CN109413823A - 一种基于NB-IoT的远程路灯控制方法及系统 - Google Patents

一种基于NB-IoT的远程路灯控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于NB‑IoT的远程路灯控制方法，涉及物联网领域，包括：首先，获取第一路灯所在路段的地面上所设置的第一照度采集阵列组所采集的照度信息；然后，判断各个第一照度传感器的照度值是否与各自相应的基准照度值相匹配；然后，响应于各个第一照度传感器的照度值与相对应的基准照度值相匹配，根据位置关系、照度值，求解第一照度阵列组的照度等效均值；然后，将照度等效均值发送至后台服务器；最后，接收后台服务器的控制指令，调节第一路灯的输出功率。同时，本发明还公开一种基于NB‑IoT的远程路灯控制系统。本发明能够根据实际照明情况进行灯光照度调节，能够实现不同时刻、不同环境的灯光能够协调、稳定，提高路灯控制的智能化。

Description

一种基于NB-IoT的远程路灯控制方法及系统
技术领域
本发明涉及物联网领域，特别涉及一种基于NB-IoT的远程路灯控制方法及系统。
背景技术
窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。
NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
光照传感器是一种传感器，光照强度，简称照度，工作原理是将光照强度值转为电压值，主要用于农业林业温室大棚培育等。
在现有技术中，路灯的照度或亮度一般是恒定的，其不足之处在于：路灯的照明亮度跟实际场景无关，对于一天中不同的环境亮度下，所采用的照明功率相同，而使得实际场景的亮度不一致，或存在环境照明条件较好时，浪费路灯电量，而照明条件不好时，不能达到照明需求。而随着NB-IoT的发展，为万物互联提供了硬件条件，使得远程路灯控制能够较好地实现。
发明内容
有鉴于现有技术的一部分缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于NB-IoT的远程路灯控制方法，旨在解决现有技术中路灯远程控制不能根据实际照明情况进行灯光照度调节的技术问题；基于本发明远程路灯的控制能够实现不同时刻、不同环境的灯光能够协调、稳定。
为实现上述目的，在本发明的第一方面提供一种基于NB-IoT的远程路灯控制方法，其特征在于，所述方法应用于路灯的远程控制，所述路灯与NB-IoT基站通讯连接，所述NB-IoT基站与后台服务器通信连接；所述方法包括：
响应于第一路灯处于开启状态，获取所述第一路灯所在路段的地面上所设置的第一照度采集阵列组所采集的照度信息；所述第一照度采集阵列组由沿所述路段而间隔排列的第一照度传感器构成，所述照度信息包括各个所述第一照度传感器所获取的照度值Φi，所述i为所述第一照度传感器在所述第一照度阵列组中的编号，所述i满足：i＝1,2,...,N，所述N为所述第一照度阵列组中的所述第一照度传感器的总数量；
判断各个所述第一照度传感器的所述照度值Φi是否与各自相应的基准照度值Φbase_i相匹配；若至少一所述照度值与相对应的所述基准照度值Φbase_i不匹配，则向所述后台服务器发送第一提醒信息；所述第一提醒信息用于指出所述照度值与所述基准照度值Φbase_i不匹配；
响应于各个所述第一照度传感器的所述照度值Φi与相对应的所述基准照度值Φbase_i相匹配，获取所述第一照度采集阵列组与所述第一路灯的位置关系，根据所述位置关系、所述照度值Φi，求解所述第一照度阵列组的照度等效均值所述位置关系包括所述第一光源发出的光线与所述第一照度传感器的照度采集面之间的第一照射夹角θi；所述照度等效均值满足：
将所述照度等效均值发送至所述后台服务器；
接收所述后台服务器的控制指令，调节所述第一路灯的输出功率；所述控制指令是所述后台服务器根据所述照度等效均值而设置的。
