CN212013112U - 一种基于LoRa无线通信的照明控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请适用于智慧路灯技术领域，提供一种基于LoRa无线通信的照明控制系统，包括：操作终端；主控服务器，与所述操作终端连接，所述主控服务器还连接有数据存储装置，所述数据存储装置中存储有气象数据库和/或通行信息数据库；照明灯节点，通过LoRa网关与所述主控服务器连接；其中所述LoRa网关为至少一个，至少一个所述LoRa网关上分别连接有N个所述照明灯节点，N为大于零的整数；每一所述LoRa网关均连接至所述主控服务器。该方案实现智能调光，可以极大地提高能源使用效率和减少使用成本，提升照明效果。

Description

一种基于LoRa无线通信的照明控制系统

技术领域

本申请属于智慧路灯技术领域，尤其涉及一种基于LoRa无线通信的照明控制系统。

背景技术

灯具的照明，例如路灯、隧道灯、大楼照明灯等，是人们日常生活中必不可少的公共设施。据了解，当前我国照明灯的照明耗电量约占总量的15％。面对供电的紧张局面，传统的LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯的节能已经不能满足大范围节电和管理的需求，而人工控制、路灯巡查等同时也是一项需要耗费大量人力物力的工作，现有的照明灯的节能方案在节能方面存在不足，能源损耗率较高，且照明灯的管理手段缺乏时效性及便捷度。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于LoRa无线通信的照明控制系统，以解决现有技术中现有的照明灯的节能方案在节能方面存在不足，能源损耗率较高，且照明灯的管理手段缺乏时效性及便捷度的问题。

本申请实施例提供了一种基于长距离LoRa无线通信的照明控制系统，包括：

操作终端；

主控服务器，与所述操作终端连接，所述主控服务器还连接有数据存储装置，所述数据存储装置中存储有气象数据库和/或通行信息数据库；

照明灯节点，通过LoRa网关与所述主控服务器连接；其中所述LoRa网关为至少一个，至少一个所述LoRa网关上分别连接有N个所述照明灯节点，N为大于零的整数；每一所述LoRa网关均连接至所述主控服务器。

可选地，所述照明灯节点中包括：控制器、调光电源及照明灯；

所述控制器与所述LoRa网关无线连接，所述控制器连接至所述调光电源，所述调光电源的输出端连接至所述照明灯。

可选地，所述控制器及所述调光电源均与交流电源的输出端连接。

可选地，所述控制器包括：

LoRa无线通信模组、与LoRa无线通信模组连接的处理器模组及与所述处理器模组连接的功率控制模组；

其中，所述控制器通过所述LoRa无线通信模组与所述LoRa网关无线连接；所述控制器通过所述功率控制模组与交流电源连接；所述控制器通过所述处理器模组与所述调光电源连接。

可选地，该照明控制系统还包括：环境照度采集装置；

所述环境照度采集装置设置于所述照明灯节点中，通过所述照明灯节点经由所述LoRa网关连接至所述主控服务器；或者，所述环境照度采集装置为独立于所述照明灯节点设置，所述环境照度采集装置连接至所述LoRa网关。

可选地，当所述环境照度采集装置设置于所述照明灯节点中时，所述环境照度采集装置设置于所述照明灯上，且所述环境照度采集装置连接至所述控制器。

可选地，所述操作终端具有显示屏，所述显示屏中显示有照明灯地图的图形用户界面，其中，所述照明灯地图为内嵌可视化图形用户界面的地图，所述图形用户界面中显示有每个所述照明灯节点的设置位置。

可选地，所述数据存储装置位于云端服务器上。

可选地，所述N个照明灯节点设置于目标区域中的预设位置上。

可选地，所述主控服务器与所述LoRa网关之间为4G或5G通信连接，所述LoRa网关采用LoRa无线通信连接至所述照明灯节点。

由上可见，该基于LoRa无线通信的照明控制系统中，通过操作终端、主控服务器及LoRa网关之间的配合，负责管理一个区域下的所有照明灯节点，实现对远端设置的不同照明灯节点的控制，能够结合数据存储装置中存储的气象数据库和/或通行信息数据库，通过各种外部信息或其结合实现对照明灯的照明时段、照明亮度的调节，实现智能调光，可以极大地提高能源使用效率和减少使用成本，提升照明效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种基于LoRa无线通信的照明控制系统的结构框图；

图2是本申请实施例提供的照明灯节点中的线路图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参见图1，图1是本申请实施例提供的一种基于LoRa无线通信的照明控制系统的结构框图。如图1所示，一种基于LoRa无线通信的照明控制系统，包括：

