CN108184298A - 基于NB-IoT的智能电源装置及灯具控制方法 - Google Patents

基于NB-IoT的智能电源装置及灯具控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于NB‑IoT的智能电源装置，用于灯具，所述装置包括：光源驱动电路，用于驱动所述灯具的光源；控制模块，电性连接并控制所述光源驱动电路；NB‑IoT通讯模块，电性连接所述控制模块且基于NB‑IoT协议与一外部设备建立通信连接。本发明提供的智能电源装置带有NB‑IoT通讯模块，将灯具与云端服务器、外部传感器等设备之间建立通信连接，组成物物相连的网络，使灯具的控制更加灵活且多样化。此外，因NB‑IoT技术支持低功耗设备，所以基于NB‑IoT通讯的灯具功耗更低且使用寿命更长。

Description

基于NB-IoT的智能电源装置及灯具控制方法
技术领域
本发明涉及灯具领域，特别是涉及基于NB-IoT的智能电源装置及灯具控制方法。
背景技术
随着物联网概念的推广和产业的快速发展，全球已步入物联网的时代。特别随着NB-IoT通讯标准的提出和建立，物联网也有了自己的标准化通讯协议。国内由三大运营商主导的NB-IoT标准也开始逐步成型，并在水表，井盖，共享单车，传感器等多种产品和领域进行试点。作为巨大的照明市场，特别以路灯为应用的场景，具有NB-IoT功能的路灯产品会是行业发展的趋势。
第三代合作伙伴计划(3GP，3rd Generation Partnership Project)通过了一个新的研究课题来研究在蜂窝网络中支持极低复杂度和极低成本的IoT的方法。NB-IoT通讯具有广覆盖，低功耗，大连接，高穿透率等特点，非常适合于物联网的通讯，其标准由3GPP联盟制定，为全球标准协议，是未来5G通讯中的低速率应用范畴，具有专用信道不宜受干扰，稳定可靠。
但是，现有的灯具通常不带有物物相连的功能，导致现有的灯具控制单一且不够灵活。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于NB-IoT的智能电源装置及基于NB-IoT的灯具控制方法，用于解决现有技术中灯具控制单一且不够灵活的技术问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于NB-IoT的智能电源装置，用于灯具，所述装置包括：光源驱动电路，用于驱动所述灯具的光源；控制模块，电性连接并控制所述光源驱动电路；NB-IoT通讯模块，电性连接所述控制模块且基于NB-IoT协议与一外部设备建立通信连接。
于本发明的一实施例中，所述外部设备为一云端服务器。
于本发明的一实施例中，所述控制模块通信连接多个传感器以采集外部环境信息，且将所述外部环境信息通过所述NB-IoT通讯模块传输至所述外部设备，以供所述外部设备处理和分析所述外部环境信息。
于本发明的一实施例中，所述控制模块与所述多个传感器电性连接。
于本发明的一实施例中，所述传感器包括光线传感器、风力传感器、温湿度传感器、能见度传感器、及红外传感器中的任意一种或多种组合。
于本发明的一实施例中，所述灯具为LED灯具，所述控制模块输出PWM信号信号控制所述光源驱动电路。
于本发明的一实施例中，所述智能电源装置包括控制模块驱动电路，用于驱动所述控制模块；整流模块，其输入端连接外部交流电源，其输出端电性连接所述控制模块驱动电路和光源驱动电路，以分别为所述控制模块和灯具光源提供电源。
于本发明的一实施例中，所述智能电源装置包括电网参数检测模块，其输入端电性连接所述整流模块以采集电网参数，其输出端电性连接所述控制模块，以供所述控制模块根据所述电网参数计算并统计能耗。
于本发明的一实施例中，所述控制模块为MCU模块。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种灯具，包括所述的智能电源装置。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于NB-IoT的灯具控制方法，接收来自传感器的外部环境信息；将所述外部环境信息通过NB-IoT通讯模块传输至外部设备；接收来自所述外部设备的控制指令；根据所述控制指令控制光源驱动电路，以控制所述灯具的光源。
于本发明的一实施例中，所述外部设备为一云端服务器。
如上所述，本发明的基于NB-IoT的智能电源装置及灯具控制方法，具有以下有益效果：本发明提供的智能电源装置带有NB-IoT通讯模块，将灯具与云端服务器、外部传感器等设备之间建立通信连接，组成物物相连的网络，使灯具的控制更加灵活且多样化。此外，因NB-IoT技术支持低功耗设备，所以基于NB-IoT通讯的灯具功耗更低且使用寿命更长。
附图说明
图1显示为本发明一实施例中的基于NB-IoT的智能电源装置的示意图。
图2显示为本发明一实施例中的基于NB-IoT的灯具控制方法的示意图。
元件标号说明
1 基于NB-IoT的智能电源装置
11 控制模块
12 NB-IoT通讯模块
13 光源驱动模块
14 整流模块
15 控制模块驱动电路
