基于LoRa的智能照明系统的设计

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  摘 要:LoRa是由Semtech公司提供的超长距离、低功耗的物联网解决方案。文章给出了由若干组单灯控制器(内置LoRa通信模块)、LoRa网络单元、智能网关单元、环境参数采集单元、云平台以及远程通信单元组成的智能照明系统,该系统可实现智能照明监控及单灯节能控制等功能。最后,文章对方案的优势和不足进行了相应的阐述。
  关键词:LoRa;单灯控制;网络单元;智能网关
  中图分类号:TM923.5 文献标识码:A 收稿日期:2018-10-25
  基金项目:山东英才学院校级科研课题“基于LoRa的智能路灯控制系统研究”(16YCYBZR07)。
  作者简介:李 飞(1986—),女,山东德州人,山东英才学院讲师,主要从事电子专业教学与研究工作。
  路灯分布广泛,自然或者人为损坏时常发生,“上路巡查”,反应迟缓,不仅费时费力费钱,对于故障的发现和排除更是极为不便,很难保持高“亮灯率”,而“全夜灯恒照度”模式能源利用率极低。以上种种,远远不能满足现代化道路照明需要。采用LoRa协议的无线通信网络,可实现智能照明监控及单灯节能控制[1]。文章对智能照明系统及其设计方案进行了阐述。
  一、基于LoRa的智能照明系统设计方案
  (1)LoRa网络单元负责组建LoRa网络,其把每一个路灯都加入网络内部进行统一管理,由智能网关发出指令。LoRa网络单元建立网络,其他节点加入网络,使整个网络覆盖所有的路灯。
  (2)智能网关单元由路灯控制器和显示存储单元组成。它主要负责分析和执行监测中心命令,并根据已定程序自动对路灯进行控制,同时也负责显示、存储各项环境参数,另外还包括间接地对LoRa网络和GPRS远程命令、数据传输进行控制。
  (3)环境参数采集单元负责通过各类传感器采集周围环境参数,包括温度、湿度、光照、雾霾等环境信息,同时将采集到的数据通过智能网关显示和存储。
  (4)远程通信单元:智能网关通过远程通信单元的GPRS与监测中心进行双向通信,将监测中心发出的控制指令以及采集到的环境参数进行传输。
  (5)监测中心服务器负责整个路灯控制系统的工作模式的选择,点对点控制路灯,对环境数据进行收集和分析处理。
  二、主要功能
  采用LoRa无线网络通信、各类智能传感以及单灯控制等相关技术,可以建立精细到每一盏路灯的智能网络。根据道路实际情况,相關部门可设定“隔盏亮灯”“辅道关灯”“智能调光”(LED路灯)等节能方案,从而实现路灯状态的自主感知、节能控制和周期自动巡测等功能。
  三、方案优势与不足
  LoRa是由Semtech公司提供的超长距离、低功耗的物联网解决方案。采用LoRa协议的无线通信网络需要对其覆盖、功耗和成本等方面进行关注[2]。
  (1)LoRa支持扩频技术,不同的扩频因子可满足不同的灵敏度要求。但LoRa系统为非授权频段技术,使用时需要根据当地频率情况,和当地无线电管理委员会沟通,获取专用频率资源。
  (2)当处于接收状态时,LoRa的电流为12mA;当发射功率为14d Bm左右时,电流大约是32mA;而当进入Sleep状态时,电流消耗更是小于1μA。据推算,LoRa应用于智能路灯控制时,电池可用10年之久。
  (3)LoRa的成本基本满足业界对LPWA技术的要求,目前的芯片成本约为1美金,模块成本约为5美金。
  参考文献:
  [1]张 堃.基于无线网络的智能路灯控制系统设计[D].长春:吉林大学,2015.
  [2]刘 琛,邵 震,夏莹莹.低功耗广域LoRa技术分析与应用建议[J].电信技术,2016(5).
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