在该技术方案中，通过第一照度采集阵列组上的第一照度传感器获得道路沿线的路面照度信息，对于照度不匹配的情况进行上报后台服务器，对于照度匹配的路面获得其照度等效均值，并发送给后台服务器以便获得控制指令，最后通过控制指令对路灯的输出功率进行调节，实现路面照度的控制；采用该技术方案，能够根据实际照明情况进行灯光照度调节，能够实现不同时刻、不同环境的灯光能够协调、稳定，提高路灯控制的智能化。同时，在该技术方案中，照度等效均值满足：该公式充分考虑到，由于路灯本身的光源辐照度分布并非均匀而设置基准照度值，该基准照度值与路灯的光源辐照度分布相关；例如，典型的LED光源为朗伯体分布，则该基准照度值服从朗伯体分布；同时，该公式也充分考虑到，由于第一照度传感器的照度采集面并非一定是面向路灯设置，而是存在夹角θi，该技术方案中通过系数对各个照度值Φi进行校正，使得所求得的照度等效均值更接近实际情况，提高照度等效均值的求解精度。
在一具体实施方式中，所述控制指令是由操作人员在所述后台服务器的输入面板直接输入。
基于此，后台服务器的管理人员能够自主地控制路灯亮度。
在一具体实施方式中，所述控制指令是由所述后台服务器生成；
所述后台服务器获取所述照度等效均值所述后台服务器获取所述第一路灯的当前控制功率Wnow，所述后台服务器获取所述第一路灯的目标控制照度Φgoal；其中，所述目标控制照度Φgoal为预设值，所述当前控制功率Wnow已记录于所述后台服务器的存储模块中；
所述后台服务器根据所述照度等效均值所述第一路灯的所述当前控制功率Wnow以及所述目标控制照度Φgoal，求解实现所述目标控制照度Φgoal的目标控制功率Wgoal；所述目标控制功率满足：所述控制指令包括所述目标控制功率Wgoal。
基于此，后台服务器能够自动化地控制第一路灯的照度，实现基于NB-IoT的远程路灯控制的智能化。同时，在该技术方案中，通过有效实现目标控制功率Wgoal的求解，实现较为精确的路灯照度控制。
在一具体实施方式中，所述方法还包括：对所述后台服务器的所述控制指令和/或所述第一路灯的所述输出功率进行记录并存储。
在该技术方案中，通过对相关数据进行记录和存储，便于查阅与统计。
为解决现有技术的一部分缺陷，在本发明的另一方面提供一种基于NB-IoT的远程路灯控制系统，所述系统包括路灯节点、NB-IoT基站以及后台服务器；所述路灯节点与所述NB-IoT基站通讯连接，所述NB-IoT基站与后台服务器通信连接；所述路灯节点包括：
照度信息采集模块，用于响应于第一路灯处于开启状态，获取所述第一路灯所在路段的地面上所设置的第一照度采集阵列组所采集的照度信息；所述第一照度采集阵列组由沿所述路段而间隔排列的第一照度传感器构成，所述照度信息包括各个所述第一照度传感器所获取的照度值Φi，所述i为所述第一照度传感器在所述第一照度阵列组中的编号，所述i满足：i＝1,2,...,N，所述N为所述第一照度阵列组中的所述第一照度传感器的总数量；
照度匹配验证模块，用于判断各个所述第一照度传感器的所述照度值Φi是否与各自相应的基准照度值Φbase_i相匹配，若至少一所述照度值与相对应的所述基准照度值Φbase_i不匹配，则向所述后台服务器发送第一提醒信息；所述第一提醒信息用于指出所述照度值与所述基准照度值Φbase_i不匹配；
照度等效均值求解模块，用于响应于各个所述第一照度传感器的所述照度值Φi与相对应的所述基准照度值Φbase_i相匹配，获取所述第一照度采集阵列组与所述第一路灯的位置关系，根据所述位置关系、所述照度值Φi，求解所述第一照度阵列组的照度等效均值所述位置关系包括所述第一光源发出的光线与所述第一照度传感器的照度采集面之间的第一照射夹角θi；所述照度等效均值满足：
照度均值上传模块，用于将所述照度等效均值发送至所述后台服务器；
路灯功率调节模块，用于接收所述后台服务器的控制指令，调节所述第一路灯的输出功率；所述控制指令是所述后台服务器根据所述照度等效均值而设置的。
在一具体实施方式中，所述控制指令是由操作人员在所述后台服务器的输入面板直接输入。
在一具体实施方式中，所述控制指令是由所述后台服务器生成；所述后台服务器包括：
基础数据获取模块，用于获取所述照度等效均值获取所述第一路灯的当前控制功率Wnow，获取所述第一路灯的目标控制照度Φgoal；其中，所述目标控制照度Φgoal为预设值，所述当前控制功率Wnow已记录于所述后台服务器的存储模块中；
目标功率求解模块，用于根据所述照度等效均值所述第一路灯的所述当前控制功率Wnow以及所述目标控制照度Φgoal，求解实现所述目标控制照度Φgoal的目标控制功率Wgoal；所述目标控制功率满足：所述控制指令包括所述目标控制功率Wgoal。
