本实用新型涉及物联网通信技术领域，尤其涉及一种基于窄带物联网的单灯控制器及其系统。
背景技术：
现有的道路照明设备往往能够通过远程进行控制，以道路两侧的路灯为例，远程控制的路灯往往采用电力线载波控制方式、无线通讯Zigbee控制方式或分组无线服务(General Packet Radio Service，GPRS)控制方式进行远程控制，以上控制方式能够通过服务器对多个路灯实现远程控制。但上述控制方式各自存在一些缺点，其中，电力线载波控制方式容易受到电力线噪音干扰，Zigbee控制方式在大规模组网中传输效率低，而GPRS控制方式功耗较高。
另外，在进行远程控制时，往往无法获知路灯所在位置的实际环境信息，如：人流量或车流量大小、路灯实际亮度等。由此，受远程控制的路灯往往会出现在无人的路段常亮的现象，造成资源浪费；或在人流密集场所光照度不足，形成安全隐患。因此，现有的道路照明设备无法在低功耗、高灵敏度的前提下，满足道路光照需求。
技术实现要素：
本实用新型实施例提供一种基于窄带物联网的单灯控制器及其系统，用以解决现有的道路照明设备无法在低功耗、高灵敏度的前提下，满足道路光照需求的问题。
本实用新型实施例采用下述技术方案：
一种基于窄带物联网的单灯控制器，包括：控制模块、窄带物联网通讯模块、环境信息探测模块；所述环境信息探测模块，探测所述单灯控制器所控制的路灯所处环境信息；所述窄带物联网通讯模块通过窄带物联网与控制服务器进行通讯，将所述环境信息发送至控制服务器，并接收控制服务器发送的控制指令；控制模块，根据所述控制指令，控制所述路灯的工作。
优选的，所述环境信息探测模块包括：光照度传感器；所述环境信息探测模块基于所述光照度传感器获取所述路灯所处的环境的光照亮度信息。
优选的，所述环境信息探测模块包括：通过流量传感器；所述环境信息探测模块基于通过流量传感器获取所述路灯所处的环境的通过流量信息。
优选的，所述单灯控制器还包括微处理器模块，判断所述环境信息变化率是否大于预设值，确定是否通过所述窄带物联网通讯模块发送所述环境信息。
优选的，上述单灯控制器还包括电源模块，将外接电信号转换为驱动电信号。
优选的，所述控制模块还包括：继电器模块，用于控制所述路灯开启或关闭；所述继电器模块通过所述电源模块接入第一驱动电信号，根据所述控制指令控制所述路灯开启或关闭。
优选的，所述控制模块还包括：调光模块，用于控制所述路灯亮度值；所述调光模块通过所述电源模块接入第二驱动电信号，根据所述控制指令控制所述路灯亮度值。
优选的，所述电源模块将外接交流电信号转换为直流电信号，为所述微处理器提供工作电信号。
优选的，上述单灯控制器，还包括：功率探测装置；所述功率探测装置用于探测所述单灯控制器的工作电流和/或工作电压；所述微处理器还用于判断所述工作电流和/或工作电压是否在预设区间内；当所述工作电流和/或工作电压超出预设区间时，所述微处理器还用于通过窄带物联网通讯模块向所述控制服务器发送提醒信息。
一种基于窄带物联网的单灯控制系统，该系统包括控制服务器、路灯以及上述任一一种单灯控制器；所述控制服务器通过窄带物联网与所述单灯控制器通讯，根据所述路灯所处的环境通过单灯控制器控制所述路灯工作。
本实用新型实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
通过以上技术方案，本实用新型能够针对实际环境情况通过窄带物联网进行照明控制，利用窄带物联网的网络优点，在低功耗、高灵敏度的前提下，根据实际环境情况控制路灯工作。在流量较大的路段满足道路光照需求，在流量较小的路段降低功耗，提高资源利用率，实现节能环保。通过判断环境信息变化，优化信息传输质量，避免无用信息的传输。另外，本实用新型还能针对实际照明亮度进行亮度调节，在流量较大的路段提高亮度，在流量较小的路段降低亮度，进一步提高资源利用率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为一种基于窄带互联网的单灯控制器结构示意图；
图2为一种较优的基于窄带互联网的单灯控制器结构示意图；
图3为一种基于窄带互联网的单灯控制系统结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提供的一种基于窄带物联网的单灯控制装置可以广泛用于街道、隧道等户外照明灯，也可以应用于灯箱广告、彩灯等装饰性用灯。窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)的优点在于抗干扰能力强，穿透力强，组网简单。单灯控制装置与控制服务器通过窄带物联网进行通讯，能够远程控制路灯工作。以下结合附图，详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。
