CN212115751U - 一种基于NB-IoT技术的可靠单灯控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于路灯控制技术领域，尤其是一种基于NB‑IoT技术的可靠单灯控制器，针对现有的路灯控制方式复杂，不能时刻对路灯进行监控和单灯控制的问题，现提出如下方案，其包括感知层，感知层为单灯控制器，单灯控制器包括各类传感器、主控微处理器模块、NB‑IoT无线通信模块、输出控制模块、USIM身份识别模块、光源、驱动电源和脉冲调光模块，各类传感器、驱动电源、脉冲调光模块、输出控制模块均与主控微处理器模块连接，输出控制模块和脉冲调光模块均与光源连接，驱动电机与。本实用新型控制方式简单，可以时刻对路灯线路的电压信号、电流信号及工作功率、周边的温度、光照亮度及气象环境检测，可以实现精准的单灯控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及路灯控制技术领域，尤其涉及一种基于NB-IoT技术的可靠单灯控制器。
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，随着城市建设的快速发展，照明系统的规模也越来越大，常见的照明路灯成为主流，照明路灯在使用时经常出现故障，传统的人工巡查以及依靠投诉的路灯管理模式，已不能满足现在和今后城市照明建设和管理的需要，因此城市路灯管理迫切需要一套基于网络化的、智能化、精确化的单灯集中管控系统，为城市路灯的管理提供高效、准确的运维信息，通过提高照明路灯管理手段来有效保障城市的照明质量，降低城市光源污染，实现照明用电的科学管理和高效节电，原有的单灯监控产品的通信方式具有以下的缺陷：2G/3G/4G通讯方式(移动公网)的设备成本、运行资费成本高，无法满足大量终端应用要求，综合成本高。
现有的路灯控制方式复杂，不能时刻对路灯进行监控和单灯控制。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有的路灯控制方式复杂，不能时刻对路灯进行监控和单灯控制的缺点，而提出的一种基于NB-IoT技术的可靠单灯控制器。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种基于NB-IoT技术的可靠单灯控制器，包括感知层，感知层为单灯控制器，单灯控制器包括各类传感器、主控微处理器模块、NB-IoT无线通信模块、输出控制模块、USIM身份识别模块、光源、驱动电源和脉冲调光模块，各类传感器、驱动电源、脉冲调光模块、输出控制模块均与主控微处理器模块连接，输出控制模块和脉冲调光模块均与光源连接，驱动电机与脉冲调光模块连接，USIM身份识别模块与NB-IoT无线通信模块连接，NB-IoT无线通信模块上连接有基站，单灯控制器使用集成的各类传感器检测路灯线路的电压信号、电流信号及工作功率；检测路灯周边的温度、光照亮度及气象环境，然后将采集的数据在主控微处理器模块的控制下由NB-IoT模块经运营商网络发送至监控中心，监控中心管理平台分析数据，发送控制指令，路灯终端通过NB-IoT无线通信模块接收监控中心下发的指令，主控微处理器模块通过输出控制模块和脉冲调光模块对路灯进行开关控制和亮度调节。每一个单灯控制器都有唯一的USIM(universal subscriber identity module)身份识别模块，对应唯一的照明设备，监控中心根据USIM身份识别模块，识别每一盏路灯，从而实现精准的单灯控制。
优选的，所NB-IoT无线通信模块连接有路灯控制器，且NB-IoT无线通信模块安装在路灯控制器之内，NB-IoT无线通信模块外接有天线，使得路灯节点通过NB-IoT无线通信模块直接与监控中心服务器进行通信，便于实现对路灯的实时远程控制，可以选择三大电信运营商的NB-IoT网络，基于800MHz频段的电信NB-IoT网络，信号穿透力强，在覆盖方面具有较大优势，能满足城市路灯分布在角落等复杂环境下的覆盖需求。
优选的，所述主控微处理器模块为STMicroelectronics公司的STM32L431RCT6基本系列，工作频率高达80MHz，能运行在-40到85℃的温度范围内，低功耗、低成本且高可靠性。
优选的，所述NB-IoT无线通信模块包括NB-IoT模块和通信芯片，NB-IoT模块采用上海移远BC95，其尺寸为23.6mm×19.9mm×2.2mm，能满足系统小尺寸的需求，通信芯片采用的是华为海思Boudica120，支持3GPP Release13标准协议；相比较于GPRS，有20dB的信号增益，具有更广的覆盖；Boudica120支持IP/UDP/CoAP三种协议，Boudica120具有较高的集成度，内部集成了三个ARM内核，有着较强的处理能力，能够很好地完成无线网络的通信功能。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
(1)本方案单灯控制器使用集成的各类传感器检测路灯线路的电压信号、电流信号及工作功率检测；检测路灯周边的温度、光照亮度及气象环境；
(2)可以将采集的数据在主控微处理器模块的控制下由NB-IoT模块经运营商网络发送至监控中心，监控中心管理平台分析数据，发送控制指令，路灯终端通过NB-IoT无线通信模块接收监控中心下发的指令，主控微处理器模块通过输出控制模块和脉冲调光模块对路灯进行开关控制和亮度调节；每一个单灯控制器都有唯一的USIM身份识别模块，对应唯一的照明设备，监控中心根据USIM身份识别模块，识别每一盏路灯，从而实现精准的单灯控制。
本实用新型控制方式简单，可以时刻对路灯线路的电压信号、电流信号及工作功率、周边的温度、光照亮度及气象环境检测，可以实现精准的单灯控制。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种基于NB-IoT技术的可靠单灯控制器的框图；
图2为本实用新型提出的NB-IoT模块的最小电路图；
