本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)和傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及基于LoRa技術(shù)的智能路燈管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前城市公共照明的年用電量約占我國發(fā)電總量的4％到5％，在我國照明耗電中占30％的比例，相當于三峽水力發(fā)電工程的年發(fā)電量(850億千瓦時)，但是路燈照明多以低效照明為主，缺乏節(jié)能管理，電能利用與不足65％，電能浪費嚴重，節(jié)能潛力巨大，城市路燈照明改造勢在必行。

申請?zhí)枮?01510401827.8，公開號為104955244A《智能路燈照明系統(tǒng)》發(fā)明了一種智能路燈照明系統(tǒng)，根據(jù)感知有無車輛來控制路燈的亮度，但是車輛探測單元成本較高，且探測精度較低。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)路燈的集中管理，根據(jù)環(huán)境光強度調(diào)整路燈亮度，以實現(xiàn)節(jié)能的目的，并智能感知路燈的運行狀態(tài)，提供維護方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的問題是，克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種基于LoRa技術(shù)的智能路燈管理系統(tǒng)，本發(fā)明具有監(jiān)測數(shù)量多，管理集中，監(jiān)測方式靈活，可擴展性強的特點。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:

本發(fā)明之基于LoRa技術(shù)的智能路燈管理系統(tǒng)包括路燈感知節(jié)點、數(shù)據(jù)處理終端、信息中心和報修客戶端。

所述路燈感知節(jié)點通過LoRa通信機制與數(shù)據(jù)處理終端進行雙向無線通信。路燈感知節(jié)點向數(shù)據(jù)處理終端發(fā)送路燈狀態(tài)信息、環(huán)境光強度信息和PM2.5監(jiān)測數(shù)據(jù)。

所述數(shù)據(jù)處理終端對來自路燈感知節(jié)點的信息和數(shù)據(jù)進行實時處理，并向路燈感知節(jié)點下發(fā)控制命令，控制路燈的開關(guān)和亮度狀態(tài)。同時，所述數(shù)據(jù)處理終端將接收的信息和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到信息中心。

所述信息中心對來自數(shù)據(jù)處理終端的信息和數(shù)據(jù)進行分析、統(tǒng)計和存儲，同時可以通過數(shù)據(jù)處理終端向路燈感知節(jié)點發(fā)送控制信號，并根據(jù)路燈的狀態(tài)信息判斷路燈是否需要維護，將需要維護的路燈位置信息傳送報修客戶端。

所述報修客戶端接收來自信息中心的路燈狀態(tài)及位置信息，并提供建議的維修方案，支撐安排配套維修人員前往檢修和維護。所述報修客戶端表現(xiàn)為移動設(shè)備APP或計算機應(yīng)用軟件。

進一步，所述基于LoRa技術(shù)的智能路燈管理系統(tǒng)的路燈感知節(jié)點，其包括太陽能供電模塊、光傳感器、PM2.5傳感器、MCU模塊、路燈控制單元和第一LoRa通信模塊。

所述太陽能供電模塊用于給光傳感器、PM2.5傳感器、MCU模塊、路燈控制單元和第一LoRa通信模塊供電。所述太陽能供電模塊可配備超級電容或可充電電池，通過白天儲能實現(xiàn)夜間所述路燈感知節(jié)點之受電子模塊的供電。

所述光傳感器用于感知環(huán)境光強度，并將環(huán)境光強度值傳送給MCU模塊。

所述PM2.5傳感器用于感知PM2.5濃度值，并將PM2.5濃度值傳送給MCU模塊。

所述MCU模塊用于接收來自光傳感器和PM2.5傳感器的環(huán)境光強度值和PM2.5濃度值；所述MCU模塊根據(jù)路燈所在位置的環(huán)境光強度值變化規(guī)律制定第一路燈控制策略，并下發(fā)至路燈控制單元；所述MCU模塊將所述環(huán)境光強度值和PM2.5濃度值發(fā)送至第一LoRa通信模塊，同時通過第一LoRa通信模塊接收來自數(shù)據(jù)處理終端的控制命令。