在一具体实施方式中，所述路灯节点，还包括数据存储与记录模块，用于对所述后台服务器的所述控制指令和/或所述第一路灯的所述输出功率进行记录并存储。
本发明的有益效果是：1)、本发明通过第一照度采集阵列组上的第一照度传感器获得道路沿线的路面照度信息，对于照度不匹配的情况进行上报后台服务器，对于照度匹配的路面获得其照度等效均值，并发送给后台服务器以便获得控制指令，最后通过控制指令对路灯的输出功率进行调节，实现路面照度的控制。2)、采用本发明公开的技术方案，能够根据实际照明情况进行灯光照度调节，能够实现不同时刻、不同环境的灯光能够协调、稳定，提高路灯控制的智能化。3)、在本发明中，照度等效均值满足：该公式充分考虑到，由于路灯本身的光源辐照度分布并非均匀而设置基准照度值，该基准照度值与路灯的光源辐照度分布相关；同时，该公式也充分考虑到，由于第一照度传感器的照度采集面并非一定是面向路灯设置，而是存在夹角θi，该技术方案中通过系数对各个照度值Φi进行校正，使得所求得的照度等效均值更接近实际情况，提高照度等效均值的求解精度。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式提供的一种基于NB-IoT的远程路灯控制方法的流程示意图；
图2是本发明一具体实施方式提供的一种基于NB-IoT的远程路灯控制系统的系统框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1-2所示，在本发明第一实施例中，提供一种基于NB-IoT的远程路灯控制方法，其特征在于，所述方法应用于路灯的远程控制，所述路灯与NB-IoT基站通讯连接，所述NB-IoT基站与后台服务器通信连接；所述方法包括：
响应于第一路灯处于开启状态，获取所述第一路灯所在路段的地面上所设置的第一照度采集阵列组所采集的照度信息；所述第一照度采集阵列组由沿所述路段而间隔排列的第一照度传感器构成，所述照度信息包括各个所述第一照度传感器所获取的照度值Φi，所述i为所述第一照度传感器在所述第一照度阵列组中的编号，所述i满足：i＝1,2,...,N，所述N为所述第一照度阵列组中的所述第一照度传感器的总数量；
判断各个所述第一照度传感器的所述照度值Φi是否与各自相应的基准照度值Φbase_i相匹配；若至少一所述照度值与相对应的所述基准照度值Φbase_i不匹配，则向所述后台服务器发送第一提醒信息；所述第一提醒信息用于指出所述照度值与所述基准照度值Φbase_i不匹配；
响应于各个所述第一照度传感器的所述照度值Φi与相对应的所述基准照度值Φbase_i相匹配，获取所述第一照度采集阵列组与所述第一路灯的位置关系，根据所述位置关系、所述照度值Φi，求解所述第一照度阵列组的照度等效均值所述位置关系包括所述第一光源发出的光线与所述第一照度传感器的照度采集面之间的第一照射夹角θi；所述照度等效均值满足：
值得一提的是，在实际场景中，越靠近路灯的路面亮度越高，越远离路灯的路面越暗，并且由于路灯的间隔排布，使得路面呈现由暗到明，并又由明到暗的变化。在本实施例中，照度等效均值是一个路灯所辖路面沿线上的这些照度传感器的等效均值。
将所述照度等效均值发送至所述后台服务器；
接收所述后台服务器的控制指令，调节所述第一路灯的输出功率；所述控制指令是所述后台服务器根据所述照度等效均值而设置的。
可选的，在一实施例中，所述控制指令是由操作人员在所述后台服务器的输入面板直接输入。
优选的，在本实施例中，所述控制指令是由所述后台服务器生成；
在本实施例中，所述后台服务器获取所述照度等效均值所述后台服务器获取所述第一路灯的当前控制功率Wnow，所述后台服务器获取所述第一路灯的目标控制照度Φgoal；其中，所述目标控制照度Φgoal为预设值，所述当前控制功率Wnow已记录于所述后台服务器的存储模块中；
所述后台服务器根据所述照度等效均值所述第一路灯的所述当前控制功率Wnow以及所述目标控制照度Φgoal，求解实现所述目标控制照度Φgoal的目标控制功率Wgoal；所述目标控制功率满足：所述控制指令包括所述目标控制功率Wgoal。
在本实施例中，所述方法还包括：对所述后台服务器的所述控制指令和/或所述第一路灯的所述输出功率进行记录并存储。