操作终端；

主控服务器，与所述操作终端连接，所述主控服务器还连接有数据存储装置，所述数据存储装置中存储有气象数据库和/或通行信息数据库；

照明灯节点，通过LoRa网关与所述主控服务器连接；

其中，所述LoRa网关为至少一个，至少一个所述LoRa网关上分别连接有N个所述照明灯节点，N为大于零的整数；每一所述LoRa网关均连接至所述主控服务器。操作终端具体为上位机，具体是电脑等具有人机交互功能的计算机设备或手机等移动通信设备。照明系统管理部门可以通过上位机远程控制照明灯节点中灯的开关状态。

主控服务器，连接至操作终端及数据存储装置，以实现对数据存储装置中所存储的气象数据、通行信息数据的获取，同时可以实现对操作终端中所输入指令的响应及信息向操作终端的输出。其中，数据存储装置位于云端服务器上。

气象数据库中的气象数据可以是事先基于N个照明灯节点所处区域中的气象信息(例如为季节信息、天气信息)的大数据信息确定好的，或者为对N个照明灯节点所处区域中的气象条件的实时获取；通行信息数据库中的通行数据可以是事先基于N个照明灯节点所处区域中的通行信息(例如为车流量、行人通行量等信息)的大数据信息确定好的，或者为对N个照明灯节点所处区域中的气象条件的实时获取。其中，通行信息数据库中区域通行信息的获取，可以是通过视频监测对通行状况进行实时的数据采集来实现。

其中，所述主控服务器与所述LoRa网关之间为4G或5G通信连接，所述LoRa网关采用LoRa(Long Range，长距离)无线通信连接至所述照明灯节点。实现主控服务器与照明灯节点之间的通信连接。

该LoRa无线通信连接可以实现LoRa网关与照明灯节点之间低功耗、远距离的局域网无线传输。

进一步地，该照明控制系统还包括：环境照度采集装置；

所述环境照度采集装置设置于所述照明灯节点中，通过所述照明灯节点经由所述LoRa网关连接至所述主控服务器；或者，所述环境照度采集装置为独立于所述照明灯节点设置，所述环境照度采集装置连接至所述LoRa网关。

环境照度采集装置实现对N个照明灯节点所处区域中的照度信息的采集，环境照度采集装置为至少一组(图1中未示出)。具体地，该环境照度采集装置可以是设置于照明灯节点上，通过照明灯节点与LoRa网关之间的无线通信将采集到的环境照度信息经网关传输至主控服务器，实现主控服务器对目标区域中环境照度信息的获取，或者，该环境照度采集装置为独立于所述照明灯节点设置，可以直接连接至LoRa网关，通过LoRa网关直接将采集到的环境照度信息传输至主控服务器，实现主控服务器对目标区域中环境照度的采集。

其中，N个照明灯节点设置在目标区域中的预设位置上，具体可以是某一范围内的路灯、隧道灯，或者是小区或大楼的照明灯。其中，照明灯节点可以是设置的LoRa云控的智慧照明灯，采用基于LoRa无线通信云控的智慧路灯不但在光效、照明均匀度、显色性、使用寿命、光衰等方面的技术有大幅的提升，应用4G、5G通讯及LoRa技术实现远距离、精细无线智能控制路灯，让节能达到最佳效果，而且可以实现物联、数据采集及控制中心的反馈功能。对城市公共照明管理系统进行全面革新，实现路灯集中管控、运维信息化、照明智能化，是智慧城市建设的重要组成部分。

具体地，设置于操作终端中的客户端可以经主控服务器通过LoRa网关实现对远端设置的不同照明灯节点的控制。LoRa网关(也称集中器)处于主控服务器与照明灯节点之间，负责管理一个区域下的所有照明灯节点的LoRa单灯控制器，向上通过4G、5G网络通过主控服务器与操作终端(上位机)进行通信，向下通过LoRa无线传输与照明灯节点中的LoRa单灯控制器通信。操作终端采用操作系统的模式，可以内置多种应用程序，提供一整套丰富的软件功能，实现照明灯节点的智能照明控制，达到最佳照明管理效益和最大节能效果。

此外，主控服务器还可以通过LoRa网关实现对下面所连接的照明灯节点进行运行数据监控，例如可以实现对照明灯节点的耗电量、工作电流、工作电压等运行参数进行获取，并在出现异常时及时进行提前预警；由于LoRa网关与照明灯节点之间采用的是LoRa无线传输，因此还可以设置无线通信故障监控的功能，主控服务器可以通过LoRa网关获取与网关与照明灯节点间无线传输的信号干扰信息、灯故障信息，该信息通过LoRa网关上报至主控服务器，以使主控服务器能够对故障信息进行及时监控及发出警示。

