CN207692096U - 一种基于NB-IoT的智慧路灯控制*** - Google Patents

一种基于NB-IoT的智慧路灯控制*** Download PDF

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朱明甫
丁学涛
刘文奇
何刚
常虎
马传琦
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Abstract

本实用新型公开了一种基于NB‑IoT的智慧路灯控制***，包括智能终端、通讯单元、供电单元和若干单灯控制单元，单灯控制单元相互之间并联设置并通过各自的NB‑IoT模块和北斗模块与通讯单元双向通讯，通讯单元与智能终端无线连接；供电单元给各单灯控制单元供电。所有的单灯控制器统一由一个通讯服单元管理，无需集中器，减少通信环节和故障点，提高了稳定性和可靠性。并且采用报警预警双重机制，路灯故障信息可通过NB‑IoT无线通信最终显示在PC端或移动端，也可通过北斗卫星通信将信息发送至维护人员手机，在城市、农村、郊区以及基站信号无法覆盖的地区同时适用，增强了维修的及时性，增强了路灯故障处理的实时性，提高智慧城市的安全性，整个***性能可靠稳定。

Description

一种基于NB-IoT的智慧路灯控制***
技术领域
本实用新型属于led灯具技术领域，具体涉及一种基于NB-IoT的智慧路灯控制***。
背景技术
现有LED智慧路灯控制技术主要有两种，一种是基于ZigBee的无线通信技术，一种是基于PLC电力载波的有线通讯技术。PLC电力载波通讯是基于电力线作为载波信号传输媒介的通信方式，虽然不需要线路投资，成本较低，但开发费用高，调试难度大，而且易受用电环境影响。基于ZigBee的无线通信技术低功耗、易组网，但多跳传输的时延不可控制。两种智慧路灯控制技术都需要设置路灯单灯控制器和集中器，最终通过集中器的GPRS通信上传到云服务平台，管理麻烦。
LED智慧路灯作为新一代的照明技术，其灯具产品具有节能环保、寿命长、光效高、智能控制等一系列优点。现有的智能控制及报警***，是当路灯出现故障或损害时，会将报警和故障信息上传到服务器和终端，需要专职人员监控值守，及时发现并通知维护人员做出处理，然而路灯数量庞大会导致故障维护、排查效率低。在一些城市道路复杂的地区或基站难以覆盖的山区，一旦路灯发生故障，维护人员很难准确地定位及修复，给当地人们的出行带来不变。当前的路灯故障检测装置通常使用路灯电源供电，当发生断路等严重故障时，将无法保修，同时，这些检测装置大多使用的是GSM技术，通信依靠基站，在一些没有信号的地方也无法工作。
实用新型内容
针对上述现有技术中描述的不足，本实用新型提供一种基于NB-IoT的智慧路灯控制***，采用的NB-IoT是窄带物联网技术，具有低功耗、低成本、广覆盖、连接设备多的特点，比现有无线技术提供50-100倍的接入数，与路灯的使用场景很契合，想接入多少盏路灯都可以。而且，NB-IoT拥有超低功耗，正常通信和待机电流是mA和uA级别，待机时间可长达十年，极大程度的简化了路灯的后期维护。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
一种基于NB-IoT的智慧路灯控制***，包括智能终端、通讯单元、供电单元和若干单灯控制单元，单灯控制单元相互之间并联设置并通过各自的NB-IoT模块和北斗模块与通讯单元双向通讯，通讯单元与智能终端无线连接；供电单元给各单灯控制单元供电。
每个单灯控制单元均包括NB-IoT单灯控制组件和led路灯组件，NB-IoT单灯控制组件，包括主控制器、NB-IoT模块、北斗模块、光感传感器和温湿度传感器；主控制器的输入端连接光感传感器和温湿度传感器，接收光感传感器检测的路灯亮度信号和温湿度传感器检测的灯杆内的温湿度信号；主控制器一方面通过NB-IoT模块与通讯单元的网络通讯组件双向通讯，另一方面通过北斗模块与通讯单元的北斗通讯组件双向通讯；且主控制器的PWM管脚与led路灯组件的调光光源的调光引脚连接；所述led路灯组件，包括调光光源和led路灯，市电经调光光源给led路灯供电。
