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[2019参赛作品] 【脑洞大赛】基于NB-IoT的智慧路灯监控系统(项目简介)

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本帖最后由 不脱发的程序猿 于 2019-6-30 14:30 编辑

项目背景
    每当夜幕降临,城市中各种各样、色彩缤纷的路灯亮起,为城市披上了一层绚丽的外衣。但在这绚丽的外表下则隐藏着巨大缺点:
    1)能源浪费:由于城市的夜晚进入后半夜后,人们已经开始休息,街上人流量开始减少,有些地段在特殊时段根本不需要过多的路灯照明,导致能源浪费,增加了不必要的成本;
    2)维护困难:由于使用人工巡检,需要大量人力,而路灯数量庞大,路灯实时状态不能及时获取,导致路灯故障维护、排查效率极低。
截图201906181358006233.png
需求分析
    路灯管理平台的建设,是智慧城市的一个重要组成部分,不仅能够实现城市及市政服务能力提升,也是智慧城市的一个重要入口,可促进智慧市政智慧城市在城市照明业务方面的落地。以往在路灯管理上存在着很多问题,例如路灯开关、巡查、维护基本靠人力,重点地段晚上需要派人巡视,以保证设备的齐备率;路灯发生故障时,检修人员无法确定路灯精确位置;管理人员对路灯无法进行分时段控制、无法监控路灯整体状态;路灯保持常亮状态效率低、不节能。针对以上问题,本系统设计的智慧路灯监控系统拥有以下功能:
    1)路灯节点支持自定义控制方式,可支持自定义时间控制策略和多样化控制(两侧路灯全亮、全关、隔杆高亮等)两种方式。
    2)根据所在环境光照强度,自动调节路灯亮度。
    3)路灯故障自动报警,精确定位,可从手机APP、微信小程序和Web平台可视化监控路灯信息,随时可调取任何一处路灯信息。
    4)记录路灯节点工作记录、电压、电流和电能消耗,实现统计分析和历史查询。
总之,基于NB-IoT技术的城市道路智慧路灯监控系统有着广阔的前景和宽广的需求。
功能设计
    基于NB-IoT技术的城市道路智慧路灯监控系统,在每个照明节点上安装一个集成了NB-IoT模组的单灯控制器,单灯控制器再经运营商的网络,与路灯控制平台实现双向通信,路灯控制平台直接对每个灯进行控制,包括开关灯控制、光照检测、自动调节明暗、电耗分析等操作。智慧路灯实物图如下所示:
1.png
    与传统两跳方案不同,基于NB-IoT技术的解决方案不需要网关,每个NB-IoT路灯控制器直接接入运营商的NB-IoT网络,即可与控制平台通信,如下图所示。
截图201906181357435496.png
    基于NB-IoT技术的城市道路智能路灯监控系统包括感知层、网络层和应用层。
    感知层由单独的路灯控制模块和NB-IoT终端构成。道路上的每个路灯都安装1个路灯控制模块,路灯控制模块管理路灯的开关、负责数据信息的采集和监控路灯的运行状态,它通过NB-IoT网络与NB-IoT终端进行无线通信;NB-IoT终端将路灯控制模块采集的数据信息上传到NB-IoT基站,将应用层中的手机或监控中心的管理命令下达到路灯控制模块,对感知层的路灯进行管理和监控。网路层由NB-IoT基站和Internet网络构成。Internet网络主要应用4GLTE平台,将感知层的数据信息实时地传送到应用层,同时将应用层的控制命令传送到感知层。智能路灯监控系统网络架构如下图所示。
截图201906181402325231.png
    本系统设计方案具有以下优势:
    1)  对路灯的控制上,采用分时段的4种控制策略,可以实现分时间段控制道路两侧路灯全亮模式、自动调整模式(根据环境光照强弱或电压电流阈值)、隔杆亮灯模式和深夜模式,在满足照度需求的情况下,实现对电能的节省。
       2)   通信方式所采用的是中国电信的NB-IoT网络,拓扑简单、部署成本低,NB-IoT采用DRX模式,实现终端的实时在线,这种通信方式更适合静止的和低移动性且需要下发指令的场景。
       3)  利用GIS/GPS组合地理信息管理系统,可以在手机APP、微信小程序PC应用和Web平台界面上直观定位每个路灯的位置,便于维修人员确定故障路灯地址、及时维修。
       4)  高精度数据采集与通信技术,可采集路灯节点工作状态、电压、电流功率、功率因数、耗电量、产生二氧化碳、频率、环境光照度和路灯状态数据,数据精度达到小数点后两位。
     【脑洞大赛】基于NB-IoT的智慧路灯监控系统(设备选型及部署):http://mc.dfrobot.com.cn/thread-289962-1-1.html#pid412676

gada888  版主

发表于 2019-6-20 15:43:01

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