在具体实现过程中，主控服务器可以通过环境照度采集装置采集环境照度，可以通过数据存储装置中存储的气象数据库和/或通行信息数据库，获取气象信息和/或区域通行信息，基于环境照度信息、区域气象信息、区域通行信息，实现对区域中至少一个LoRa网关所连接的至少一个照明灯节点进行有效的亮度调节。可以设置一个照明灯的基础控制模式，该基础控制模式中设置有照明时段及照明亮度，可以设置与环境照度信息、区域气象信息、区域通行信息对应的调节控制模式，该些调节控制模式中可以设置照明灯的节能亮度，通过在不同模式之间的切换，调节相关照明灯节点的光源照度，实现对区域中照明灯节点的有效实时的节能控制。该照明控制系统中还可以设置手动控制模式，通过用户在操作终端中的指令手动输入实现对照明灯节点的照明控制，例如控制目标区域中所设置的照明灯节点的统一开启或关闭，或者设置某一个或某一组的照明灯节点的照明亮度发生改变等等；用户还可以在手动照明控制完成后，触发重新执行基础照明控制模式或重新执行调节控制模式等，实现不同模式之间的切换，满足各种照明控制需求。

该基于LoRa无线通信的照明控制系统中，通过操作终端、主控服务器、LoRa网关之间的配合，负责管理一个区域下的所有照明灯节点，实现对远端设置的不同照明灯节点的控制，能够结合数据存储装置中存储的气象数据库和/或通行信息数据库，通过各种外部信息或其结合实现对照明灯的照明时段、照明亮度的调节，实现智能调光，可以极大地提高能源使用效率和减少使用成本，延长照明灯使用寿命且降低维护成本，提升照明效果。

其中，可选地，结合图2所示，所述照明灯节点中包括：控制器、调光电源及照明灯；所述控制器与所述LoRa网关无线连接，所述控制器连接至所述调光电源，所述调光电源的输出端连接至所述照明灯。

其中，该照明灯具体可以是LED灯。

该控制器可选为一个照明灯节点中的单灯控制器，实现对每一盏LED灯进行控制，它使用LoRa技术，具有远距离、低功耗、多节点的特性，采用电力计量专用芯片，可靠性高。同时具有异常开/关灯、灯具故障、通信失败等报警功能，还有程控PWM(Pulse widthmodulation，脉冲宽度调制)调光输出，从而达到网络化、精细化和实时化的智能控制。

进一步地，可选地，其中，所述控制器及所述调光电源均与交流电源的输出端连接。通过一个交流电源实现对照明灯节点中控制器及调光电源的供电。

进一步地，作为一可选的实施方式，其中该控制器包括：LoRa无线通信模组、与LoRa无线通信模组连接的处理器模组及与所述处理器模组连接的功率控制模组。

其中，照明灯节点中的所述控制器通过所述LoRa无线通信模组与所述LoRa网关无线连接；所述控制器通过所述功率控制模组与所述交流电源连接；所述控制器通过所述处理器模组与所述调光电源连接。其中，处理器模组例如为中央处理器CPU或者微控制单元MCU，其可以实现PWM控制，该处理器模组中可以内置PWM调光功能，通过PWM控制接口对任何LED路灯进行调光，可即时通过上位机发送指令给照明灯节点中的控制器，调节任意单个或单组路灯明亮状态；也可以使用调光时间表，根据一天中不同时间段的公共交通状况进行预先编程自动调光，智能调光不仅极大地提高能源使用效率和减少使用成本，同时能有效降低路灯光衰，延长寿命而降低维护成本。

具体地，本申请实施例中基于LoRa无线通信的照明控制系统的整体架构为：上位机(操作终端)，连接主控服务器，形成上层控制端，并连接至LoRa网关；LoRa网关下面连接的有若干个路灯节点，通过路灯节点控制器中的LoRa无线通信模组实现与上层控制端之间的指令的交互。

其中，LED照明灯可选为采用原装进口芯片，光效高、寿命长。还可以照明灯上设置压铸成形的铝合金散热结构，具有高效导热功能，IP67(Ingress Protection 67，防护等级67)的防水防尘设计可用于任何恶劣的户外道路，可以设计均匀低眩光的光学设计，为道路驾驶员和行人提供舒适的照明体验。

通过PWM控制接口对任何LED路灯进行调光，可即时通过上位机发送指令给照明灯节点中的控制器，调节任意单个或单组路灯明亮状态；也可以使用调光时间表，根据一天中不同时间段的公共交通状况进行预先编程自动调光，智能调光不仅极大地提高能源使用效率和减少使用成本，同时能有效降低路灯光衰，延长寿命而降低维护成本。

进一步地，关于环境照度采集装置的设置方式，当该环境照度采集装置设置于所述照明灯节点中时，所述环境照度采集装置设置于照明灯节点中的照明灯上，环境照度采集装置连接至所述控制器。该设置能够实现环境照度采集装置通过所述控制器经由所述LoRa网关连接至所述主控服务器。