所述温湿度传感器型号为HS1101LF，光感传感器型号为LXD66CE，北斗模块型号为TM0510，NB-IoT模块的型号为NB05-01，主控制器型号为STM32L471；调光光源的型号为LDP-200M054。
所述通讯单元，包括网络通讯组件和北斗通讯组件，所述网络通讯组件包括基站、IoT平台和云服务器，各单灯控制单元的NB-IoT模块通过基站与IoT平台通讯，IoT平台通过云服务器与智能终端通讯；所述北斗通讯组件，包括北斗卫星和地面中心站，各单灯控制单元的北斗模块经北斗卫星与地面中心站通讯，且地面中心站通过北斗卫星与智能终端通讯。
所述智能终端为PC端或手机。
所述供电单元，包括蓄电池和变压器，蓄电池直接与市电连接并通过变压器降压稳压后给各单灯控制单元供电。
本实用新型中所有的单灯控制器统一由一个通讯服单元管理，无需集中器，减少通信环节和故障点，提高了稳定性和可靠性。而且，单灯控制器功能强大，体积小、易实施，免布线、易维护，每盏路灯独立的按需开关、调光、节能控制。并且采用报警预警双重机制，路灯故障信息可通过NB-IoT无线通信最终显示在PC端或移动端，也可通过北斗卫星通信将信息发送至维护人员手机，在城市、农村、郊区以及基站信号无法覆盖的地区同时适用，增强了维修的及时性。在NB-IoT单灯控制器组件，设置有NB-IoT模块、北斗一代模块和备用电池， 北斗一代模块可在路灯发生断电等严重故障或没有基站信号的情况下，发送报警信息通过北斗卫星和地面中心站，最终发送短消息给维护人员，增强了路灯故障处理的实时性，提高了智慧城市的安全性，整个***性能可靠稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的控制原理框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，一种基于NB-IoT的智慧路灯控制***，包括智能终端、通讯单元、供电单元和若干单灯控制单元，单灯控制单元相互之间并联设置并通过各自的NB-IoT模块和北斗模块与通讯单元双向通讯，通讯单元与智能终端无线连接；供电单元给各单灯控制单元供电。所述智能终端为PC端和/或手机。
每个单灯控制单元均包括NB-IoT单灯控制组件和led路灯组件，NB-IoT单灯控制组件，包括主控制器、NB-IoT模块、北斗模块、光感传感器和温湿度传感器；所述温湿度传感器型号为HS1101LF，光感传感器型号为LXD66CE，北斗模块型号为TM0510，NB-IoT模块的型号为NB05-01，主控制器型号为STM32L471。主控制器的输入端接收光感传感器检测的路灯亮度信号和温湿度传感器检测的灯杆内的温湿度信号；主控制器一方面通过NB-IoT模块与通讯单元的网络通讯组件双向通讯，另一方面通过北斗模块与通讯单元的北斗通讯组件双向通讯；且主控制器的PWM管脚与led路灯组件的调光光源的调光引脚连接；所述led路灯组件，包括调光光源和led路灯，调光光源的型号为LDP-200M054；市电经调光光源给led路灯供电。
所述通讯单元，包括网络通讯组件和北斗通讯组件，所述网络通讯组件包括基站、IoT平台和云服务器，各单灯控制单元的NB-IoT模块通过基站与IoT平台通讯，IoT平台通过云服务器与智能终端通讯；所述北斗通讯组件，包括北斗卫星和地面中心站，各单灯控制单元的北斗模块经北斗卫星与地面中心站通讯，且地面中心站通过北斗卫星与智能终端通讯。
所述供电单元，包括蓄电池和变压器，蓄电池直接与市电连接并通过变压器降压稳压后给各单灯控制单元供电。
正常情况下，蓄电池直接与外界220V市电相连，通过变压器的降压稳压作用，将蓄电池的输出电压转化为主控制器、各个传感器和模块所需要的不同工作电压，保证主控制器和各个传感器的正常工作。当出现严重断电时，蓄电池可直接为主控制器、各传感器、各模块供电，保障通信数据传输畅通，为抢修及时准备了条件。
