基于NB-IoT的智慧井蓋設(shè)計研究

摘 要：基于NB-IoT無線通訊技術(shù)的發(fā)展對智慧井蓋進行升級優(yōu)化，探討大基建時代下的智慧井蓋發(fā)展?；诋a(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計的理論指導(dǎo)下，對智慧井蓋的造型、結(jié)構(gòu)、色彩標(biāo)識進行設(shè)計及對材質(zhì)、工藝進行選定。運用產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計的理論對井蓋控制器進行了成熟完善的設(shè)計研究，通過產(chǎn)品系統(tǒng)方法指導(dǎo)井蓋控制器的整個開發(fā)流程，為井蓋控制器的設(shè)計提供了系統(tǒng)化的新思路。

關(guān)鍵詞：NB-IoT;產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計;智慧井蓋

引言

走過刀耕火種的農(nóng)業(yè)文明，送別機械轟鳴的工業(yè)時代。人類正站在信息爆炸的數(shù)字文明時代潮頭，城市飛速發(fā)展、資源短缺、環(huán)境污染、發(fā)展無序等問題也接踵而來。城市疾病如何解決？治理能力如何提升？成為國家和政府共同關(guān)注的問題。

在我國城鎮(zhèn)化建設(shè)大力發(fā)展的進程中，隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)也跟著不斷在完善發(fā)展。井蓋也緊跟著鋪天蓋地的安裝在各種市政工程領(lǐng)域。井蓋控制器隨著井蓋近些年被盜以及檢查檢修不方便等原因應(yīng)運而生。

現(xiàn)階段的井蓋防護和監(jiān)控通常是以下這幾種方式?；趫D像處理進行監(jiān)控井蓋狀態(tài)、以及通過機械鎖將其閉合的方式。存在的問題最主要的就是監(jiān)控房攝像頭的覆蓋性問題以及惡劣天氣成像質(zhì)量過差、無法防止暴力拆鎖導(dǎo)致井蓋還是被盜。

一、產(chǎn)品設(shè)計調(diào)研

1.市場調(diào)研

智慧井蓋主要用于智慧公共事業(yè)中起到感知層的重要作用。伴隨著智慧城市開展范圍從一二線城市向全國各省市推廣，智慧井蓋勢必會成為全國范圍內(nèi)大規(guī)模需求的產(chǎn)品。2017年全國智慧城市試點已經(jīng)達到386個，覆蓋全國一二線城市，市場規(guī)模在277億元，預(yù)計2021年智慧井蓋需求將擴展至全國，市場規(guī)模達到1114億元。智慧城市的建設(shè)直接讓智慧井蓋成為了城市建設(shè)中的剛性需求，越來越大規(guī)模的需求對供應(yīng)側(cè)發(fā)起了挑戰(zhàn)。

2.用戶調(diào)研

設(shè)計不是單一的自我的設(shè)計，用戶的實際體驗反饋是設(shè)計過程中重要的有效信息來源。智慧井蓋的實際使用體驗和智慧井蓋的設(shè)計之間是需求的關(guān)系，使用體驗中所反饋的不好的東西需要在接下來智能井蓋的設(shè)計中得到修訂改善。針對智慧井蓋的用戶群體進行訪談：地點為某大型工廠以及市政道路，得到如下表的結(jié)果。

二、產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計

2.產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計理論

系統(tǒng)設(shè)計理論思想本質(zhì)是系統(tǒng)觀以及定位觀。全部的因素和全部的過程都要進行系統(tǒng)考慮，然后用通過有效的系統(tǒng)方法分析和綜合進行處理。從角度上來看，存在戰(zhàn)略設(shè)計思想、基于功能的設(shè)計思想、人機系統(tǒng)設(shè)計思想、管理決策設(shè)計思想、消費者的設(shè)計思想以及設(shè)計者的設(shè)計思想。

在整個產(chǎn)品設(shè)計的過程中，要時刻遵從系統(tǒng)觀的規(guī)律：結(jié)構(gòu)與功能之間的規(guī)律、信息反饋的規(guī)律。功能的實現(xiàn)直接決定于結(jié)構(gòu)，功能取決于功能，而同時結(jié)構(gòu)也被功能影響著，功能實現(xiàn)的完整性需要結(jié)構(gòu)的可靠有效來得到滿足，穩(wěn)定性是結(jié)構(gòu)里最基本的特性。結(jié)構(gòu)和功能是產(chǎn)品系統(tǒng)中的兩種基本屬性。系統(tǒng)觀中的信息流通性貫穿于整個產(chǎn)品周期，前期的目標(biāo)人群需求、研發(fā)團隊的協(xié)調(diào)溝通、產(chǎn)品生產(chǎn)流程的整體把控、適用樣品的用戶反饋以及后期實際銷售中的銷售信息反饋。

