智能路灯的NBIoT技术监控系统

吉首大学学报(自然科学版)

)JournalofJishouUniversitNaturalScienceEditiony(

Vol．４０　No．１　　

Jan．２０１９　　

()文章编号:１００７２９８５２０１９０１００２７０３

智能路灯的NBＧIoT技术监控系统

()安徽机电职业技术学院,安徽芜湖２４１０００

∗

王国义,袁　涛

针对传统路灯在远程自动控制、智能化调光、自动巡检和故障处理存在的不足,设计了一套智能路灯监控系统．　　摘　要:

该系统采用N设计了N用以实现NBＧIoT技术改进传统路灯的控制器,BＧIoT终端,BＧIoT基站和４G网络实现感知层数据的上传,以及应用层控制命令的下达,最终实现了路灯控制、调光、巡检和故障处理的智能化与信息化．

关键词:智能路灯;监控系统NBＧIoT技术;

中图分类号:TP２７３　　　　　　　文献标志码:A

:/DOI１０．１３４３８．cnki．dzk．２０１９．０１．００７jj

()(天关闭)的固定管理模式,存在诸多弊端:不能根据周围的人车流量、天气的变化来调节路灯亮度;１２)()不能远程设定亮灯模式和修订参数;不能自动报故障和定位故障的具体地点．为了节约电能、方便人们３

１]

,技术已成为万物互联网络的一个重要分支[是基于蜂窝网络,由３NBＧIoT)GPP组织所制定的通信技

术,利用授权的G使用现有的４不需重新构建网络．SM和LTE频段,G基站和相关设备,NBＧIoT技术具

]２

:()()(有如下优点[广覆盖．依托三大运营商的网络实现全国覆盖．深层次覆盖．低功耗．基于这些优１２３)

道路照明是人们生活中不可缺少的道路交通安全设施．传统的道路照明采取集中供电(夜晚点亮、白

,出行,有必要对传统的路灯控制系统进行升级改造．窄带物联网(简称NarrowBandInternetofThinsg

点,可将N对路灯的运行状态及其相关设备进行监控,实现高效智能BＧIoT技术应用到路灯监控系统中,化、科学化的管理．将N使每一盏路灯都接入网络,且都有唯一的BＧIoT技术应用到智能路灯监控系统中,

这样,系统就能对路灯进行实时的监控管理,有效地提高系统运行的效率,节约电能,满足智慧ID识别码．

城镇发展和建设的要求．

１　智能路灯监控系统的网络架构

模块和N道路上的每个路灯都安装１个路灯控制模块,路灯控制模块管理路灯的开关、BＧIoT终端构成．负责数据信息的采集和监控路灯的运行状态,它通过NBＧIoT网络与NBＧIoT终端进行无线通信;NBＧIoT终端将路灯控制模块采集的数据信息上传到N将应用层中的手机或监控中心的管理命令下BＧIoT基站,将感知层的数据信息实时地传送到应用层,同时将应用层的控制命令net网络主要应用４G的LTE平台,传送到感知层．智能路灯监控系统网络架构如图１所示．达到路灯控制模块,对感知层的路灯进行管理和监控．网路层由NBＧIoT基站和Internet网络构成．InterＧ

]３４

基于N网络层和应用层[感知层由单独的路灯控制BＧIoT技术的智能路灯监控系统包括感知层、．

∗

收稿日期:２０１８０７１２

);)基金项目:安徽省高校自然科学研究项目(安徽机电职业技术学院重点科研项目(KJ２０１８A０８６３２０１６ZDZR０９

,作者简介:王国义(男,安徽阜阳人,安徽机电职业技术学院讲师,主要从事太阳能发电与嵌入式应用研究．１９８５—)

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吉首大学学报(自然科学版)

第４０卷

图１　智能路灯监控系统的网络架构框图

Fi．１　BlockDiaramoftheNetworkArchitectureoftheIntellientStreetLamonitorinstemgggpMgSy

