NB-IoT家居环境监控解决方案，一站式解析与案例详解

就目前来看，智能家居环境监控以通信技术为纽带形成了相对完善的系统，通过计算机、智能手机、平板电脑等终端进行统一管控。因此，环境监控是传感器家用普及最突出和最典型的一环，对通信技术特别是无线组网技术也有较为明显的要求。目前行业中大致分为两种NB-IoT解决方案：一种是基于传感器组网系统，基本每一个环境探测器都是一件产品，如温湿度传感器、PM2.5探测器、CO₂监测器等；另一种是产品形态集成化方案，把更多传感器集中植入到中心化的单品。

1.南京物联家居环境监控解决方案

以南京物联传感技术有限公司的家居环境监控系统为例，该方案以NB-IoT为基础，连接温湿度传感器、CO₂监测器、PM2.5探测器、光照传感器、噪声监测器等各类环境健康传感器设备，实时监测家庭温湿度、CO₂浓度、PM2.5含量、光照强度、噪声大小等环境情况。当检测到环境异常时，会进行远程提醒。用户可以通过手机等移动终端随时随地查看家庭环境健康数据，同时可以设置联动加湿器、空调器等设备，进行环境健康问题自动处理。

图14.7 南京物联家居环境监控系统

如图14.7所示，该系统方案的环境健康产品包括门窗入侵传感器、温湿度监测传感器、漏水监测传感器等。应用NB-IoT新型物联网技术，有效克服了传统物联通信技术的缺点，产品依托运营商网络更稳定，通过设备之间的互联互通，能够构建家庭环境安全场景，实现对智能家居产品的远程控制、安防报警、运行状态监控等，为用户提供更稳定的智慧体验。

门窗入侵传感器用于实时监测和记录门窗的开关状态，在特定时间段（用户根据实际需求进行设置），一旦出现门窗被打开，就会发出告警，信息将传送到用户智能手机、智能手表等控制终端，用户可随时随地查看。门窗入侵传感器可广泛应用于多个场景，除基本的门、窗户外，还用于监测保险柜、车库门、橱柜等开关状态。另外，还能够与开关照明、空调器等设备实现联动控制。

温湿度监测传感器用于实时监测室内温湿度情况，家里温湿度偏离舒适区域时，手机会收到提示信息；可以与其他NB-IoT设备（空调器、推窗器、加湿器等）互联，在温湿度不符合健康要求时，通过开启或关闭相关设备辅助改善室内环境；可以记录用户家庭温湿度变化，形成数据图表，分析用户空调器、加湿器等设备使用习惯，主动满足用户特定温湿度需求。另外，还可以用于衣柜湿度监测，并通过联动除湿器进行除湿。

漏水监测传感器用于实时监测漏水、渗水，并将报警信息及时推送至手机等终端，用户可以在第一时间了解漏水情况；当发现漏水、渗水，可控制机械阀门的情况自动断水。另外，还可以用于阳台等位置监测下雨，一旦发现下雨情况，可及时联动智能推窗器，及时关窗。

如图14.8所示，该方案通过NB-IoT技术有效连接各类传感器和控制器设备，从气、水、光、声四大方面，帮助用户对家居环境的全方位监测、检测和管控。在气方面，主要监测内容包括甲醛、VOC等，相应的传感器通过感知探测，与人体舒适度感知和健康需求标准对比，如果人体不适或超过健康标准时，会及时进行本地报警及远程信息推送。同时，还支持联动电动窗帘、新风系统、空气净化器、加湿器、空调器等智能设备，自动进行相应的环境改善。在水方面，主要是对水质、水温等方面的监测，给用户提供饮水量、温度、频率、时机等各类建议，帮助用户进行饮水方面的健康管理。在光方面，检测光污染，并基于颜色、亮度、色温等设计各类用光场景，如设置最适宜阅读的色温。在声方面，对噪声实时监测和反馈，针对不同人群提供更适宜的环境。

图14.8 南京物联家居环境监控解决方案

对于大众家庭来说，家居环境监控具备什么样的功能至关重要，但能够实现什么样的效果、带来什么样的感受、达到什么样目的更加关键。简单来说，家居环境监控不仅要能够准确反馈用户所要了解的信息，而且还需要能够进行处理，最大限度地方便用户。

NB-IoT技术的应用，使南京物联家居环境监控解决方案得到了全新升级。连接上，突破了通信距离和空间障碍限制，有效覆盖家庭各个区域，同时设备连接能力大大提升，联网迅速，并具有较强的互操作性、稳定性和可拓展性；功耗上，NB-IoT的低功耗特性，大大延长了物联网终端的续航能力，有助于改善家居环境监控业务的体验；安全上，NB-IoT的组网结构更加明确，感知层节点可以直接与小区内的基站进行数据通信，从而避免了组网过程中潜在的路由安全问题。

得益于NB-IoT技术的应用，智能家居系统的生态体系进一步完善，实现了各类场景的互联互通，家居环境监控解决方案与智能安防、智能家电、节能照明等紧密联系。在此基础上，新的家居环境监控方案不但确保了与其他设备联动，而且为多种交互方式提供了基础。基于NB-IoT技术的家居环境监控解决方案已实现了丰富的交互设计，不限于计算机、手机、平台等终端设备反馈和查看环境监测信息，还支持用户通过智能电视（IoTV）、背景音乐盒、智能魔镜、人工智能机器人、智能手表、智能音箱等设备进行触摸、语音式的管理交互，真正让用户可以用最合理、最便捷的方式随时随地了解和管理家庭生活环境。(www.xing528.com)

