物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。近年来随着社会的发展，建设智慧城市已成为时代发展的必然趋势。在城市化进程不断加快的过程中，城市已经被赋予了前所未有的经济、政治和技术的权利，并被无可避免地推到了世界舞台的中心，发挥着主导作用。
在人工智能技术内核的支持下，智慧城市可将百万级的服务器连成一台超级计算，可以对整个城市进行全局的实时分析，自动调配公共资源。其实，简单的来说就是利用人工智能技术形成以数据为驱动的城市决策机制，根据实时数据调控配置公共资源。
所以，智慧城市不仅给我们带来快捷，同时还能够给我们带来清洁能源，即进行低碳模式生活，还可对城市资源进行能源管理，即所谓的智能能源+大数据驱动下的能效管理。
在国内，目前最严重的是污染，水污染、土壤污染、空气污染。而在智慧城市平台的建设基础上，城市资源不仅可以得到关键变量的参数化建模、仿真和控制，更重要的是它还能够将一个区域作为一个系统进行参数化建模和仿真，通过数据的检测、分析、反馈形成一个闭环系统，从宏观的整体来把握城市资源信息的控制和管理。
尤其是在人工智能迅速发展的当下，通过物联网、云计算等移动通信网络技术将最新的高科技产品嵌入到智慧城市里面，不断丰富城市科技内容。使原有的城市环境在新的技术基础上，不断改善环境污染、交通堵塞、能源紧缺、住房不足、失业、疾病等带来的不足。
智慧城市是一种循环再生的新型城市，它作为一种战略被提出至今，除了能够实现对城市核心系统的感知及互联互通，它还可以为现代化城市带来更高层次的智能化演变，带动更深入的群众体验及参与度，它是努力推进知识社会，面向下一代的创新突破，是构建创新20时代的城市新形态，更是解决当下城市、农村发展的关键所在。
随着经济和 社会 的发展，城市公共照明已经成为城市现代化水平的重要标志之一，城市照明设施规模日益增大，用电量节节攀升， 社会 各方对城市公共照明的要求和希望越来越高。而目前国内城市照明的监控和管理方式相对简单、粗放，服务质量和节能水平有待提高，难以满足现代化城市照明的需要，主要表现在以下几个方面：
监控管理方式相对粗放。传统“三遥”系统只能实现回路级别的采集和控制，对单灯运行情况无法实时、准确监控，不能实现智能化监控和精细化管理；部分城市仍停留在“时控”时代，缺少基本的信息化管理手段。
运行维护效率低、成本高。现有的照明设施故障发现机制主要采用人工巡查模式，工作量巨大，需要投入大量的人力物力，并且还可能留有盲区，运维效率低、成本高，难以实现主动服务、保障服务质量。
照明能耗偏大。缺少灵活有效的节能控制手段，过度照明和照明不足的矛盾难以调和，无法实现按需照明，从而在保障照明质量的前提下有效降低照明能耗设施安全难以保障。缺少实时监管措施，设施被盗时有发生，给照明管理部门造成直接的经济损失，严重影响城市照明的正常运行，同时带来安全隐患。
1 设计与实现
本系统由3大部分组成：NB-IoT通信模块、云端控制系统、手机端APP。
图1
11 NB-IoT通信模块
基于高通MDM9206平台高性能、低功耗的CAT-M1/CAT-NB1/GSM三模无线通信模块，支持全球各主流定位系统GNSS，不仅支持当前运营商的主流物联网频段，对未来可能会部署的频段也最大可能性的支持 ，其尺寸仅 为 225mm265mm27mm，能最大限度地满足终端设备对小尺寸模块产品的需求，
通过该模块实现路灯信息传输、调光、降功率、按需开关灯等管理方式，减少过度照明节约电能，真正实现节能、环保、安全、舒适的照明，减少对大气的污染，建设资源节约型、环境友好型 社会 。
12 云端控制中心
是根据路灯管控开发的一款远程 *** 作与监控管理平台，方便了管理人员的管理与维护。通过灯联网集中监控管理平台可以远程控制每一个回路的开、关状态，也可以实时监测每个设备的当前信息，并根据采集到的参数的情况，实时判断线路情况，给用户直观的解析。系统同时还具备短消息报警和声音报警的功能。
13 手机端APP
