智慧城市解决方案概览

智慧城市 IoT 架构

智慧城市是 NB-IoT 最重要的应用场景，移远 BC660K 等 NB-IoT 模组在智慧城市中有大量应用。

智慧城市 IoT 架构：
  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐
  │                  感知层（终端设备）                    │
  │  智慧路灯 / 智慧停车 / 环境监测 / 智能井盖 / 垃圾桶   │
  │  NB-IoT / Cat.1 / LoRa 模组                         │
  └─────────────────────────────────────────────────────┘
              ↓ NB-IoT / Cat.1 网络
  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐
  │                  网络层                               │
  │  运营商 NB-IoT 网络 / 4G/5G 网络                     │
  └─────────────────────────────────────────────────────┘
              ↓ MQTT / CoAP / HTTP
  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐
  │                  平台层                               │
  │  IoT 平台（设备管理 / 数据存储 / 规则引擎）            │
  └─────────────────────────────────────────────────────┘
              ↓ API
  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐
  │                  应用层                               │
  │  城市管理平台 / GIS 地图 / 移动 App / 大屏展示         │
  └─────────────────────────────────────────────────────┘

智慧路灯

系统架构

路灯控制器（NB-IoT 模组）
  ├── 灯具控制（PWM 调光）
  ├── 电量计量（电流/电压/功率）
  ├── 故障检测（断路/短路）
  └── 环境感知（光照/温度）
        ↓ NB-IoT
路灯管理平台
  ├── 单灯控制（远程开关/调光）
  ├── 分组控制（按区域/时间）
  ├── 能耗统计（节能分析）
  └── 故障告警（自动派单）

推荐方案

模组：BC660K-GL（NB-IoT）
  - 超低功耗（路灯有市电，但控制器需要低功耗）
  - 覆盖广（城市各角落）
  - 成本低（大规模部署）

通信协议：
  上行：CoAP / MQTT（状态上报）
  下行：CoAP / MQTT（控制命令）

数据上报频率：
  正常状态：每小时上报一次
  故障状态：立即上报
  控制响应：< 5秒

路灯控制器代码

// QuecOpen 路灯控制器
#include "ql_api_common.h"
#include "ql_api_datacall.h"
#include "ql_api_coap.h"
#include "ql_api_adc.h"
#include "ql_api_gpio.h"

#define COAP_SERVER "coap://iot.example.com:5683"
#define DEVICE_ID "LAMP_001"

// 读取电量数据
typedef struct {
    float voltage;      // 电压（V）
    float current;      // 电流（A）
    float power;        // 功率（W）
    float energy;       // 累计电量（kWh）
    int lamp_status;    // 灯具状态（0=关，1=开）
    int brightness;     // 亮度（0-100%）
    int fault_code;     // 故障码（0=正常）
} LampData;

LampData read_lamp_data(void) {
    LampData data = {0};
    
    // 通过 RS485 读取电量计数据（Modbus RTU）
    // ... Modbus 读取代码 ...
    
    // 读取 GPIO 状态
    data.lamp_status = Ql_GPIO_GetLevel(GPIO_LAMP_STATUS);
    
    return data;
}

// 上报数据
void report_lamp_data(LampData *data) {
    char payload[256];
    snprintf(payload, sizeof(payload),
             "{\"id\":\"%s\",\"v\":%.1f,\"i\":%.2f,\"p\":%.1f,"
             "\"e\":%.3f,\"s\":%d,\"b\":%d,\"f\":%d}",
             DEVICE_ID, data->voltage, data->current, data->power,
             data->energy, data->lamp_status, data->brightness, data->fault_code);
    
    // CoAP PUT 请求
    Ql_coapPut(COAP_SERVER "/lamp/status", payload, strlen(payload));
}

// 处理控制命令
void handle_control_cmd(const char *cmd_json) {
    // 解析 JSON 命令
    // {"action":"set_brightness","value":80}
    
    int brightness = parse_brightness(cmd_json);
    if (brightness >= 0 && brightness <= 100) {
        // PWM 调光
        set_lamp_brightness(brightness);
        QL_APP_LOG("LAMP", QL_LOG_LEVEL_INFO, "Brightness set to %d%%", brightness);
    }
}

