功能。针对设备深度智能化的需求实现网关的边缘计算扩展功能，实现前端深度学习算法、智能数据分析挖掘、故障预警分析、专家库功能模式匹配等功能。核心主板采用嵌入式Cortex-M架构，按照功能分模块独立工作，采用微控制器方式实现高密度指令集的执行，从而提高地震预警信息发布设备响应速度，使预警信息从接收到发送延时不超过10ms，同时支持低功耗、低成本的设计要求，支持多任务的并行执行，节约了多模组芯片的投入，从而大幅度控制设备的成本。同时设备应具备自维护功能，能够自动解决死机、网络异常等状况，从而提高设备在线率。利用I/O开关量的输出控制预警终端设备指示灯和语音播报功能模块，通过指示灯颜色显示区分烈度值，语音播报模块播放地震波预计到达时间。音频输出功能上除考虑小空间自身报警外，同时可接入外部广播设备，满足大型场所使用。网络接入上同样考虑多环境要求，在具备NB、4G网络的基础上兼容Wifi、以太网模式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NB-IOT技术的地震预警信息发布设备，其特征是，包括主控模块、NB-IOT基带通信模块、WiFi无线通信模块、预警芯片模块、Audio声光指示管理模块、人机界面显示屏模块和电源模块，所述预警芯片模块、NB-IOT基带通信模块和WiFi无线通信模块与主控模块之间进行数据信号交换，主控模块分别控制Audio声光指示管理模块、人机界面显示屏模块和电源模块，所述NB-IOT基带通信模块与远程MQTT地震预警消息服务器进行连接，预警芯片模块进行本地计算，推算剩余预警时间、本地烈度、震中距的数值，通过主控模块将结果进行发布，依靠人机界面显示屏模块对外发布地震相关信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于NB-IOT技术的地震预警信息发布设备，其特征是，包括主控模块、NB-IOT基带通信模块、WiFi无线通信模块、预警芯片模块、Audio声光指示管理模块、人机界面显示屏模块和电源模块，所述预警芯片模块、NB-IOT基带通信模块和WiFi无线通信模块与主控模块之间进行数据信号交...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙路强，邱虎，高也，马超群，
申请(专利权)人：天津市地震局，
类型：新型
国别省市：天津;12