一种基于智能手机APP应用的城市路灯控制方法，包括将智能手机APP应用与路灯管理系统相关联，形成APP调节城市路灯的架构，构建智能手机 APP 节点，每个 APP 节点代表一个APP 注册用户；当用户登录 APP 应用时，APP 应用将包含用户地理位置、行进方式的 APP 应用信息传送到路灯管理系统；路灯管理系统根据APP应用信息，查询用户所属路段的路灯实时状态，并对路灯进行调节控制。采用NB-IoT物联网概念，通过手机 APP 应用按照用户实际需求开启路灯、调节路灯亮度，合理分配路灯照明资源，降低了路灯能耗、节约了路灯使用成本。
2 测试与分析
硬件调试：分为电源电路、通信链路、LED驱动电路调试。
21 电源电路
图2 电源电路
图 2 中，EUP3420 是一款恒定频率，采用电流模脉宽调制（PWM）架构的降压型变换器。芯片集成了主开关和同步整流开关，可以获得更高的效率。本系统采取5V适配器输入，转化给NB-IoT无线通讯模块VBAT网络33V供电。
C1000：适配器的输入端，用万用表或者示波器测试该点电压是否为5V。
L1000：开关电源 buck 电感输出端，用万用表或者示波器测试该点电压是否为33V，通过调整R1000和R1007阻值调整VBAT输出的大小。
22 通信链路
NB-IoT模块上电后sim卡状态测试。
图3 NB-IoT模块Sim卡状态查询
23 LED驱动电路
图4 LED驱动电路
上图中，三极管驱动电路由Q11、R128、D30、J26（焊接LED模组）组成，NB-IoT通信模块通过GPIO口控制三极管的基集，使三极管Q11工作在开关状态，实现对LED的开断。
3 软件测试
安卓手机端可以控制指定路灯的亮与灭以及全开全灭。
图5 手机控制端界面
PC端实现对各个端口的控制。
图6 云端控制端界面
4 控制系统特性
41 管道NB-IoT设计
一是广覆盖：NB-IoT 覆盖能力强，在同样的频段下，NB-IoT 比现有的网络增益 20dB，覆盖面积扩大 100 倍。它不仅可以满足广覆盖需求，对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。因此不只是道路照明，在室内、工业照明领域的应用前景也十分广阔。
二是强链接：在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构。这将意味着，基于 NB-IoT 通信技术的照明控制系统，将能够管控更多的终端设备，满足未来智慧城市中大量设备联网需求。
三是低功耗：低功耗特性是智慧照明应用一项重要指标，NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用，因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小，终端模块的待机时间可长达10年，特别适用于智能家居的应用。
四是低成本：低速率、低功耗、低带宽同样给 NB-IoT 芯片以及模块带来低成本优势。单个接连模块预期价格不超过 5美元，最终低至 1 美元，这对降低智慧照明应用的成本起到关键性作用。
42 云端智能管理
采用单灯控制技术，构建路灯物联网，精准控制每一盏路灯，在保证照明需求的前提下，根据季节、路段、天气、特殊场合等条件设定路灯运行方案，真正实现“按需照明”，深化节能减排。因本项目范围内 LED 路灯电源不具备调光接口，单灯节能方式采用开关灯控制方式。
通过单灯“在线巡测”，及时发现路灯故障并在地图上进行精准定位，转变“人工巡检、热线报修”的传统运维方式，实现定向运维、主动服务，减轻劳动强度，提高路灯运维效率，降低运维成本。
43 客户端APP
智慧公共照明管理平台具有全面和优化的路灯智能控制功能，为路灯管理人员提供更高效的管理和维护手段，主要体现为：实时监控：可以对任意一盏、一路或任意自定义组的路灯进行开关灯、调光。同时支持多终端，支持基于 Android *** 作系统的移动终端远程控制，可采用平板电脑、手机等终端下发开关灯、调光等控制命令等。
5 应用前景分析
