基于NB-IOT窄带物联网智能路灯云端控制系统的设计与实现

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。

如果不是亲耳聆听PTC全球CEO贺普曼（James Heppelmann）关于物联网将如何变革传统制造的演讲，我对一个革命性时代即将带来的颠覆性影响恐怕不可能有那么深切的感受。
6月的波士顿阳光明媚、气候宜人。这里既是美国文化的发源地之一，也是仅次于硅谷的东部创新中心。贺普曼的演讲正是2014年PTC全球用户大会（PTC Live Global 2014）开场。来自全球约2,000多名用户代表和媒体出席了此次大会。作为《福布斯》中文版的代表，我应邀参加。
自通讯技术诞生以来，全球1/3的人口通过电话、手机、互联网连接。2010年则被物联网发展的一个里程碑：物体的连接数量超过人的连接数量。更重要的是，这一物与物连接的趋势在加速发展，“万物互联”（Internet of Everything）似乎已经势不可挡。
据IDC预测，2016年，物联网产品及解决方案创造的市场价值将达到19万亿美元；麦肯锡则把物联网视为改变生活、商业和全球经济的12大颠覆性技术之一，2025年的市场规模预计达62万亿美元，是3D打印市场的10倍。
“物联网不同于传统意义上的互联网，” 贺普曼说，互联网强调‘人’的连接，而物联网强调的是‘物’，“万物互联的世界产生的变化就是创新的驱动力。”
在贺普曼看来，物联网时代之所以会到来，离不开三大因素的激励：
芯片的发展——摩尔定律使得芯片的计算速度在过去几十年间飞速发展；
通信的发展——各种通信技术让联结成为人们生活不可或缺的部分；
智能产品（也就是“物联网”中的“物”）的发展。
大约1年多前，贺普曼和全球知名的哈佛大学商学院教授迈克尔·波特（Michael EPorter）联合启动了一项关于物联网时代制造业、智能连接产品的研究。“我们的研究发现，智能连接产品的爆炸式增长将重新定义整个产业链条，并会对产业结构产生影响，也会改变竞争者参与竞争的战略，”贺普曼说，“这将是对所有人都产生巨大影响的大事，甚至这变化之快和颠覆性让人觉得有些可怕。”
“世界在变化，我们制造的产品在变化，产品产生价值的源泉也在变化，而且在转移。”贺普曼说。那么，物联网对传统制造业究竟会产生哪些彻底改变呢？贺普曼从三方面做了解析。
首先，原先硬件创造的价值正在被软件创造的价值所共享，与硬件相关联的软件创造的价值将超越以往任何时候。贺普曼以智能手机为例，说明了软件与硬件结合在产品销售中的作用越来越大。“我们很多制造业客户告诉我，他们的产品有几百万、甚至数千万行代码，他们也可以算得上软件公司了。”贺普曼说。
在中国制造业领域，这一趋势同样在发展。例如，风机制造商远景能源在几年前就已经把自己从传统风机制造商升级到了“智能风机制造商”，通过为风机增加传感器、编写软件代码，从而实现智能化控制和运营。
其次，联接让我们对智能硬件在软件方面的创新提供了新的选择，从而创造“新的智能”。云计算的颠覆性由此体现。在制造智能联接产品时，人们可以选择把大部分软件直接与硬件集成，这样可以得到更快的响应速度、较低的网络依赖程度和更高的安全性；也可以把所有的应用都放在云端，如此一来，硬件变成了终端接口，制造的复杂度会大大降低，而所有有价值的应用可以通过网络灵活配置，选择更广、更新更快，硬件的价值也会因此降低；当然，也可以二者结合，把部分核心功能做成嵌入式软件，而把一些应用放在云端。
第三，智能连接产品会带来商业模式的变化——从销售产品到销售服务。飞利浦照明的模式创新是一个典型案例，他们改变以往销售灯具的模式，与华盛顿地区的停车库签订为期10年的照明服务合同，并为这些车库安装LED灯。“LED灯是一次性投入较大的昂贵照明器材，但从节能和效率来说，优势明显。”贺普曼解释说。毋庸置疑，让客户一次性投入安装昂贵的LED灯的挑战很大。但飞利浦采取新服务模式，他们可以从每年节约出来的200万美元的能源开支中获得充足的利润。服务期间，飞利浦不仅需要提供高品质产品，还要持续做好服务——通过传感器、芯片让照明智能化，从而通过系统平台监控、运营和服务。从模式上来看，这是双赢的——用户得到他们需要的“舒适”，而制造和服务提供商取得了稳定而源源不断的利润。
那么，制造业企业应该让传统产品具备哪些“新能力”才能让它们具备智能连接产品的特性呢？贺普曼从4个方面进行了描述，分别是：监控能力、控制能力、优化能力和自动化能力。
激情澎湃的贺普曼曾经是一位工程师和创业者，在他的带领下，PTC从产品设计软件跨越到协同设计、产品生命周期管理、物联网平台等领域，近年来公司保持了持续增长态势，并且通过收、并购完善自己在制造业全生命周期软件工具和平台各环节的布局。贺普曼自己也是一位物联网体验的超级粉丝。演讲中，他现场演示通过网络远程控制自己房屋中的各种智能产品设备，让观众亲眼目睹了家中能源管理、娱乐系统、安全系统尽在一键掌握中的场景。
以上由物联传媒转载，如有侵权联系删除