16 电网参数检测模块
2 传感器
3 云端服务器
4 灯具光源
S201～S204 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种基于NB-IoT的智能电源装置，可用于家用灯，也可用于路灯、隧道灯、地铁灯等公共设施灯。所述智能电源装置设有通讯模块，可基于NB-IoT协议与云端服务器建立通信连接，从而实现通过云端服务器控制灯具。本发明提供的基于NB-IoT的智能电源装置可用于新生产的灯具，也可直接替换现有灯具中的标准电源，从而实现将现有灯具快速改造成为具有物联网功能的智能照明产品。
如图1所示，展示本发明一实施例中的智能电源装置1。所述智能电源装置1包括控制模块11、NB-IoT通讯模块12、及光源驱动电路13。所述光源驱动电路13用于驱动灯具的光源；所述控制模块11电性连接并控制所述光源驱动电路13；所述NB-IoT通讯模块12电性连接所述控制模块11，且基于NB-IoT协议与一外部设备建立通信连接，从而实现灯具与其他设备之间建立通信连接，组成物物相连的网络。具体而言，所述外部设备可通过所述NB-IoT通讯模块12将控制指令传输至所述控制模块11，所述控制模块11在接收到该控制指令后相应地控制所述光源驱动电路13，以驱动所述灯具的光源，从而实现通过所述外部设备控制灯具的功能。
所谓NB-IoT，其全称为Narrow Band Internet of Things，是一种基于蜂窝的窄带物联网，也是万物互联网络的一个非常重要的分支。NB-IoT支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，提高设备电池寿命，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
所述控制模块11，例如可以是MCU控制模块、也可以是DSP控制模块、Soc控制模块等等；所述外部设备，例如可以是云端服务器，也可以是其他的灯具，或者是笔记本电脑，智能手机等设备；所述光源驱动电路13，例如可以是用于驱动LED灯具的LED驱动电路，所述LED驱动电路可以是恒流驱动电路也可以是恒压驱动电路。
本发明提供的智能电源装置与传统的标准电源不同，传统的灯具是孤立的设备，其不属于某个万物互联网，也无法与其他设备进行通讯，也即无法通过灯具以外的设备控制灯具，从而导致其控制方式单一且缺乏灵活性。本发明提供的基于NB-IoT的智能电源装置，设有NB-IoT通讯模块，将灯具与云端服务器、外部传感器等设备之间建立通信连接，组成物物相连的网络，使灯具的控制更加灵活更加多样化。以公共设施灯中的路灯为例，路灯作为城市中密度大和分布广的设备，已不再是仅作为照明的公共设施，其已被装配各传感部件、通信部件、处理系统等以实现对其覆盖范围内的安防、信息收集、管理、信息发布以及其他基于该些数据、节点提供服务，而路灯之间组建无线通信网络则形成了智慧路灯系统。
此外，NB-IoT技术支持低功耗设备，所以基于NB-IoT通讯的灯具功耗更低且使用寿命更长。特别是对于大型的露天灯具而言，因露天场景中通常需要配备数量较多的灯具且每盏灯具自身的消耗功率较高，所以使用基于NB-IoT通讯的灯具更加节约能耗且使用寿命更长。再者，本发明提供的智能电源装置可直接用于更换原先路灯的标准电源，在无需拆除整个路灯的情况下就能容易地实现以旧换新，节约了大量的成本并提升了方便程度。
可选的，在一实施例中，所述控制模块11与多个传感器2建立通信连接。所述传感器2用于采集外部环境信息，举例来说，所述传感器2可以是采集光线亮度值的光线传感器，采集风力等级的风力传感器，采集环境的温度和湿度的的温湿度传感器，采集环境能见度等级的能见度传感器，感应红外线的红外传感器，或者采集空气PM2.5值的空气质量传感器等等。
所述控制模块11将采集到的外部环境信息通过所述NB-IoT通讯模块12传输至云端服务器3，所述云端服务器3根据外部环境信息发出相应的灯具控制指令至所述控制模块，所述控制模块根据控制指令控制所述光源驱动模块，以相应的控制所述灯具。在一具体的实施例中，以MCU控制模块、光线传感器为例、云端服务器和LED灯具为例：所述光线传感器采集环境的光亮度值信息并传输至所述MCU控制模块，所述MCU控制模块通过所述NB-IoT通讯模块12将环境光亮度值传输至云端服务器3；云端服务器3判断该环境光亮度值是否符合开灯要求，例如光亮度值低于最低阈值，则云端服务器3发送一开灯指令至所述MCU模块，所述MCU模块根据开灯指令发出相应的PWM信号，以控制所述光源驱动电路13，从而驱动LED灯具打开。
可选的，在一实施例中，所述控制模块11与传感器2之间可以是电性连接。以MCU控制模块为例，传感器采集到的外部环境信息，通过一AD转换将模拟量转换为数字量，通过一串行通信接口传输至MCU模块。需要说明的是，所述控制模块11与传感器2可以是分离的两个部件，也可集成于同一芯片上，本发明对此不做限定。可选的，在另一实施例中，所述传感器2带有NB-IoT通讯功能，所述控制模块11与传感器2之间通过所述NB-IoT通讯模块12建立通信连接。
