基于LoRa技术的智能路灯管理系统的制作方法

本发明涉及无线通信技术和传感器技术领域，具体是涉及基于LoRa技术的智能路灯管理系统。

背景技术：

目前城市公共照明的年用电量约占我国发电总量的4％到5％，在我国照明耗电中占30％的比例，相当于三峡水力发电工程的年发电量(850亿千瓦时)，但是路灯照明多以低效照明为主，缺乏节能管理，电能利用与不足65％，电能浪费严重，节能潜力巨大，城市路灯照明改造势在必行。

申请号为201510401827.8，公开号为104955244A《智能路灯照明系统》发明了一种智能路灯照明系统，根据感知有无车辆来控制路灯的亮度，但是车辆探测单元成本较高，且探测精度较低。本发明能够实现路灯的集中管理，根据环境光强度调整路灯亮度，以实现节能的目的，并智能感知路灯的运行状态，提供维护方案。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种基于LoRa技术的智能路灯管理系统，本发明具有监测数量多，管理集中，监测方式灵活，可扩展性强的特点。本发明解决其技术问题采用的技术方案是:

本发明之基于LoRa技术的智能路灯管理系统包括路灯感知节点、数据处理终端、信息中心和报修客户端。

所述路灯感知节点通过LoRa通信机制与数据处理终端进行双向无线通信。路灯感知节点向数据处理终端发送路灯状态信息、环境光强度信息和PM2.5监测数据。

所述数据处理终端对来自路灯感知节点的信息和数据进行实时处理，并向路灯感知节点下发控制命令，控制路灯的开关和亮度状态。同时，所述数据处理终端将接收的信息和数据转发到信息中心。

所述信息中心对来自数据处理终端的信息和数据进行分析、统计和存储，同时可以通过数据处理终端向路灯感知节点发送控制信号，并根据路灯的状态信息判断路灯是否需要维护，将需要维护的路灯位置信息传送报修客户端。

所述报修客户端接收来自信息中心的路灯状态及位置信息，并提供建议的维修方案，支撑安排配套维修人员前往检修和维护。所述报修客户端表现为移动设备APP或计算机应用软件。

进一步，所述基于LoRa技术的智能路灯管理系统的路灯感知节点，其包括太阳能供电模块、光传感器、PM2.5传感器、MCU模块、路灯控制单元和第一LoRa通信模块。

所述太阳能供电模块用于给光传感器、PM2.5传感器、MCU模块、路灯控制单元和第一LoRa通信模块供电。所述太阳能供电模块可配备超级电容或可充电电池，通过白天储能实现夜间所述路灯感知节点之受电子模块的供电。

所述光传感器用于感知环境光强度，并将环境光强度值传送给MCU模块。

所述PM2.5传感器用于感知PM2.5浓度值，并将PM2.5浓度值传送给MCU模块。

所述MCU模块用于接收来自光传感器和PM2.5传感器的环境光强度值和PM2.5浓度值；所述MCU模块根据路灯所在位置的环境光强度值变化规律制定第一路灯控制策略，并下发至路灯控制单元；所述MCU模块将所述环境光强度值和PM2.5浓度值发送至第一LoRa通信模块，同时通过第一LoRa通信模块接收来自数据处理终端的控制命令。

所述路灯控制单元根据MCU模块下达的控制命令完成对应路灯开关和亮度的控制。

所述第一LoRa通信模块完成数据处理终端和MCU模块的数据和命令透传。

进一步，基于LoRa技术的智能路灯管理系统的数据处理终端包括第一LoRa通信模块、ARM处理模块和扩展通信模块。

所述第二LoRa通信模块完成第一LoRa通信模块和ARM模块的数据和命令透传。

所述ARM处理模块根据接收到数据处理终端所管理的各个路灯周围环境光强度值总体规律制定第二路灯控制策略，并通过第二LoRa通信模块向路灯感知节点下发控制命令。所述ARM处理模块通过RS485与扩展通信模块相连。

所述扩展通信模块可以表现为GPRS模块、WI-FI模块或4G模块，将环境光强度值、PM2.5浓度值和路等位置信息传输到信息中心，并接收信息中心根据专利实施人员的具体需求制定第三路灯控制策略的相应控制命令。

路灯控制策略的优先级为：第三路灯控制策略>第二路灯控制策略>第一路灯控制策略。

本发明之基于LoRa技术的智能路灯管理系统具有监测路灯终端数量多，集中管理，可扩展性强的特点。因为系统采用了LoRa技术，每个数据处理终端可以控制数百个路灯感知节点，可以根据需求扩展路灯感知节点的数量。