对于 NB-IoT 产业的发展，中国移动、中国联通、中国电信三大运营商皆就NB-IOT发布了各自的发展计划。工信部也发文要求加快 NB-IoT 在国内落地，到今年年底建成基站规模 40万个，到 2020 年建成基站规模 150 万个。中国 NB-IoT 产业加速布局，将是全球 NB-IoT 产业领跑者。目前在上海、广州、江
门、鹰潭、长沙落地了NB-IoT智慧路灯项目，实现了到处开花、处处结果。
6 结束语
城市智慧照明是智慧能源的开端，以 NB-IoT 新一代通信技术为支撑，实现整个城市一张网，对城市道路每盏灯实现全面的感知、智能的控制、广泛的交互和深度的融合，在满足市民正常照明需求的前提下，通过智能调光、降功率、按需开关灯等管理方式，减少过度照明，电能节约率可达30% 60%，真正实现节能减排，减少对大气的污染，建设资源节约型、环境友好型 社会 。同时通过对城市照明设施实现精细化管理，通过对城市道路每个灯具的运行状态进行准确分析和故障报警，并根据故障等级启动相应的处置流程，将被动巡检改为定点维护，反应更加敏捷处置效率更高，将使城市的灯光管理水平与现代化的大都市相适应，提高亮灯率，减少各种故障，合理照明，美化照明，安全照明，营造出现代城市科学和艺术完美结合的照明效果，树立和提升城市的品牌形象。
智慧社区系统包含智能家居控制、安防监控、公共设施管理、信息发布等多个子系统，需要物联网三层架构来实现其物联网功能。物联网三层架构包括：边缘层、云平台层和应用层。
1 边缘层：物联网智慧社区系统的设备和传感器属于边缘层。例如，智能门锁、可控灯光、温湿度传感器等。这些设备采集数据，通过网络与云平台层进行通信。边缘层的主要作用是收集和传输数据。
2 云平台层：物联网智慧社区系统的云平台层，由云服务和大数据中心构成。云服务主要负责设备管理、数据存储和分析，大数据中心主要负责数据挖掘和分析。云平台层处理收集到的数据，将数据处理后传递到应用层。
3 应用层：物联网智慧社区系统的应用层，是用户与系统交互的地方，包括小区业主App、社区管理员后台系统等。应用层将从云平台层获取的数据进行展示并实现相关功能，如远程 *** 控家居设备、公共设施管理、社区信息发布等。
因此，智慧社区系统利用物联网三层架构可以实现设备的互联互通和数据的实时收集。这些数据可以通过云平台层进行监控和分析，从而提供更加智能、安全、便捷、高效的社区服务。
物联网应用技术可以从事智能家居、智能交通、智慧城市等领域的相关工作。如下：
1传感器与控制技术
利用传感器和控制技术，实现对各种设备、机器、设施等物品的智能化管理，比如利用温湿度传感器实现空气质量监测，通过控制系统对建筑物进行智能节能调控等。
2数据分析与人工智能
大量数据由物联网设备生成并共享，需要进行数据采集、清洗、加工、分析，以支撑相关决策和预测，同时通过使用机器学习和人工智能算法，实现更加高效的处理和优化。
3云计算、边缘计算与网络安全
物联网设备需要长期稳定地运行，而物联网应用技术的发展使得海量数据和传感器信号需要处理和存储，使用云计算和边缘计算技术可以降低硬件成本和提升系统安全性，同时应用网络安全技术提升数据安全防护。
4智能家居与智慧城市
通过将家居设备联网，如智能冰箱、智能灯和智能门锁等，实现自动化监测和控制，提高家居生活的舒适性和安全性。智慧城市则是整合多种应用场景，涉及交通、能源、安防等，以提高城市规划与管理效率。
5物联网开发与工程
物联网应用技术需要多种软硬件集成和开发，例如通信协议开发、微控制器编程、网络系统配置等，开发人员需有较强的技能和专业知识，以支撑物联网应用系统的开发和部署。
综上所述，物联网应用技术涉及的领域十分广泛，开展的工作也十分多样化，需要有广泛的知识背景和实践经验，才能满足这个领域的需求。不仅如此，随着5G和边缘计算技术的发展，物联网应用技术的前景也越来越广阔，将对未来社会的数字化转型和智能化的发展产生重要作用。
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