3.產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計流程

產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計流程是在產(chǎn)品系統(tǒng)分析和產(chǎn)品系統(tǒng)綜合的過程中形成的?！爱a(chǎn)品設(shè)計流程”作為一個具備系統(tǒng)特性的事物，同時也成為了我們系統(tǒng)考慮中不能忽視的對象。“產(chǎn)品設(shè)計流程”需要進行系統(tǒng)分析和綜合。

產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計流程包括從前期的產(chǎn)品項目確立、產(chǎn)品概念設(shè)計、產(chǎn)品方案設(shè)計、產(chǎn)品工藝設(shè)計及產(chǎn)品生產(chǎn)制造及市場化設(shè)計等內(nèi)容，其中產(chǎn)品概念設(shè)計與產(chǎn)品方案設(shè)計是構(gòu)成產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計研究的重要內(nèi)容。設(shè)計流程首先從宏觀環(huán)境、產(chǎn)品使用環(huán)境、產(chǎn)品市場環(huán)境三個方面進行展開。宏觀環(huán)境中主要是對于未來的趨勢進行預(yù)測以及對市場進行豐富的調(diào)研。做好產(chǎn)品的開發(fā)計劃，了解設(shè)計目標(biāo)、進行競品分析、最后還要形成設(shè)計任務(wù)書等，從而達到設(shè)計流程中目標(biāo)化的階段。

三、井蓋控制器造型設(shè)計

1.設(shè)計分析

井蓋控制器整體結(jié)構(gòu)包括前殼、底殼、內(nèi)部固定結(jié)構(gòu)，灌膠結(jié)構(gòu)。

前殼作為井蓋控制器的主要受力面，需要能夠抗住500kg的壓力不發(fā)生形變，在結(jié)構(gòu)上采用半球形的表面造型設(shè)計，并在背面做出若干龍骨加強筋，提高井蓋控制器的抗壓程度，材料采用塑料而不是金屬，避免信號阻斷。同時注意到產(chǎn)品殼體的厚度，不宜超過5mm，否則會影響NB-IoT無線信號的傳輸。底殼同樣采用相同的材質(zhì)，并做限位固定結(jié)構(gòu)完成內(nèi)部電子元件的安裝，在底殼和前殼裝配處做出倒U型灌膠結(jié)構(gòu)，使其可以完的全密封，做到IP68的防護級別，有效做到在窨井下環(huán)境中的安全性、穩(wěn)定性。

2.產(chǎn)品效果圖

結(jié)束語

國內(nèi)的井蓋控制器的發(fā)展在全球都是獨樹一幟的，作為智能井蓋的探路者，更多的可能性還在等著設(shè)計師去想象，去完成實現(xiàn)。國內(nèi)的城市化進程越來越快，偏僻地區(qū)的開發(fā)、老舊城區(qū)的改造，大量的智能井蓋需求被提上日程，去掉井蓋控制器外觀上的“低廉工業(yè)化”，采用更多更好的材質(zhì)運用在井蓋設(shè)備上都是未來會實現(xiàn)的可能。

參考文獻：

[1] 張憲榮.設(shè)計符號學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2] 陳利潔.產(chǎn)業(yè)機械的色彩特征與應(yīng)用研究[M].上海：東華大學(xué)，2007.

[3] 陳汗青. 產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2005.

[4] 王繼成.產(chǎn)品設(shè)計中的人機工程學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[5] 張錫.設(shè)計材料與加工工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[6]楊超，楊帆，龐佑兵，劉登學(xué).一種超低功耗智能井蓋監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].科技視界，2021（07）：1-3.

[7]管越，段建民，冉旭輝.基于NB-IoT和慣導(dǎo)技術(shù)的井蓋監(jiān)控器設(shè)計[J].自動化與儀表，2018，33（12）：39-43+58.

作者簡介：姜超（1996-），男，漢族，安徽省馬鞍山市，碩士研究生在讀，南京工業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計學(xué)院，研究方向：產(chǎn)品設(shè)計。