２　系统硬件设计

２．１　路灯控制模块

路灯控制模块结构框图如图２所示．路灯控制模块是感知层的核心部件,对路灯的现场进行监控单元、信息采集模组、检测电路和驱动电路构成．每个路灯控制模块设置唯一的I便于识别不同的D码,路灯．为路GPS定位单元能够定位路灯的具体位置,灯的监控和检修提供详细的地址．NBＧIoT模组实现路灯控制模块与N路灯控制模BＧIoT终端的通信．块通过NBＧIoT模组将信息采集模组采集的路灯现场数据信息发送到N同时接收应用层BＧIoT终端,通过N信息采集BＧIoT终端传递的各种控制命令．模组主要由温湿度传感器、光照传感器、车流量传感

器和热释电红外传感器构成．温湿度传感器采集周围环境的温度和湿度,光照传感器采集光照的强度,车流量传感器采集道路上的车流量,热释电红外传感器采集道路上的行人流量．检测电路检测系统供电的电２．２NBＧIoT终端

以嵌入式实时操作系统为支撑,可以大容量地接NBＧIoT终端采用工业级３２位的ARM９系列芯片,入路灯控制模块,通过无线的方式与路灯控制模块进行信息通信．同时备有有线RS４８５和RS２３２串口通

６]

,信[接收路灯控制模块采集的数据信息和路灯运行的状态参数,传递监控中心下达的控制命令．根据路５]

,和管理[主要由微控制器、NBＧIoT模组、GPS定位

图２　路灯控制模块结构框图

Fi．２　BlockDiaramoftheStreetLamontrollerggpC

能质量、路灯的电压及电流和路灯的运行状态,驱动电路用于控制路灯的开关和亮度调节．

IoT终端都能与接入它的路灯控制模块进行双向通信．

２．３NBＧIoT基站

灯的数量和系统实际控制的需求,通过计算分析,合理地规划N使每个NBＧIoT终端数量和布置地点,BＧ

由于４信号覆盖范围广,利用现有的４G通信网络基站分布较多,G通信基站规划架设NBＧIoT网络基

站,可使信号覆盖范围更广,传输能力更强．路灯现场数据信息通过三NBＧIoT基站部署在现有的基站上,大运营商的４被传送到监控中心,同时,G网络实现有线远距离传输,NBＧIoT基站将所接收的监控中心的

第１期　　　　　　　　　　　　　王国义,等:智能路灯的NBＧIoT技术监控系统２９

控制命令下达到路灯控制模块．

３　监控中心软件设计

理数据、管理状态、处理故障和管理能耗的人机交互的平台．通过移动手机上的监控A工作人员可以PP,随时随地监测和管理路灯的运行．

监控中心是工作人员和远程监控系统的人机交互窗口,可以直接反映整个系统数据采集的情况和路

[７８]灯运行的状态,因此其设计必须满足控制的要求,还要兼顾整个系统的实时性、可操作性和稳定性．监

监控系统应用层主要由移动手机、监控中心和报警装置构成．监控中心是应用层的核心,是感知层处

控中心软件的功能模块框图如图３所示．数据处理实现数据的采集、存储、查询和报表的输出打印．数据采集主要采集温湿度、光照强度、车流量、人流量,以及路灯的电压、电流、功率等参数;数据存储主要存储现场的数据信息;数据查询可以快速查询历史数据．状态管理实现系统参数的设置、路灯控制模式的设定、路灯模式的设定、路灯调光模式的设定和运行状态的查询．路灯控制模式可以采用自动控制模式、经纬度模行设定;路灯调光模式可以根据车流量和人流量自动地开启相关路灯,还可以根据时间段设定不同百分比的PWM开关路灯,或根据采集的自然环境信息实现全开、半开或全关路灯．故障处理实现故障的自动监测、故障位置信息的锁定和自动报警,并以短信的形式通知工作人员．能耗管理实现远程抄表、各路段和系统的能耗统计,能耗可以按照时间生成曲线报表,供工作人员分析．