本发明之基于LoRa技术的智能路灯管理系统具有多级智能化控制的特点，因为：(1)每一个路灯感知节点都配有一个MCU模块，可实现对路灯的本地实时控制；(2)每一个数据处理终端都配有一个ARM处理模块，具有较强的信息处理能力，可实现对其分管的路灯进行更高优先级的智能控制；(3)信息中心根据专利实施人员的具体需求对更大范围内路灯进行最高优先级的控制与管理。可以实现环境光强度和PM2.5浓度的实时获取，并通过LoRa通信机制将路灯状态信息、环境光强度信息和PM2.5监测数据无线传送到处理端进行处理和存储。

附图说明

图1为本发明基于LoRa技术的智能路灯管理系统的结构示意图；

图2为图1所示实施例基于LoRa技术的智能路灯管理系统的路灯感知节点的结构示意图；

图3为图1所示实施例基于LoRa技术的智能路灯管理系统的数据处理终端的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参照图1，本发明之基于LoRa技术的智能路灯管理系统包括n个路灯感知节点U11～U1n、数据处理终端U2、信息中心U3和报修客户端U4。

所述路灯感知节点U11～U1n通过LoRa通信机制与数据处理终端U2进行双向无线通信。路灯感知节点U11～U1n向数据处理终端U2发送路灯状态信息、环境光强度信息和PM2.5监测数据。

所述数据处理终端U2对来自路灯感知节点U11～U1n的信息和数据进行实时处理，并向路灯感知节点U11～U1n下发控制命令，控制路灯的开关和亮度状态。同时，所述数据处理终端U2将接收的信息和数据转发到信息中心U3。

所述信息中心U3对来自数据处理终端U2的信息和数据进行分析、统计和存储，同时可以通过数据处理终端U2向路灯感知节点U11～U1n发送控制信号，并根据路灯的状态信息判断路灯是否需要维护，将需要维护的路灯位置信息传送报修客户端U4。

所述报修客户端U4接收来自信息中心U3的路灯状态及位置信息，并提供建议的维修方案，支撑安排配套维修人员前往检修和维护。所述报修客户端U4表现为移动设备APP或计算机应用软件。

参照图2，以本发明之基于LoRa技术的智能路灯管理系统的路灯感知节点U11为例，其包括太阳能供电模块U111、光传感器U112、PM2.5传感器U113、MCU模块U114、路灯控制单元U115和第一LoRa通信模块U116。

所述太阳能供电模块U111用于给光传感器U112、PM2.5传感器U113、MCU模块U114、路灯控制单元U115和第一LoRa通信模块U116供电。所述太阳能供电模块U111可配备超级电容或可充电电池，通过白天储能实现夜间对光传感器U112、PM2.5传感器U113、MCU模块U114、路灯控制单元U115和第一LoRa通信模块U116的供电。

所述光传感器U112用于感知环境光强度，并将环境光强度值传送给MCU模块U114。

所述PM2.5传感器U113用于感知PM2.5浓度值，并将PM2.5浓度值传送给MCU模块U114。

所述MCU模块U114用于接收来自光传感器U112和PM2.5传感器U113的环境光强度值和PM2.5浓度值；所述MCU模块U114根据1号路灯所在位置的环境光强度值变化规律制定第一路灯控制策略，并下发至路灯控制单元U115；所述MCU模块U114将所述环境光强度值和PM2.5浓度值发送至第一LoRa通信模块U116，同时通过第一LoRa通信模块U116接收来自数据处理终端U2的控制命令。

所述路灯控制单元U115根据MCU模块U114下达的控制命令完成对应路灯开关和亮度的控制。

所述第一LoRa通信模块U116完成数据处理终端U2和MCU模块U114的数据和命令透传。

参照图3，本发明之基于LoRa技术的智能路灯管理系统的数据处理终端U2包括第一LoRa通信模块U21、ARM处理模块U22和扩展通信模块U23。

所述第二LoRa通信模块U21完成第一LoRa通信模块U116和ARM模块U22的数据和命令透传。

所述ARM处理模块U22根据接收到数据处理终端U2所管理的各个路灯周围环境光强度值总体规律制定第二路灯控制策略，并通过第二LoRa通信模块U21向路灯感知节点U11～U1n下发控制命令。所述ARM处理模块U22通过RS485与扩展通信模块U23相连。

所述扩展通信模块U23可以表现为GPRS模块、WI-FI模块或4G模块，将环境光强度值、PM2.5浓度值和路等位置信息传输到信息中心U3，并接收信息中心U3根据专利实施人员的具体需求制定第三路灯控制策略的相应控制命令。

路灯控制策略的优先级为：第三路灯控制策略>第二路灯控制策略>第一路控制策略。