光感传感器是路灯故障检测的重要部件，将其安装在灯杆上固定角度，使其正对着LED路灯，负责检测路灯的光照度，例如当路灯发生故障，不亮或亮度减弱时，主控制器读取光照度数据并与预先设定的阀值比较，将参数和故障情况上报。温湿度传感器负责检测路灯灯体内的温度和湿度，主控制器读取数据，如果过高或过低将断开LED路灯并将故障情况上报。
本实用新型的功能主要有三部分，一是控制功能，手机等移动端或PC端发出指令，经云服务器、IoT平台、基站及NB-IoT模块传至主控制器，主控制分析指令后，控制调光光源做出相应的控制动作。二是监测功能，温湿度传感器和光感传感器实时监测路灯的温湿度和光照度，并将监测到的数据实时传给主控制器，经主控制器处理后，经过NB-IoT模块，通过基站、IoT平台以及云服务器最终传送到PC端或移动端。三是预警报警部分，报警预警采用双重机制，如若温湿度和光照度出现异常，主控制器分析后会发布指令，通过NB-IoT通信将出故障的路灯报警信息最终显示在PC端或移动端上，监控专职人员发现后通知维护人员去修理，也会将故障路灯地点、设备ID号和发生时间等情况经北斗模块加密后发送给北斗卫星，北斗卫星再发送给地面控制中心，地面控制中心解密再将数据加密后传给北斗卫星，北斗卫星通过广播的方式发送至维护人员的手机，使维护人员可以及时知道是哪盏路灯出问题了。这种报警预警双重机制实时性更强，可为城市安全提供双重保障。在偏远农村或郊区基站信号无法覆盖的地方，这种方式更加适用，增加了维护人员维修的及时性和便利性。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于NB-IoT的智慧路灯控制***，其特征在于：包括智能终端、通讯单元、供电单元和若干单灯控制单元，单灯控制单元相互之间并联设置并通过各自的NB-IoT模块和北斗模块与通讯单元双向通讯，通讯单元与智能终端无线连接；供电单元给各单灯控制单元供电。
2.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的智慧路灯控制***，其特征在于：每个单灯控制单元均包括NB-IoT单灯控制组件和led路灯组件；NB-IoT单灯控制组件，包括主控制器、NB-IoT模块、北斗模块、光感传感器和温湿度传感器；主控制器的输入端与光感传感器和温湿度传感器连接，接收光感传感器检测的路灯亮度信号和温湿度传感器检测的灯杆内的温湿度信号；主控制器一方面通过NB-IoT模块与通讯单元的网络通讯组件双向通讯，另一方面通过北斗模块与通讯单元的北斗通讯组件双向通讯；且主控制器的PWM管脚与led路灯组件的调光光源的调光引脚连接；所述led路灯组件，包括调光光源和led路灯，市电经调光光源给led路灯供电。
3.根据权利要求2所述的基于NB-IoT的智慧路灯控制***，其特征在于：所述温湿度传感器型号为HS1101LF，光感传感器型号为LXD66CE，北斗模块型号为TM0510，NB-IoT模块的型号为NB05-01，主控制器型号为STM32L471；调光光源的型号为LDP-200M054。
4.根据权利要求1或2所述的基于NB-IoT的智慧路灯控制***，其特征在于：所述通讯单元，包括网络通讯组件和北斗通讯组件，所述网络通讯组件包括基站、IoT平台和云服务器，各单灯控制单元的NB-IoT模块通过基站与IoT平台通讯，IoT平台通过云服务器与智能终端通讯；所述北斗通讯组件，包括北斗卫星和地面中心站，各单灯控制单元的北斗模块经北斗卫星与地面中心站通讯，且地面中心站通过北斗卫星与智能终端通讯。
5.根据权利要求4所述的基于NB-IoT的智慧路灯控制***，其特征在于：所述智能终端为PC端和或手机。
6.根据权利要求1或2所述的基于NB-IoT的智慧路灯控制***，其特征在于：所述供电单元，包括蓄电池和变压器，蓄电池直接与市电连接并通过变压器降压稳压后给各单灯控制单元供电。
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