所述智能电源装置1还包括整流模块14和控制模块驱动电路15。所述整流模块14的输入端连接外部的交流电源AC，将交流电源AC整流为直流电源并输出。所述整流模块14的输出端分别连接控制模块驱动电路15和光源驱动电路13，以分别为所述控制模块11、与所述控制模块11相连的传感器2、及灯具光源4提供直流电源。所述控制模块驱动电路15用于将接收到的直流电压转换成所述控制模块11的工作电压，从而驱动所述控制模块11工作；以一工作电压为3.3V的控制模块为例，若所述整理模块输出的电压为直流电压12V，则所述控制模块驱动电路15需将接收到的12V直流电压转换成3.3V直流电压才能驱动所述控制模块11工作。
可选的，在一实施例中，所述智能电源装置1包括电网参数检测模块16。所述电网参数检测模块16用于采集电网的参数并传输至所述控制模块11，所述电网参数例如可以是电网的电压值、电流值等等。所述控制模块11在接收到电网参数后，根据电网参数计算和统计相应的能耗值。通常传统的标准电源装置无法直观展现能耗值，本发明提供的智能电源装置可以自动计算并统计能耗值，非常便于用户直观观察和统计，减少了用户的工作量方便用户使用。
本发明还提供一种基于NB-IoT的灯具控制方法，应用于控制模块。所述控制模块，例如可以是MCU控制模块、也可以是DSP控制模块、Soc控制模块等等。所述方法包括：
S201：接收来自传感器的外部环境信息；
所述外部环境信息，例如可以是外部环境的光亮度值、温湿度信息、能见度等级、风力等级、或者PM2.5值等信息。所述传感器，例如可以是光线传感器、温湿度传感器、风力传感器、或者环境质量传感器等等。
S202：将所述外部环境信息通过NB-IoT通讯模块传输至外部设备；
所述外部设备，例如可以是云云端服务器，也可以是其他的灯具，或者是笔记本电脑，智能手机等设备。所述外部设备用于接收所述外部环境信息，据以发出控制指令至所述控制模块。
S203：接收来自所述外部设备的控制指令；
所述控制模块接收所述外部设备的控制指令后，发出相应的PWM信号控制光源驱动电路，
S204：根据所述控制指令控制光源驱动电路，以控制所述灯具的光源；
所述控制模块接收到来自外部设备的控制指令后，发出相应的PWM信号，以控制所述光源驱动电路，从而驱动LED灯具打开。
综上所述，本发明提供的智能电源装置带有NB-IoT通讯模块，将灯具与云端服务器、外部传感器等设备之间建立通信连接，组成物物相连的网络，使灯具的控制更加灵活且多样化。此外，因NB-IoT技术支持低功耗设备，所以基于NB-IoT通讯的灯具功耗更低且使用寿命更长。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种基于NB-IoT的智能电源装置，其特征在于，用于灯具，其包括：
光源驱动电路，用于驱动所述灯具的光源；
控制模块，电性连接并控制所述光源驱动电路；
NB-IoT通讯模块，电性连接所述控制模块且基于NB-IoT协议与一外部设备建立通信连接。
2.根据权利要求1所述的智能电源装置，其特征在于，所述外部设备为一云端服务器。
3.根据权利要求1或2所述的智能电源装置，其特征在于，所述控制模块通信连接多个传感器以采集外部环境信息，且将所述外部环境信息通过所述NB-IoT通讯模块传输至所述外部设备，以供所述外部设备处理和分析所述外部环境信息。
4.根据权利要求3所述的智能电源装置，其特征在于，所述控制模块与所述多个传感器电性连接。
5.根据权利要求3所述的智能电源装置，其特征在于，所述传感器包括光线传感器、风力传感器、温湿度传感器、能见度传感器、及红外传感器中的任意一种或多种组合。
6.根据权利要求1所述的智能电源装置，其特征在于，所述灯具为LED灯具，所述控制模块输出PWM信号控制所述光源驱动电路。
7.根据权利要求1所述的智能电源装置，其特征在于，包括：
控制模块驱动电路，用于驱动所述控制模块；
整流模块，其输入端连接外部交流电源，其输出端电性连接所述控制模块驱动电路和光源驱动电路，以分别为所述控制模块和灯具光源提供电源。
8.根据权利要求7所述的智能电源装置，其特征在于，包括：
电网参数检测模块，其输入端电性连接所述整流模块以采集电网参数，其输出端电性连接所述控制模块，以供所述控制模块根据所述电网参数计算并统计能耗。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的智能电源装置，其特征在于，所述控制模块为MCU模块。
10.一种灯具，其特征在于，包括如权利要求1～8中任一项所述的智能电源装置。
11.一种基于NB-IoT的灯具控制方法，其特征在于，应用于控制模块，所述方法包括：
接收来自传感器的外部环境信息；
将所述外部环境信息通过NB-IoT通讯模块传输至外部设备；
接收来自所述外部设备的控制指令；
根据所述控制指令控制光源驱动电路，以控制所述灯具的光源。
12.根据权利要求11所述的灯具控制方法，其特征在于，所述外部设备为一云端服务器。
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