实施例1
本实施例提供一种基于窄带物联网的单灯控制器10，其结构示意图如图1所示，包括：控制模块11、窄带物联网通讯模块12、环境信息探测模块13。
其中，环境信息探测模块13能探测单灯控制器10所控制的路灯所处环境信息；窄带物联网通讯模块12能通过窄带物联网与控制服务器进行通讯，将环境信息发送至控制服务器，并接收控制服务器发送的控制指令；控制模块11能根据控制指令，控制路灯的工作。
其中，环境信息探测模块可以设置在靠近行人车辆的地面上，具体可以为摄像头，用以探测路灯周围实际的环境信息。通过以上技术方案，本实用新型能够针对实际环境情况通过窄带物联网进行照明控制，利用窄带物联网的网络优点，在低功耗、高灵敏度的前提下，根据实际环境情况控制路灯工作。
基于上述结构，本实施例还提供一种较优的基于窄带物联网的单灯控制器，其结构示意图如图2所示，其中，环境信息探测模块23包括光照度传感器231，在该结构下，环境信息探测模块23能基于光照度传感器231获取路灯所处环境的光照亮度信息，该光照度传感器231能探测路灯所处环境的实际光照亮度信息，以便控制服务器根据路灯所处环境的实际情况控制路灯工作。
在具体的实施过程中，光照度传感器231可以通过RS485总线将探测到的光照度信息上传到微处理器模块24，以便微处理器模块24判断光照度信息变化率是否大于预设值，例如，光照度传感器231每分钟探测1次地面处光照度信息并上传至微处理器模块24，微处理器模块24对获取到的光照度信息进行处理获知，在最近的10分钟内，由于天气等原因，路灯附近地面处照明亮度下降量达到预设值，则微处理器模块24将最近10分钟内的光照度信息通过窄带物联网通讯模块22发送至控制服务器，以便控制服务器根据该光照度信息控制该路灯提高光照度，从而保证地面处光照度值达到安全标准，避免由于天气等原因导致的地面实际光照度过低所引发的安全隐患。而且，通过判断环境信息变化，能优化信息传输质量，避免无用信息的传输。
另外，环境信息探测模块23包括通过流量传感器232，在该结构下，环境信息探测模块23基于通过流量传感器232获取路灯所处的环境的通过流量信息。该通过流量传感器232能探测路灯所处环境的实际光照亮度信息，以便控制服务器根据路灯所处环境的实际情况控制路灯工作。
与光照度传感器231的通讯方式相似，通过流量传感器也可以通过RS485将探测到的通过流量数据上传到微处理模块24，以便微处理器模块24对探测到的信息进行处理。例如，通过流量传感器232每分钟探测1次路灯附近的通过流量信息，并将探测到的通过流量信息上传至微处理器模块24，微处理器模块24对获取到的通过流量信息进行处理获知，在最近的10分钟内，路灯附近的通过流量的增大值达到预设值，则微处理器模块24将最近10分钟内的通过流量信息通过窄带物联网通讯模块22发送至控制服务器，以便控制服务器根据该通过流量信息控制该路灯提高光照度，从而在人流量增多时保证光照度，避免安全隐患。上述单灯控制器能够在流量较大的路段满足道路光照需求，在流量较小的路段降低功耗，提高资源利用率，实现节能环保。而且，通过判断环境信息变化，能优化信息传输质量，避免无用信息的传输。
上述微处理器模块24还负责通过窄带物联网通讯模块22对控制服务器的路灯控制协议进行处理。在实际应用时，微处理器模块24可以包括2个UART接口，1个12bitDAC接口和1个GPIO接口，其中UART0接口与窄带物联网通讯模块22连接，微处理器模块24通过UART0下发通过窄带物联网收到的控制指令，并通过窄带物联网进行数据的发送。UART1接口可以与485芯片连通，从而形成一个对外的RS485接口，微处理器模块24还可以通过GPIO控制继电器模块211，从而控制路灯的开启或关闭。另外，微处理器模块24在通过调光模块212进行调光时，具体通过控制12bitDAC模拟输出第一调光信号，该信号为低电平调光信号，随后，第一调光信号通过PA放大到0-10V并输出至路灯，从而实现亮度调节，其中，亮度调节可以设置为10个等级，相邻等级亮度之间电压相差1V。
在实际应用中，上述窄带物联网通讯模块22可以通过异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)与微处理器模块24相连，该异步收发器能处理微处理器模块24向窄带物联网通讯模块22发送的通讯指令，指令包括注册，激活，查询状态，发送数据，销毁。窄带物联网通讯模块22接收到控制服务器发送的控制指令后，将该控制指令发送给微处理器模块24。
上述单灯控制器还包括电源模块25，将外接电信号转换为驱动电信号。电源模块25具体可以将一路220V、50Hz的交流电输入信号转为直流电输入信号，并为微处理器模块24供电；还可以将一路220V、50Hz的交流电输入信号提供至继电器模块211。