如图1-2所示，在本发明第二实施例中，提供一种基于NB-IoT的远程路灯控制系统，所述系统包括路灯节点、NB-IoT基站以及后台服务器；所述路灯节点与所述NB-IoT基站通讯连接，所述NB-IoT基站与后台服务器通信连接；所述路灯节点包括：
照度信息采集模块，用于响应于第一路灯处于开启状态，获取所述第一路灯所在路段的地面上所设置的第一照度采集阵列组所采集的照度信息；所述第一照度采集阵列组由沿所述路段而间隔排列的第一照度传感器构成，所述照度信息包括各个所述第一照度传感器所获取的照度值Φi，所述i为所述第一照度传感器在所述第一照度阵列组中的编号，所述i满足：i＝1,2,...,N，所述N为所述第一照度阵列组中的所述第一照度传感器的总数量；
照度匹配验证模块，用于判断各个所述第一照度传感器的所述照度值Φi是否与各自相应的基准照度值Φbase_i相匹配，若至少一所述照度值与相对应的所述基准照度值Φbase_i不匹配，则向所述后台服务器发送第一提醒信息；所述第一提醒信息用于指出所述照度值与所述基准照度值Φbase_i不匹配；
照度等效均值求解模块，用于响应于各个所述第一照度传感器的所述照度值Φi与相对应的所述基准照度值Φbase_i相匹配，获取所述第一照度采集阵列组与所述第一路灯的位置关系，根据所述位置关系、所述照度值Φi，求解所述第一照度阵列组的照度等效均值所述位置关系包括所述第一光源发出的光线与所述第一照度传感器的照度采集面之间的第一照射夹角θi；所述照度等效均值满足：
值得一提的是，在实际场景中，越靠近路灯的路面亮度越高，越远离路灯的路面越暗，并且由于路灯的间隔排布，使得路面呈现由暗到明，并又由明到暗的变化。在本实施例中，照度等效均值是一个路灯所辖路面沿线上的这些照度传感器的等效均值。
照度均值上传模块，用于将所述照度等效均值发送至所述后台服务器；
路灯功率调节模块，用于接收所述后台服务器的控制指令，调节所述第一路灯的输出功率；所述控制指令是所述后台服务器根据所述照度等效均值而设置的。
可选的，在一具体实施例中，所述控制指令是由操作人员在所述后台服务器的输入面板直接输入。
优选的，在本实施例中，所述控制指令是由所述后台服务器生成；所述后台服务器包括：
基础数据获取模块，用于获取所述照度等效均值获取所述第一路灯的当前控制功率Wnow，获取所述第一路灯的目标控制照度Φgoal；其中，所述目标控制照度Φgoal为预设值，所述当前控制功率Wnow已记录于所述后台服务器的存储模块中；
目标功率求解模块，用于根据所述照度等效均值所述第一路灯的所述当前控制功率Wnow以及所述目标控制照度Φgoal，求解实现所述目标控制照度Φgoal的目标控制功率Wgoal；所述目标控制功率满足：所述控制指令包括所述目标控制功率Wgoal。
在本实施例中，所述路灯节点，还包括数据存储与记录模块，用于对所述后台服务器的所述控制指令和/或所述第一路灯的所述输出功率进行记录并存储。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于NB-IoT的远程路灯控制方法，其特征在于，所述方法应用于路灯的远程控制，所述路灯与NB-IoT基站通讯连接，所述NB-IoT基站与后台服务器通信连接；所述方法包括：
响应于第一路灯处于开启状态，获取所述第一路灯所在路段的地面上所设置的第一照度采集阵列组所采集的照度信息；所述第一照度采集阵列组由沿所述路段而间隔排列的第一照度传感器构成，所述照度信息包括各个所述第一照度传感器所获取的照度值Φi，所述i为所述第一照度传感器在所述第一照度阵列组中的编号，所述i满足：i＝1,2,...,N，所述N为所述第一照度阵列组中的所述第一照度传感器的总数量；
判断各个所述第一照度传感器的所述照度值Φi是否与各自相应的基准照度值Φbase_i相匹配；若至少一所述照度值与相对应的所述基准照度值Φbase_i不匹配，则向所述后台服务器发送第一提醒信息；所述第一提醒信息用于指出所述照度值与所述基准照度值Φbase_i不匹配；
响应于各个所述第一照度传感器的所述照度值Φi与相对应的所述基准照度值Φbase_i相匹配，获取所述第一照度采集阵列组与所述第一路灯的位置关系，根据所述位置关系、所述照度值Φi，求解所述第一照度阵列组的照度等效均值所述位置关系包括所述第一光源发出的光线与所述第一照度传感器的照度采集面之间的第一照射夹角θi；所述照度等效均值满足：