图3为本实用新型提出的基于NB-IoT技术的城市照明系统框图。
具体实施方式
下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，一种基于NB-IoT技术的可靠单灯控制器，包括感知层，感知层为单灯控制器，单灯控制器包括各类传感器、主控微处理器模块、NB-IoT无线通信模块、输出控制模块、USIM身份识别模块、光源、驱动电源和脉冲调光模块，各类传感器、驱动电源、脉冲调光模块、输出控制模块均与主控微处理器模块连接，输出控制模块和脉冲调光模块均与光源连接，驱动电机与脉冲调光模块连接，USIM身份识别模块与NB-IoT无线通信模块连接，NB-IoT无线通信模块上连接有基站，单灯控制器使用集成的各类传感器检测路灯线路的电压信号、电流信号及工作功率；检测路灯周边的温度、光照亮度及气象环境，然后将采集的数据在主控微处理器模块的控制下由NB-IoT模块经运营商网络发送至监控中心，监控中心管理平台分析数据，发送控制指令，路灯终端通过NB-IoT无线通信模块接收监控中心下发的指令，主控微处理器模块通过输出控制模块和脉冲调光模块对路灯进行开关控制和亮度调节。每一个单灯控制器都有唯一的USIM(universal subscriber identity module)身份识别模块，对应唯一的照明设备，监控中心根据USIM身份识别模块，识别每一盏路灯，从而实现精准的单灯控制。
本实施例中，NB-IoT无线通信模块连接有路灯控制器，且NB-IoT无线通信模块安装在路灯控制器之内，NB-IoT无线通信模块外接有天线，使得路灯节点通过NB-IoT无线通信模块直接与监控中心服务器进行通信，便于实现对路灯的实时远程控制，可以选择三大电信运营商的NB-IoT网络，基于800MHz频段的电信NB-IoT网络，信号穿透力强，在覆盖方面具有较大优势，能满足城市路灯分布在角落等复杂环境下的覆盖需求。
本实施例中，主控微处理器模块为STMicroelectronics公司的STM32L431RCT6基本系列，工作频率高达80MHz，能运行在-40到85℃的温度范围内，低功耗、低成本且高可靠性。
本实施例中，NB-IoT无线通信模块包括NB-IoT模块和通信芯片，NB-IoT模块采用上海移远BC95，其尺寸为23.6mm×19.9mm×2.2mm，能满足系统小尺寸的需求，通信芯片采用的是华为海思Boudica120，支持3GPP Release13标准协议；相比较于GPRS，有20dB的信号增益，具有更广的覆盖；Boudica120支持IP/UDP/CoAP三种协议，Boudica120具有较高的集成度，内部集成了三个ARM内核，有着较强的处理能力，能够很好地完成无线网络的通信功能。
参照图2，本实施例中，使用电磁干扰(Electromag-netic Interference，EMI)滤波电路去除电网上的谐波，抑制浪涌的侵入，保证控制电路的正常工作；通过计量芯片RN8302采集路灯的电流电压信号；使用四个精密电流互感器转换电流信号；使用三个微型电压互感器来隔离交流电压，通过微型电压互感器将电压信号转换成电流信号；使用电压钳位电路，保护路灯控制器不被电网的脉冲电压等损坏；选用双稳态继电器JE7对路灯负载开关控制，减少控制板因维持继电器常开或者常关状态的能耗；使用光敏电阻LXD3537采集环境光强度。此外，可扩展多种其它传感器监测路灯周围的环境信息，并将其反馈给监控中心，使监控中心可以跟据状态数据信息及时对周围环境状况进行有效监测和分析。
参照图3，本实施例中，基于NB-IoT技术的城市照明系统，包括感知层，通信传输层和应用层，其中感知层就是单灯控制系统，通过NB-IoT与基站通信，其主要功能是采集路灯的各类信息，发送信息和接收管理平台的控制命令，对单灯照明设施进行监测和控制，通信传输层由基站，核心网和物联网管理平台组成，工作在授权频谱下，利用NB-IoT广域低功耗的技术特点，保障数据的安全和接入方式的安全，应用层主要是监控中心，包括手机终端，PC终端和服务器，具备分析、汇总、存储数据以及发送控制命令等功能，管理员可以在PC终端通过Internet远程查询数据和控制管理，还可在手机终端通过APP管理软件实现随时随地的监测与管理
以上所述，仅为本实施例较佳的具体实施方式，但本实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实施例揭露的技术范围内，根据本实施例的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实施例的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种基于NB-IoT技术的可靠单灯控制器，包括感知层，感知层为单灯控制器，单灯控制器包括各类传感器、主控微处理器模块、NB-IoT无线通信模块、输出控制模块、USIM身份识别模块、光源、驱动电源和脉冲调光模块，其特征在于，各类传感器、驱动电源、脉冲调光模块、输出控制模块均与主控微处理器模块连接，输出控制模块和脉冲调光模块均与光源连接，驱动电机与脉冲调光模块连接，USIM身份识别模块与NB-IoT无线通信模块连接，NB-IoT无线通信模块上连接有基站。
2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT技术的可靠单灯控制器，其特征在于，所述NB-IoT无线通信模块连接有路灯控制器，且NB-IoT无线通信模块安装在路灯控制器之内，NB-IoT无线通信模块外接有天线。
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| CN115426630A (zh) * | 2022-11-04 | 2022-12-02 | 中通服建设有限公司 | 一种基于nb-iot的路灯监控系统 |
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