CN110248449A - 基于NB-IoT通信方式的户外照明控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于NB‑IoT通信方式的户外照明控制系统,用于控制照明终端,包括监控中心、服务器数据库、云平台、无线远程通信单元、智能网关、NB‑IoT网络和环境参数采集单元,服务器数据库和云平台分别连接监控中心,照明终端上设有智能网关,无线远程通信单元设于智能网关上;智能网关与云平台或服务器数据库进行双向通信;监控中心选择系统工作模式后发送指令至智能网关并响应,智能网关将控制指令发送给各个照明终端。本发明采用NB‑IoT技术可单独管理每一盏路灯,断网也能使路灯正常工作,分布式控制路灯,可掌握每一盏路灯的工作状况、安装位置、功耗情况、自动报警等信息,节省人力成本,提高了管理效率。

Description

基于NB-IoT通信方式的户外照明控制系统
技术领域
本发明涉及智能照明控制技术领域,尤其涉及一种基于NB-IoT通信方式的户外照明控制系统。
背景技术
随着社会经济的发展,城市路灯照明系统已经成为展示城市魅力的窗口,路灯照明系统在带来方便和美观的同时,也遇到了诸多问题,目前各大城市路灯的利用率不高,电能浪费严重。同时近年来各类工业污染事件不断发生,雾霾天气现象增多,对于雾霾导致的城市能见度低,现有城市照明系统并没有对其做出响应。因此市政部门需要一种效率高、能耗低的智能路灯控制系统。城市中的每个路灯,都应实现自动化的单灯控制,具备依环境自动调光、遥控开关、参数监测、故障监测等功能。通过智能路灯系统可以实现对单灯的远程控制、实时监控、数据收集、自动调光、人工调光、灯具保护、动态节电等功能,进而节约城市路灯的综合用电量,节省人力物力,降低维护成本。传统的路灯管理系统一般采用集中控制的方式,在一定范围内配备网关,再利用ZigBee、PLC、433MHz等通信方式连接路灯,网关通过GPRS传输到云端,专利CN106231753A公开了一种智能节能路灯控制系统,包括路灯控制中心服务器,路灯控制中心服务器通信连接有智能网关,智能网管通讯连接有若干路灯控制终端;智能网关包括供电电源、处理器以及与处理器信号连接的GPRS通讯模块、Wi-Fi通讯模块、ZigBee通讯模块;其中一部分路灯控制终端连接有GPRS无线收发模块,其中一部分路灯控制终端连接有Wi-Fi无线收发模块,其中一部分路灯控制终端连接有ZigBee无线收发模块。类似方案中一旦网关出现问题或断网,路灯将不受控制,这将严重影响城市照明效果。
基于蜂窝的窄带物联网(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。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷,本发明所要解决的技术问题是提供一种基于NB-IoT通信方式的户外照明控制系统,以解决现有技术中的缺陷,本发明的技术方案如下:
提供一种基于NB-IoT通信方式的户外照明控制系统,用于控制照明终端,其特征在于,包括监控中心、服务器数据库、云平台、无线远程通信单元、智能网关、NB-IoT网络和环境参数采集单元,所述服务器数据库和所述云平台分别连接所述监控中心,照明终端上设有所述智能网关,所述无线远程通信单元设于所述智能网关上;所述智能网关利用所述无线远程通信单元通过所述NB-IoT网络与所述云平台或所述服务器数据库进行双向通信;所述监控中心发送指令至所述智能网关,同时通过所述环境参数采集单元采集到的数据对照明终端的状态进行响应,所述智能网关将控制指令通过所述NB-IoT网络发送给各个照明终端;所述无线远程通信单元为NB-IoT通信模块。
进一步地,上述基于NB-IoT通信方式的户外照明控制系统,所述监控中心选择系统工作模式后发送指令至所述智能网关。
进一步地,上述基于NB-IoT通信方式的户外照明控制系统,所述系统工作模式包括自动控制模式和实时控制模式,在实时控制模式下所述智能网关按照指令控制照明终端,在自动控制模式下所述智能网关按照预先设定好的控制策略控制照明终端。
进一步地,上述基于NB-IoT通信方式的户外照明控制系统,在所述智能网关将数据上传至所述云平台之前先判断是否为海量数据,若不是海量数据则由所述智能网关进行边缘计算。
进一步地,上述基于NB-IoT通信方式的户外照明控制系统,所述边缘计算依次包括数据缓冲、Sobel边缘检测处理、边缘数据存储和计算。
进一步地,上述基于NB-IoT通信方式的户外照明控制系统,所述环境参数采集单元由多组传感器组成,负责采集周围包括温湿度、光照、雾霾在内的环境参数。
与现有技术相比,本发明的有益效果体现在:
采用NB-IoT技术可单独管理每一盏路灯,即使断网也能使路灯正常工作,对路灯进行分布式控制,可掌握每一盏路灯的工作状况、安装位置、功耗情况、自动报警等信息,不仅节省人力成本,而且提高了管理效率;数据的集中存储和统计使定量掌握城市照明管理动态信息成为现实,直接帮助管理者更加切合实际地进行决策,这种进步所带来的间接经济效益更加巨大和持久。
附图说明
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明,以充分地了解本发明的目的、特征和效果:
图1是本发明的结构示意框图。
具体实施方式
以下将以图示揭露本发明的实施方式。
如图1所示,本发明基于NB-IoT通信方式的户外照明控制系统用于控制照明终端0,包括监控中心1、服务器数据库2、云平台3、无线远程通信单元、智能网关、NB-IoT网络和环境参数采集单元4,服务器数据库2和云平台3分别连接监控中心1,照明终端0上设有智能网关,无线远程通信单元设于智能网关上。智能网关利用无线远程通信单元通过NB-IoT网络与云平台3或服务器数据库2进行双向通信。NB-IoT网络包括NB-IoT基站5,基站距离照明终端的最佳距离在10公里左右。NB-IoT通信方式使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式,与现有网络共存。
监控中心1发送指令至智能网关,同时通过环境参数采集单元4采集到的数据对照明终端0的状态进行响应,智能网关将控制指令通过NB-IoT网络发送给各个照明终端0。本案中的无线远程通信单元为NB-IoT通信模块。智能网关负责分析、执行监控中心的命令,根据既定的程序自动控制路灯,负责将传感器采集到的数据传送至云端。智能网关作为监测中心的终端,每根路灯要配备一个智能网关,可以实现点对点单灯控制,不会出现由于某盏灯故障导致其他灯控出现问题的状况。
优选技术方案中,监控中心1选择系统工作模式后发送指令至智能网关,此处的系统工作模式包括自动控制模式和实时控制模式,在实时控制模式下所述智能网关按照指令控制照明终端,在自动控制模式下所述智能网关按照预先设定好的控制策略控制照明终端。
在智能网关将数据上传至云平台3之前先判断是否为海量数据,若不是海量数据则由智能网关进行边缘计算,如此使得部分数据可以在网关中进行,减轻云端负载。边缘计算依次包括数据缓冲、Sobel边缘检测处理、边缘数据存储和计算。边缘检测是为了将其周围像素灰度有阶跃变化的像素检测出来,这些像素组成的集合就是该图像的边缘。比较常用的边缘检测方法就是考察每个像素在某个领域内灰度的变化,然后利用边缘临近一阶或二阶方向导数变化规律检测边缘,即边缘检测局部算法。Sobel边缘检测主要的方法就是将图像的每一个点都用Sobel算子做卷积:一个用来检测垂直边缘,一个用来检测水平边缘,而最后两个卷积的最大值将作为该点的输出,即检测后的灰度。
环境参数采集单元4由多组传感器组成,负责采集周围包括温湿度、光照、雾霾在内的环境参数,将采集的数据通过智能网关处理并通过NB-IoT上传至云端及服务器数据库进行计算。
本发明采用NB-IoT技术可单独管理每一盏路灯,即使断网也能使路灯正常工作,对路灯进行分布式控制,可掌握每一盏路灯的工作状况、安装位置、功耗情况、自动报警等信息,不仅节省人力成本,而且提高了管理效率;数据的集中存储和统计使定量掌握城市照明管理动态信息成为现实,直接帮助管理者更加切合实际地进行决策,这种进步所带来的间接经济效益更加巨大和持久。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例,应当理解本发明并非局限于本文所揭露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述发明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于NB-IoT通信方式的户外照明控制系统,用于控制照明终端,其特征在于,包括监控中心、服务器数据库、云平台、无线远程通信单元、智能网关、NB-IoT网络和环境参数采集单元,所述服务器数据库和所述云平台分别连接所述监控中心,照明终端上设有所述智能网关,所述无线远程通信单元设于所述智能网关上;所述智能网关利用所述无线远程通信单元通过所述NB-IoT网络与所述云平台或所述服务器数据库进行双向通信;所述监控中心发送指令至所述智能网关,同时通过所述环境参数采集单元采集到的数据对照明终端的状态进行响应,所述智能网关将控制指令通过所述NB-IoT网络发送给各个照明终端;所述无线远程通信单元为NB-IoT通信模块。
2.根据权利要求1所述基于NB-IoT通信方式的户外照明控制系统,其特征在于,所述监控中心选择系统工作模式后发送指令至所述智能网关。
3.根据权利要求2所述基于NB-IoT通信方式的户外照明控制系统,其特征在于,所述系统工作模式包括自动控制模式和实时控制模式,在实时控制模式下所述智能网关按照指令控制照明终端,在自动控制模式下所述智能网关按照预先设定好的控制策略控制照明终端。
4.根据权利要求1所述基于NB-IoT通信方式的户外照明控制系统,其特征在于,在所述智能网关将数据上传至所述云平台之前先判断是否为海量数据,若不是海量数据则由所述智能网关进行边缘计算。
5.根据权利要求4所述基于NB-IoT通信方式的户外照明控制系统,其特征在于,所述边缘计算依次包括数据缓冲、Sobel边缘检测处理、边缘数据存储和计算。
6.根据权利要求1所述基于NB-IoT通信方式的户外照明控制系统,其特征在于,所述环境参数采集单元由多组传感器组成,负责采集周围包括温湿度、光照、雾霾在内的环境参数。
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