将所述照度等效均值发送至所述后台服务器；
接收所述后台服务器的控制指令，调节所述第一路灯的输出功率；所述控制指令是所述后台服务器根据所述照度等效均值而设置的。
2.如权利要求1所述的一种基于NB-IoT的远程路灯控制方法，其特征在于，所述控制指令是由操作人员在所述后台服务器的输入面板直接输入。
3.如权利要求1所述的一种基于NB-IoT的远程路灯控制方法，其特征在于，所述控制指令是由所述后台服务器生成；
所述后台服务器获取所述照度等效均值所述后台服务器获取所述第一路灯的当前控制功率Wnow，所述后台服务器获取所述第一路灯的目标控制照度Φgoal；其中，所述目标控制照度Φgoal为预设值，所述当前控制功率Wnow已记录于所述后台服务器的存储模块中；
所述后台服务器根据所述照度等效均值所述第一路灯的所述当前控制功率Wnow以及所述目标控制照度Φgoal，求解实现所述目标控制照度Φgoal的目标控制功率Wgoal；所述目标控制功率满足：所述控制指令包括所述目标控制功率Wgoal。
4.如权利要求1所述的一种基于NB-IoT的远程路灯控制方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述后台服务器的所述控制指令和/或所述第一路灯的所述输出功率进行记录并存储。
5.一种基于NB-IoT的远程路灯控制系统，其特征在于：所述系统包括路灯节点、NB-IoT基站以及后台服务器；所述路灯节点与所述NB-IoT基站通讯连接，所述NB-IoT基站与后台服务器通信连接；所述路灯节点包括：
照度信息采集模块，用于响应于第一路灯处于开启状态，获取所述第一路灯所在路段的地面上所设置的第一照度采集阵列组所采集的照度信息；所述第一照度采集阵列组由沿所述路段而间隔排列的第一照度传感器构成，所述照度信息包括各个所述第一照度传感器所获取的照度值Φi，所述i为所述第一照度传感器在所述第一照度阵列组中的编号，所述i满足：i＝1,2,...,N，所述N为所述第一照度阵列组中的所述第一照度传感器的总数量；
照度匹配验证模块，用于判断各个所述第一照度传感器的所述照度值Φi是否与各自相应的基准照度值Φbase_i相匹配，若至少一所述照度值与相对应的所述基准照度值Φbase_i不匹配，则向所述后台服务器发送第一提醒信息；所述第一提醒信息用于指出所述照度值与所述基准照度值Φbase_i不匹配；
照度等效均值求解模块，用于响应于各个所述第一照度传感器的所述照度值Φi与相对应的所述基准照度值Φbase_i相匹配，获取所述第一照度采集阵列组与所述第一路灯的位置关系，根据所述位置关系、所述照度值Φi，求解所述第一照度阵列组的照度等效均值所述位置关系包括所述第一光源发出的光线与所述第一照度传感器的照度采集面之间的第一照射夹角θi；所述照度等效均值满足：
照度均值上传模块，用于将所述照度等效均值发送至所述后台服务器；
路灯功率调节模块，用于接收所述后台服务器的控制指令，调节所述第一路灯的输出功率；所述控制指令是所述后台服务器根据所述照度等效均值而设置的。
6.如权利要求5所述的一种基于NB-IoT的远程路灯控制系统，其特征在于，所述控制指令是由操作人员在所述后台服务器的输入面板直接输入。
7.如权利要求5所述的一种基于NB-IoT的远程路灯控制系统，其特征在于，所述控制指令是由所述后台服务器生成；所述后台服务器包括：
基础数据获取模块，用于获取所述照度等效均值获取所述第一路灯的当前控制功率Wnow，获取所述第一路灯的目标控制照度Φgoal；其中，所述目标控制照度Φgoal为预设值，所述当前控制功率Wnow已记录于所述后台服务器的存储模块中；
目标功率求解模块，用于根据所述照度等效均值所述第一路灯的所述当前控制功率Wnow以及所述目标控制照度Φgoal，求解实现所述目标控制照度Φgoal的目标控制功率Wgoal；所述目标控制功率满足：所述控制指令包括所述目标控制功率Wgoal。
8.如权利要求5所述的一种基于NB-IoT的远程路灯控制系统，其特征在于，所述路灯节点，还包括数据存储与记录模块，用于对所述后台服务器的所述控制指令和/或所述第一路灯的所述输出功率进行记录并存储。
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