所述路燈控制單元根據(jù)MCU模塊下達的控制命令完成對應(yīng)路燈開關(guān)和亮度的控制。

所述第一LoRa通信模塊完成數(shù)據(jù)處理終端和MCU模塊的數(shù)據(jù)和命令透傳。

進一步，基于LoRa技術(shù)的智能路燈管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理終端包括第一LoRa通信模塊、ARM處理模塊和擴展通信模塊。

所述第二LoRa通信模塊完成第一LoRa通信模塊和ARM模塊的數(shù)據(jù)和命令透傳。

所述ARM處理模塊根據(jù)接收到數(shù)據(jù)處理終端所管理的各個路燈周圍環(huán)境光強度值總體規(guī)律制定第二路燈控制策略，并通過第二LoRa通信模塊向路燈感知節(jié)點下發(fā)控制命令。所述ARM處理模塊通過RS485與擴展通信模塊相連。

所述擴展通信模塊可以表現(xiàn)為GPRS模塊、WI-FI模塊或4G模塊，將環(huán)境光強度值、PM2.5濃度值和路等位置信息傳輸?shù)叫畔⒅行模⒔邮招畔⒅行母鶕?jù)專利實施人員的具體需求制定第三路燈控制策略的相應(yīng)控制命令。

路燈控制策略的優(yōu)先級為：第三路燈控制策略>第二路燈控制策略>第一路燈控制策略。

本發(fā)明之基于LoRa技術(shù)的智能路燈管理系統(tǒng)具有監(jiān)測路燈終端數(shù)量多，集中管理，可擴展性強的特點。因為系統(tǒng)采用了LoRa技術(shù)，每個數(shù)據(jù)處理終端可以控制數(shù)百個路燈感知節(jié)點，可以根據(jù)需求擴展路燈感知節(jié)點的數(shù)量。

本發(fā)明之基于LoRa技術(shù)的智能路燈管理系統(tǒng)具有多級智能化控制的特點，因為：(1)每一個路燈感知節(jié)點都配有一個MCU模塊，可實現(xiàn)對路燈的本地實時控制；(2)每一個數(shù)據(jù)處理終端都配有一個ARM處理模塊，具有較強的信息處理能力，可實現(xiàn)對其分管的路燈進行更高優(yōu)先級的智能控制；(3)信息中心根據(jù)專利實施人員的具體需求對更大范圍內(nèi)路燈進行最高優(yōu)先級的控制與管理。可以實現(xiàn)環(huán)境光強度和PM2.5濃度的實時獲取，并通過LoRa通信機制將路燈狀態(tài)信息、環(huán)境光強度信息和PM2.5監(jiān)測數(shù)據(jù)無線傳送到處理端進行處理和存儲。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于LoRa技術(shù)的智能路燈管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示實施例基于LoRa技術(shù)的智能路燈管理系統(tǒng)的路燈感知節(jié)點的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1所示實施例基于LoRa技術(shù)的智能路燈管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理終端的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

參照圖1，本發(fā)明之基于LoRa技術(shù)的智能路燈管理系統(tǒng)包括n個路燈感知節(jié)點U11～U1n、數(shù)據(jù)處理終端U2、信息中心U3和報修客戶端U4。

所述路燈感知節(jié)點U11～U1n通過LoRa通信機制與數(shù)據(jù)處理終端U2進行雙向無線通信。路燈感知節(jié)點U11～U1n向數(shù)據(jù)處理終端U2發(fā)送路燈狀態(tài)信息、環(huán)境光強度信息和PM2.5監(jiān)測數(shù)據(jù)。

所述數(shù)據(jù)處理終端U2對來自路燈感知節(jié)點U11～U1n的信息和數(shù)據(jù)進行實時處理，并向路燈感知節(jié)點U11～U1n下發(fā)控制命令，控制路燈的開關(guān)和亮度狀態(tài)。同時，所述數(shù)據(jù)處理終端U2將接收的信息和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到信息中心U3。