式、节假日模式和临时模式等;路灯模式可以针对不同的单个路灯、某一路段的路灯和某一区域的路灯进

图３　监控中心软件的功能模块框图

Fi．３　BlockDiaramoftheFunctionModulesofMonitorinoftwaregggS

４　结语

用N网络层利用NBＧIoT终端将现场数据通过无线网络传输到网络层．BＧIoT基站和４G网络实现数据信息的上传与控制命令的下达．基于N状态管理、故障处理和能耗BＧIoT技术的智能路灯监控系统实现了数据处理、管理等４大功能,符合物联网路灯控制系统的实时性、自动化和物物互联的需求,提升了路灯照明监控系统的智能化,提高了系统的管理水平和技术服务水平,能为建设节能环保型的绿色城镇发挥作用．参考文献:

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设计了一套基于N该系统利用路灯控制模块采集现场数据信息,再利BＧIoT技术的智能路灯监控系统,

[]戴国华,]():余骏华．标准发展以及特性和业务研究[移动通信,４NBＧIoT的产生背景、J．２０１６,２４７３１３６．

(下转第３３页)

第１期　　　　　　　　　　　　　　　李德英:基于AT８９C５２单片机的智能按摩器设计３３

４　结语

操作简单,是居家和旅游的良品,具有较高的实用价值．参考文献:

基于８稳定性能好,具有较好的控制效果且体积小,携带方便,９C５２单片机的智能按摩器调速时间短,

[]王　维,]():罗　涛,张　瑾．基于A微型电脑应用,１T８９C５２单片机的智能花房系统[J．２０１８,３４１２２２４．[]张　鑫．单片机原理及应用[北京:电子工业出版社,２M]．２０１０．

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[]黄桂梅,]():刘永立,邵联合．基于单片机的直流电机调速系统设计与实践[电气自动化,６J．２０１６,３８１１２;５．

DesinofIntellientMassaerBasedonAT８９C５２ggg

SinleChiicrocomutergpMp

(,,)ColleeofElectronicInformationHunanInstituteofInformationTechnoloChansha４１０１５１,Chinaggyg

LIDeinyg

:AbstractAT８９C５２sinlechiicrocomuterisusedasmassaercontrollerwhichgeneratespulsewidthgpmpg

intellientmassae．Thedcmotorchi２９８Nisusedtodrive１２VdcmotortorealizetheforwardandggpL

modulationwaveformtocontrolthedcmotorseedandthevibrationseedandamlitudesoastorealizeppp

forwardandbackwardturnintatusaredislaedontheLED．Thisintellientmassaedevicehasthegspygg,advantaesoflowproductioncostconvenientuseandvariousfunctions．g:;;;KeordsAT８９C５２;sinlechiicrocomuterintellientmassaerDCmotorulsewidthmodulationgpmpggpyw

(上接第２９页)

(责任编辑　雷可君)

backwardturninndmultiＧstaeseedadustmentofthemotor．Themassaergearpositionandthegagpjg

[]徐利谋,]():黄长远．基于G物联网技术,５PRS和ZiBee的城市路灯监控系统研究与实现[J．２０１６６３４３５．g[]缪　锐．基于物联网的太阳能L南京:南京理工大学,６ED路灯监控系统设计与研究[D]．２０１４:６９．[]张立新,]():杨　程．一种基于物联网技术的智能路灯监控系统设计[宁夏工程技术,７J．２０１４,１３３２３４２３７．

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IntellientStreetLamonitorinstemBasedonNBＧIoTTechnologpMgSygy

(,)AnhuiTechnicalColleeofMechanicalandElectricalEnineerinWuhu２４１０００,AnhuiChinaggg

,WANGGuoiYUANTaoy

,fromthealicationlaerin４Gnetwork．IntellientandinformationＧbasedstreetlamontrollihtppygpcg

,modulationinsectionandfaulttreatmentarethusimlemented．pp:;;KeordsNBＧIoTtechnolointellientstreetlamsmonitorinstemgygpgsyyw

onNBＧIoTtechnoloisdesined．ThrouhimrovinthecontrolleranddesininBＧIoTterminalandgyggpgggN

,NBＧIoTbasestationthissstemrealizesdatauloadinromthesensinaerandcommandissuinypgfglyg

:,AbstractFortheshortcominsoftraditionalstreetlamsinremoteautomaticcontrolintellientlihtＧgpgg

,modulation,automaticinsectionandfaulttreatmentanintellientstreetlamonitorinstembasedpgpmgsy

(责任编辑　向阳洁)