智慧停车

地磁传感器方案

地磁传感器工作原理：
  地球磁场在有车/无车时会发生变化
  传感器检测磁场变化判断车位状态
  
优点：
  - 安装简单（埋入地面）
  - 无需外部电源（电池供电）
  - 不受天气影响
  
缺点：
  - 受地磁干扰（大型车辆经过）
  - 需要定期标定

停车传感器代码

# QuecPython 停车传感器
import utime
import machine
import dataCall
import request
import ujson

# 地磁传感器（通过 I2C 连接）
i2c = machine.I2C(machine.I2C.I2C1, machine.I2C.STANDARD_MODE)

SENSOR_ADDR = 0x0D  # QMC5883L 地磁传感器地址
PARKING_ID = "PARKING_A_001"
SERVER_URL = "https://parking.example.com/api"

def read_magnetic_field():
    """读取磁场强度"""
    # 读取 X/Y/Z 轴磁场数据
    data = i2c.read(SENSOR_ADDR, 6)
    
    x = (data[1] << 8) | data[0]
    y = (data[3] << 8) | data[2]
    z = (data[5] << 8) | data[4]
    
    # 处理有符号数
    if x > 32767: x -= 65536
    if y > 32767: y -= 65536
    if z > 32767: z -= 65536
    
    return x, y, z

def detect_vehicle(baseline_x, baseline_y, baseline_z, threshold=200):
    """检测是否有车辆"""
    x, y, z = read_magnetic_field()
    
    # 计算与基准值的偏差
    delta = abs(x - baseline_x) + abs(y - baseline_y) + abs(z - baseline_z)
    
    return delta > threshold

def calibrate_baseline():
    """标定基准值（无车时执行）"""
    samples = []
    for _ in range(10):
        x, y, z = read_magnetic_field()
        samples.append((x, y, z))
        utime.sleep_ms(100)
    
    # 取平均值
    baseline_x = sum(s[0] for s in samples) // len(samples)
    baseline_y = sum(s[1] for s in samples) // len(samples)
    baseline_z = sum(s[2] for s in samples) // len(samples)
    
    return baseline_x, baseline_y, baseline_z

# 主程序
baseline = calibrate_baseline()
last_status = None

while True:
    occupied = detect_vehicle(*baseline)
    
    if occupied != last_status:
        # 状态变化，立即上报
        data = {
            "parking_id": PARKING_ID,
            "occupied": occupied,
            "timestamp": utime.time()
        }
        
        try:
            resp = request.post(
                SERVER_URL + "/status",
                json=data
            )
            print(f"Status updated: {'occupied' if occupied else 'free'}")
        except Exception as e:
            print(f"Upload failed: {e}")
        
        last_status = occupied
    
    utime.sleep(5)

环境监测

空气质量监测站

监测参数：
  PM2.5 / PM10（颗粒物）
  CO2（二氧化碳）
  NO2（二氧化氮）
  O3（臭氧）
  SO2（二氧化硫）
  温度 / 湿度 / 气压
  噪声

通信方案：
  Cat.1（EC200U）：数据量较大，需要较高速率
  NB-IoT（BC660K）：数据量小，低功耗

数据上报：
  正常：每5分钟上报一次
  超标：立即上报，触发告警

环境监测数据格式

{
  "station_id": "ENV_STATION_001",
  "location": {
    "lat": 31.2304,
    "lng": 121.4737,
    "address": "上海市浦东新区XX路XX号"
  },
  "timestamp": 1716192000,
  "air_quality": {
    "aqi": 85,
    "pm25": 35.6,
    "pm10": 68.2,
    "co2": 420,
    "no2": 45,
    "o3": 80,
    "so2": 12
  },
  "weather": {
    "temperature": 25.6,
    "humidity": 65,
    "pressure": 1013.2,
    "wind_speed": 3.5,
    "wind_direction": 180
  },
  "noise": {
    "leq": 65.2,
    "lmax": 78.5
  }
}