所述信息中心U3對來自數(shù)據(jù)處理終端U2的信息和數(shù)據(jù)進行分析、統(tǒng)計和存儲，同時可以通過數(shù)據(jù)處理終端U2向路燈感知節(jié)點U11～U1n發(fā)送控制信號，并根據(jù)路燈的狀態(tài)信息判斷路燈是否需要維護，將需要維護的路燈位置信息傳送報修客戶端U4。

所述報修客戶端U4接收來自信息中心U3的路燈狀態(tài)及位置信息，并提供建議的維修方案，支撐安排配套維修人員前往檢修和維護。所述報修客戶端U4表現(xiàn)為移動設(shè)備APP或計算機應(yīng)用軟件。

參照圖2，以本發(fā)明之基于LoRa技術(shù)的智能路燈管理系統(tǒng)的路燈感知節(jié)點U11為例，其包括太陽能供電模塊U111、光傳感器U112、PM2.5傳感器U113、MCU模塊U114、路燈控制單元U115和第一LoRa通信模塊U116。

所述太陽能供電模塊U111用于給光傳感器U112、PM2.5傳感器U113、MCU模塊U114、路燈控制單元U115和第一LoRa通信模塊U116供電。所述太陽能供電模塊U111可配備超級電容或可充電電池，通過白天儲能實現(xiàn)夜間對光傳感器U112、PM2.5傳感器U113、MCU模塊U114、路燈控制單元U115和第一LoRa通信模塊U116的供電。

所述光傳感器U112用于感知環(huán)境光強度，并將環(huán)境光強度值傳送給MCU模塊U114。

所述PM2.5傳感器U113用于感知PM2.5濃度值，并將PM2.5濃度值傳送給MCU模塊U114。

所述MCU模塊U114用于接收來自光傳感器U112和PM2.5傳感器U113的環(huán)境光強度值和PM2.5濃度值；所述MCU模塊U114根據(jù)1號路燈所在位置的環(huán)境光強度值變化規(guī)律制定第一路燈控制策略，并下發(fā)至路燈控制單元U115；所述MCU模塊U114將所述環(huán)境光強度值和PM2.5濃度值發(fā)送至第一LoRa通信模塊U116，同時通過第一LoRa通信模塊U116接收來自數(shù)據(jù)處理終端U2的控制命令。

所述路燈控制單元U115根據(jù)MCU模塊U114下達的控制命令完成對應(yīng)路燈開關(guān)和亮度的控制。

所述第一LoRa通信模塊U116完成數(shù)據(jù)處理終端U2和MCU模塊U114的數(shù)據(jù)和命令透傳。

參照圖3，本發(fā)明之基于LoRa技術(shù)的智能路燈管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理終端U2包括第一LoRa通信模塊U21、ARM處理模塊U22和擴展通信模塊U23。

所述第二LoRa通信模塊U21完成第一LoRa通信模塊U116和ARM模塊U22的數(shù)據(jù)和命令透傳。

所述ARM處理模塊U22根據(jù)接收到數(shù)據(jù)處理終端U2所管理的各個路燈周圍環(huán)境光強度值總體規(guī)律制定第二路燈控制策略，并通過第二LoRa通信模塊U21向路燈感知節(jié)點U11～U1n下發(fā)控制命令。所述ARM處理模塊U22通過RS485與擴展通信模塊U23相連。

所述擴展通信模塊U23可以表現(xiàn)為GPRS模塊、WI-FI模塊或4G模塊，將環(huán)境光強度值、PM2.5濃度值和路等位置信息傳輸?shù)叫畔⒅行腢3，并接收信息中心U3根據(jù)專利實施人員的具體需求制定第三路燈控制策略的相應(yīng)控制命令。

路燈控制策略的優(yōu)先級為：第三路燈控制策略>第二路燈控制策略>第一路控制策略。