如图2所示，控制模块21还包括：继电器模块211，用于控制路灯开启或关闭；继电器模块211通过电源模块25接入第一驱动电信号，根据控制指令控制路灯开启或关闭。在具体的实施过程中，该继电器模块211通过电源模块25接入驱动电信号，并通过GPIO调整该驱动信号并输出至路灯，从而控制路灯的开启或关闭。
上述控制模块21还包括：调光模块212，用于控制路灯亮度值；调光模块212通过电源模块25接入第二驱动电信号，根据控制指令控制路灯亮度值。具体调光方式、调光等级在前文已详细阐述，此处不再赘述。
除此之外，本实施例中的单灯控制器还包括功率探测模块26，功率探测模块26用于探测单灯控制器的工作电流和/或工作电压；微处理器还用于判断工作电流和/或工作电压是否在预设区间内；当工作电流和/或工作电压超出预设区间时，微处理器还用于通过窄带物联网通讯模块22向控制服务器发送提醒信息。在具体的实施过程中，功率探测装置具体包括电流采样模块和电压采样模块，将采样输入的电压乘以采样输入的电流得到整机功率。针对于整机功率的告警，微处理器模块24中还设置有告警阈值，当电压、电流或功率值超出告警阈值时，微处理器模块24通过窄带物联网通讯模块22向控制服务器发送提醒信息，从而使控制服务器及时获知单灯控制器的异常情况。
另外，本实施例中单灯控制装置还可以通过RS485扩展外接温度传感器和湿度传感器，利用路灯在城市中的密集性对城市中温度值和湿度值进行采集，采集到的信息由微处理器进行处理，并通过窄带物联网通讯模块发送至控制服务器，该信息可以用于大数据处理。
实施例2
基于上述实施例，本实施例提供一种基于窄带物联网的单灯控制系统，该系统包括控制服务器31、路灯33以及实施例1中所述任一一种单灯控制器32；控制服务器31通过窄带物联网与单灯控制器32通讯，根据路灯33所处的环境通过单灯控制器32控制该路灯33工作。
基于上述系统，控制服务器31中可以设置有以下控制规则：
规则1：根据光照度值控制路灯。
控制服务器31中预先设置有光照度阈值，例如，预设光照度大于a且小于b，当控制服务器31接收到单灯控制器32发送的光照度信息小于a时，计算接收到的光照度信息与a之间的差值，确定将该单灯控制器32所控制的路灯需要开启或提高亮度等级，并将该开启路灯或提高亮度等级的指令通过窄带物联网发送至所述单灯控制器32，从而实现对路灯33的控制。
规则2：根据时间控制路灯。
控制服务器31中预先设置有开灯和关灯时间，例如：18:00开启路灯33，6:00关闭路灯33。根据该预设时间点，在每天18:00通过单灯控制器32控制路灯33开启，并在每天6:00通过单灯控制器32控制路灯33关闭。另外，在特殊的节日或特殊的时间还可以进行特殊的开关灯设置。
一种较优的方案，该控制服务器31还可以根据当日日期计算路灯33所在位置日出和日落的时间，在计算所得到的日出时间点通过单灯控制器32控制路灯33关闭，在日落时间点通过单灯控制器32控制路灯33开启。
另一种较优的方案，该控制服务器31还可以根据人们出行的规律和作息时间进行调光设置，例如在0点之前采用较高亮度等级进行照明，保证夜晚街道亮度达标，在0点之后采用较亮度等级进行照明，保证在人流量较小时间段降低资源浪费，实现节能环保。
规则3：根据通过流量控制路灯。
控制服务器31预先设置通过流量预设值，当所控制的路灯33附近的通过流量达到预设的通过流量值时，控制服务器31通过单灯控制器32提高该路灯33的亮度等级，从而保证在人流量较大的街道光照度达标，避免安全隐患。
另一种优选的方案，当控制服务器31接收到路灯33附近的通过流量达到预设的通过流量值时，控制附近一定范围内的路灯提高开启或提高亮度等级，从而保证路灯33附近的环境亮度达标，从而保证路灯33附近的人流或车流在附近环境内有较好的视野。当路灯33周围在一段时间内均没有行人或车辆通过，则控制服务器31可以控制该路灯33周围的路灯降低亮度等级或关闭，从而在人流或车流较少的路段实现节能环保。
通过以上技术方案，本实用新型能够针对实际环境情况通过窄带物联网进行照明控制，利用窄带物联网的网络优点，在低功耗、高灵敏度的前提下，根据实际环境情况控制路灯工作。在流量较大的路段满足道路光照需求，在流量较小的路段降低功耗，提高资源利用率，实现节能环保。通过判断环境信息变化，优化信息传输质量，避免无用信息的传输。另外，本实用新型还能针对实际照明亮度进行亮度调节，在流量较大的路段提高亮度，在流量较小的路段降低亮度，进一步提高资源利用率。
以上仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。