现在智能产品不像以前那么少见了，市面上也有很多智能产品，其实我新家刚刚装修完的时候，对于家庭灯具的安装选择也烦恼了一阵子，在纠结是用智能灯具还是普通的灯具，后来听说朋友家早就安装的是智能灯，我就没有在犹豫了。现在我家安装的灯妈妈：tiebabaidu/>Internet of Lamp (IOL), “灯联网”顾名思义，就是将所有灯具进行联网，简单讲就是单灯联网。艾贝斯灯联网是物联网在照明行业的一个具体应用，是物联网的一个子集，它是物联网技术和市场高速发展的必然结果和趋势！艾贝斯灯联网 (Internet of Lamps)指的是将无处不在（Ubiquitous）的末端设备(智能灯具)，通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用灯联网平台的大集成（Grand Integration)，在内网（Intranet）、专网（Extranet）、和/或互联网（Internet）环境下，经过处理后，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、远程控制、远程单灯调光节能、故障定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面远程调度、监视等管理和服务功能，实现对管辖区域内的照明系统实现“单灯”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。来自艾贝斯。

你好！智能家居类产品以物联网技术为基础，而处于物联网感知层的传感器则扮演了重要角色。受制于布线成本、安装环境和无线通讯的需要，传感器的低功耗性及智能化特性变得相当重要，这类传感器将是未来用于物联网系统中的主流产品。
物联网下的智能家居，重新定义住宅内的一切物品并非指给这个物品重提一个名称与概念，而是在物联网组建成的虚拟住宅（住宅内的虚拟世界）中给每个物品一个代号，所以，我们眼睛看到的这些新物品与原来相比并没有太大的区别（也许许多产品更小巧、更时尚化，加入了一些互联接口），但最本质的区别是它们都有了自己在互联网里的ID，有了自己在“智能化”时代的身份。
千家网的市场研究人员在此后通过微信、邮件、见面访谈的形式就此话题与更多的专业人士进行了沟通交流，甚至包括家电行业的高管、家电渠道领域的资深人士，当然，更多的是想立足在智能家电行业进行创新和创业的人员，我们有了一个模糊的拼图，它在试图告诉我们物联网下的智能家电颠覆路径。一、首先被颠覆的：智能电视;二、接下来轮到小家电被颠覆了;三、智能空调，虽迟但也会颠覆传统空调;四、智能冰箱，将成为电商和冷链物流的免费配送终端。
智能家居的价格是用户考虑的主要因素。由于智能家居是一个产业化的产品，在市场规模还未达到一定的程度，其价格肯定是很高的。比如：一个智能LED灯面板需要几百元，对于一般家庭来讲，市面上普通灯具的价格仅需几十元，价格相差10倍以上。另外，智能家居的安全问题也是一个重要因素。由于智能家居依赖于数据通信，其数据的安全性，需要较高标准和规范的认证，这是未来智能家居发展的一个重要技术手段。更多>

深圳市沃林网络科技有限公司是2017-11-02在广东省深圳市注册成立的有限责任公司，注册地址位于深圳市龙岗区坂田街道神舟百瑞达大厦14楼13AC-11室。

深圳市沃林网络科技有限公司的统一社会信用代码/注册号是91440300MA5ETMRRX7，企业法人赵强，目前企业处于注销状态。

深圳市沃林网络科技有限公司的经营范围是：一般经营项目是：物联网、区块链、人工智能技术开发；电子产品、化妆品、针纺织品、玩具、服装鞋帽、服装服饰、皮件制品、家用电器、卫生洁具、橡塑制品、酒店设备、办公设备、工艺礼品（象牙及其制品除外）、户外用品、灯具、家具、文体用品、日用百货、包装材料的产品销售；经营电子商务；国内贸易；货物及技术进出口。，许可经营项目是：。

通过爱企查查看深圳市沃林网络科技有限公司更多信息和资讯。

---