2.720环境宝解决方案

柒贰零（北京）健康科技有限公司的720环境宝（见图14.9）同时拥有温度、湿度、噪声、PM2.5、PM10、甲醛、TVOC、等效二氧化碳等8种室内环境感知能力，可全方位感知室内环境数据，实时了解室内空气质量，为空气品质的治理提供了重要支撑。基于NB-IoT的720环境感知与治理平台，是由感知、通信、云、治理共同形成的一个闭环服务体系，通过监测和治理系统，随时发现空气质量问题，进行及时的清除与治理，保持室内空气清洁，守护家人的健康。

只有连接和通信才能让产品的数据成为大数据的一部分。智能终端产品的通信，除了可以进行交互通信外，还需具有低成本、低功耗、易使用等特点。720环境宝提供了多种通信能力，包括蓝牙、Wi-Fi和NB-IoT，将这些通信能力整合起来，可解决不同消费者在不同场景的使用需求。蓝牙是最基本的通信能力，它只适合近距离的通信，满足用户一次性的操控与检测需要，通过手机进行操控，对特定场景进行检测，然后记录、分享数据。Wi-Fi用于环境宝连接上网络，随时随地向云端发送数据，确保监测的实时性和连续性，以便第一时间获取数据，分享给多用户，进行远程管理与控制。由于引入Wi-Fi通信，环境监测从传统的仪器仪表变为了智能终端产品。我们可以看出，Wi-Fi的出现让数据变得连续、永不间断、可多用户分享，同时还具备多种控制能力。但是，Wi-Fi存在一个较大的问题，即配置起来较为麻烦，对一般用户而言，使用门槛较高。

图14.9 720环境宝

NB-IoT技术可以让720环境宝的通信能力达到最佳状态。因为环境宝不需要太高的数据传输速度，不需要大流量，NB-IoT技术正好可以满足该类业务场景需求。同时，NB-IoT的引入，使得环境宝的通信能力更加强大，使用更为方便，还可大大扩展其使用场景。

NB-IoT技术的广深覆盖能力使得环境宝不仅在室内，还可以在更多的场景使用，包括一般性的空间，甚至室外均可使用，如此便可形成一个较为强大的环境监测数据系统。

NB-IoT的另一个非常有价值的特点，就是它的使用便利性，用户不需要进行任何配置和操作，只要开机即可以正常工作，这有助于确保大量的普通用户不被使用的复杂性挡在门外，大大提升使用体验，让产品变得更为实用，更适合普通消费者。正是这一特点大大降低了物联网应用的门槛，为更多物联网应用走进普通用户家庭奠定了基础。

720环境宝的所有监测数据（见图14.10）被传送到环境监测管理云中，在云平台中、进行数据的存储，形成室内环境数据云。随着大量的720环境宝的部署，将会形成一个全面的室内空气质量的大数据，是哪些污染物会影响居民的生活，不同地域、不同时间可能对居民生活产生影响的污染物是什么？这些数据对于流行病的发病，对于健康管理都是非常有价值的。一些诸如甲醛、TVOC等污染物致病的影响，也会通过这些大数据形成更加科学的结论。在环境监测与管理云中，还建立了多个环境管理模型，通过这些模型，根据用户家中的温度、湿度、噪声、PM2.5、PM10、甲醛、二氧化碳数据，对净化器、新风系统、抽油烟机、加湿器、抽湿器、电动门窗进行管理与控制。同时，也会不断根据人们的生活习惯、使用场景，完善管理模型，比如根据不同的作息时间、不同的地域，甚至有无孩子来进行不同情况的管理与控制。

720环境宝可以根据用户室内的温度、湿度、噪声、PM2.5、PM10、甲醛、TVOC、二氧化碳的情况，设定安全阈值，超过安全值即启动工作。此外，还可以根据这些污染物的浓度，设定风量、是否启动UV功能。当进入夜晚模式时，环境宝会关闭所有灯光，把声音控制在一个用户可以接受的范围里。为用户提供的是一个建立在科学监测的基础上的数据模型，根据不同场景、用户情况，进行有针对性的空气治理，用户不需要做任何设定，也不需要进行管理与控制，就可以拥有健康、清洁的空气。未来，在智能环境感知的基础上，720环境治理会把更多的环境治理产品加入到这个智能化的体系中，除了空气净化器，还有电动窗户、智能抽油烟机、智能新风系统等。

环境感知与治理是一个庞大而复杂的体系，这个体系需要大量的环境感应设备，通过准确、科学、高效的环境感知，对环境进行感知与判断，这为家庭智慧化提供了最基础的能力。在这个基础之上，通过NB-IoT这样易用、适合于任何场景部署，不需要进行复杂配置的通信技术，去整合智能云平台和智能设备，就可以构建起一个多用途的智慧生活的平台，为用户提供一个高品质、安全、清洁的智能生活环境。

图14.10 720环境宝用户界面