可以通过在照明灯节点上设置环境照度采集装置，实时感应当前照明灯节点周围的环境照度，依据不同照明灯节点的环境照度，实现有针对性地对不同照明灯节点中照明灯进行亮度调节。

例如，在发生恶劣天气时，可以实时采集该恶劣天气下的照明灯节点周围的环境照度数据，通过LoRa网关上传至主控服务器和操作终端侧，以实现照明灯控制模式的智能切换，调节相关节点光源照度，实现最佳的照明视觉及道路安全效果；或者，当某一照明灯节点旁边是一个广告屏幕，或者处于商场门口附近，则环境亮度受旁边物体影响较大，则实现对该照明灯亮度的有效调节。

具体地，该环境照度采集装置设置于所述照明灯上，具体设置于照明灯的灯头上，实现对环境照度的合理采集感应。

作为一可选的实施方式，其中，所述操作终端具有显示屏，所述显示屏中显示有照明灯地图的图形用户界面。

其中，所述照明灯地图为内嵌可视化图形用户界面的地图，所述图形用户界面中显示有每个所述照明灯节点的设置位置。

该操作终端上的显示屏可以让管理人员通过该操作终端实现随时访问系统，操作终端提供可视化图形用户界面，提供丰富的数字化信息管理和路灯控制功能，为智慧城市提供有力的支持。操作终端中的该图形用户界面中可清晰显示每个路灯的地理位置，极大地方便搜索路灯并进行精准管理控制。

还可以通过该操作终端远程即时监测路灯状态，包括电压，电流，功耗，网络状态，故障状态等信息，从大数据分析更有效地兼顾节能和照明效果，并自动记录路灯耗电量，为合同能源管理提供有效的数据支持。

进一步地，该基于LoRa无线通信的照明控制系统中，数据存储装置中还存储有故障数据库，实现对系统运行中故障报警日志的记录，方便大数据分析。

该基于LoRa无线通信的照明控制系统，可以提升管理人员对照明灯节点的管理能力，能有效准确的掌握灯具资产管理、远程实时管理和丰富的管理策略，达到提升管理能力的目的，且安装简单，维护便捷，产品体系结构清晰，巡检维护便捷。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于LoRa无线通信的照明控制系统，其特征在于，包括：

操作终端；

主控服务器，与所述操作终端连接，所述主控服务器还连接有数据存储装置，所述数据存储装置中存储有气象数据库和/或通行信息数据库；

照明灯节点，通过LoRa网关与所述主控服务器连接；其中所述LoRa网关为至少一个，至少一个所述LoRa网关上分别连接有N个所述照明灯节点，N为大于零的整数；每一所述LoRa网关均连接至所述主控服务器。

2.根据权利要求1所述的照明控制系统，其特征在于，所述照明灯节点中包括：控制器、调光电源及照明灯；

所述控制器与所述LoRa网关无线连接，所述控制器连接至所述调光电源，所述调光电源的输出端连接至所述照明灯。

3.根据权利要求2所述的照明控制系统，其特征在于，所述控制器及所述调光电源均与交流电源的输出端连接。

4.根据权利要求2所述的照明控制系统，其特征在于，所述控制器包括：

LoRa无线通信模组、与LoRa无线通信模组连接的处理器模组及与所述处理器模组连接的功率控制模组；

其中，所述控制器通过所述LoRa无线通信模组与所述LoRa网关无线连接；所述控制器通过所述功率控制模组与交流电源连接；所述控制器通过所述处理器模组与所述调光电源连接。

5.根据权利要求2所述的照明控制系统，其特征在于，还包括：环境照度采集装置；

所述环境照度采集装置设置于所述照明灯节点中，通过所述照明灯节点经由所述LoRa网关连接至所述主控服务器；或者，所述环境照度采集装置为独立于所述照明灯节点设置，所述环境照度采集装置连接至所述LoRa网关。

6.根据权利要求5所述的照明控制系统，其特征在于，当所述环境照度采集装置设置于所述照明灯节点中时，所述环境照度采集装置设置于所述照明灯上，且所述环境照度采集装置连接至所述控制器。

7.根据权利要求1所述的照明控制系统，其特征在于，所述操作终端具有显示屏，所述显示屏中显示有照明灯地图的图形用户界面，其中，所述照明灯地图为内嵌可视化图形用户界面的地图，所述图形用户界面中显示有每个所述照明灯节点的设置位置。

8.根据权利要求1所述的照明控制系统，其特征在于，所述数据存储装置位于云端服务器上。

9.根据权利要求1所述的照明控制系统，其特征在于，所述N个照明灯节点设置于目标区域中的预设位置上。

10.根据权利要求1所述的照明控制系统，其特征在于，所述主控服务器与所述LoRa网关之间为4G或5G通信连接，所述LoRa网关采用LoRa无线通信连接至所述照明灯节点。

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