基于LoRa的地下停车场LED智能照明系统的研究与设计
发布时间：2021-06-11 07:03
随着汽车保有量的不断增多,由于城市土地资源限制,现代化城市停车场建设正越来越多的朝着地下车停车场方向发展。传统的地下停车场照明控制依靠白炽灯、荧光灯或采用节能灯来减少能源消耗,造成很大的能源浪费并且带给人们停车照明光环境的舒适性极差。针对以上存在的问题,本文综合运用LED驱动控制技术、LoRa无线通讯网络技术和嵌入式应用开发等技术,结合舒适性照明控制策略,提出了无线通信的LED智能照明的方案,设计了基于LoRa的地下停车场LED智能照明系统,使地下停车场照明更加节能、智能、舒适、健康。论文首先讲述了课题的研究背景和意义,对智能照明系统、地下停车场照明及LoRa无线通讯等几个方面的研究及发展现状进行总结和分析,在进行系统需求分析并分析多种方案后,确立了本文的系统整体结构及设计方案。其次,论文针对地下停车场环境的应用场景,提出采用模糊控制评价方法,建立照明舒适性评价量化模型并设计照明舒适性模糊推理规则,实现对地下停车照明舒适性控制策略由定性到定量的研究。根据系统的功能需求分析,从实现系统功能的硬件层面描述了系统的硬件设计,包括的硬件电路设计模块有:LED照明模块、过渡照明模块、车位检测模块...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
系统总体方案设计结构图
系统采用 LoRa 网络实现无线通信，将 LoRa 信号终端接收装置整合到 LED 照明模块、过渡照明模块、车位检测模块等各个现场设备的模块中构成 LoRa 通信的终端节点，无数个 LED 照明节点、过渡照明节点、车位检测检点和 LoRa 通信网关之间进行组网形成庞大的地下停车场 LoRa 无线通信网络。系统设计的网关和 PC 上位机/监控界面之间，由 RS-232 数据电缆线连接，通过以太网 TCP/IP 协议进行网络通信，实现对地下停车场车位占用情况、及各节点 LED 照明等状态实时监控、调节。如图 2-2 中展示的是本文设计的地下停车场现场的场景分布情况，在地下停车场的车道及停车位等处都安装有 LED 照明模块装置，用于提供车辆及行人的照明；出入口等处是过渡照明区域，安装有过渡照明装置，提供车辆的过渡照明；每个停车位中都安装有车位检测模块装置，用于检测车位占用等信息，各节点通过区域的类似具有汇聚节点功能的 LoRa 无线通信模块通信，一方面将采集到的数据信息上传，另一方面通过区域的 LoRa 无线通信模块接收其广播/转发的控制指令。
LoRa 网络由终端或内置的 LoRa 模块、网关、应用服务器及云端存储等部分构成。应用数据可双向传输，LoRaWAN 定义了 LoRa 的通信协议、系统结构及使用 LoRa 的端到端的标准规范。如图 2-3 所示的 LoRaWAN 通信协议结构图中，一个 LoRaWAN 网络架构[24]中包括了 EndNodes（终端节点）、GateWay（网关）、LoRaWAN Server（LoRaWAN 服务器）和 Application Server（用户服务器）。由于 LoRa 通信距离远，网关和终端节点之间基本能以单跳传输进行通信，所以网关和终端节点之间采用星型网络拓扑结构的方案。网关将 LoRaWAN 数据分别以 LoRa射频或 TCP/IP 进行中继传输，在终端和服务器之间起转发处理的 LoRaWAN 协议数据的作用[25]。在 LoRa 网络的星型结构中，网关使用单跳无线与一个或多个终端节点进行双向的通信；网关与 LoRaWAN 的服务器通信则是通过 Ethernet、3G/GPRS、WiFi 等标准的 IP 链路来实现。
【参考文献】：
期刊论文
[1]LoRa低成本全双工网关的设计与实现[J]. 陈孝松. 无线电通信技术. 2019(02)
[2]基于LoRa的工业监测自组网系统设计[J]. 魏源通,戴亚文. 计算机测量与控制. 2019(02)
[3]LED照明行业的市场分析[J]. 尤晟,姚国进,徐晨. 智库时代. 2019(01)
[4]Zynq UltraScale+MPSoC的嵌入式最小系统开发[J]. 江绪庆. 单片机与嵌入式系统应用. 2019(01)
[5]环境噪声监测中存在的问题及质量控制方法探讨[J]. 姜毅,季相星. 环境与发展. 2018(10)
[6]LED照明驱动电源芯片的创新发展[J]. 颜重光. 中国照明电器. 2018(09)
[7]大型地下停车场建筑设计与智能化的思考[J]. 戴佐恒. 科学技术创新. 2018(14)
[8]LED路灯调光控制系统的设计与实现[J]. 卢翠珍. 电子世界. 2018(02)
[9]LED照明灯调光电路的特点及实现方案[J]. 田波. 电子技术与软件工程. 2018(01)
[10]我国城市地下停车场发展现状及修建技术研究[J]. 谭忠盛,王梦恕,王永红,陈雪莹. 中国工程科学. 2017(06)
硕士论文
[1]大功率LED驱动电源及其控制策略的研究[D]. 乔永娜.东北石油大学 2018
[2]基于LoRa的物联网通信协议研究与实现[D]. 许斌.西安电子科技大学 2018
[3]基于LoRaWan的广域物联网技术研究及实现[D]. 唐山.电子科技大学 2018
[4]智能照明系统及控制策略研究[D]. 魏修岭.电子科技大学 2017
[5]智能照明控制系统研究[D]. 闫展坤.浙江大学 2013
本文编号：3224068
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
系统总体方案设计结构图
系统采用 LoRa 网络实现无线通信，将 LoRa 信号终端接收装置整合到 LED 照明模块、过渡照明模块、车位检测模块等各个现场设备的模块中构成 LoRa 通信的终端节点，无数个 LED 照明节点、过渡照明节点、车位检测检点和 LoRa 通信网关之间进行组网形成庞大的地下停车场 LoRa 无线通信网络。系统设计的网关和 PC 上位机/监控界面之间，由 RS-232 数据电缆线连接，通过以太网 TCP/IP 协议进行网络通信，实现对地下停车场车位占用情况、及各节点 LED 照明等状态实时监控、调节。如图 2-2 中展示的是本文设计的地下停车场现场的场景分布情况，在地下停车场的车道及停车位等处都安装有 LED 照明模块装置，用于提供车辆及行人的照明；出入口等处是过渡照明区域，安装有过渡照明装置，提供车辆的过渡照明；每个停车位中都安装有车位检测模块装置，用于检测车位占用等信息，各节点通过区域的类似具有汇聚节点功能的 LoRa 无线通信模块通信，一方面将采集到的数据信息上传，另一方面通过区域的 LoRa 无线通信模块接收其广播/转发的控制指令。
LoRa 网络由终端或内置的 LoRa 模块、网关、应用服务器及云端存储等部分构成。应用数据可双向传输，LoRaWAN 定义了 LoRa 的通信协议、系统结构及使用 LoRa 的端到端的标准规范。如图 2-3 所示的 LoRaWAN 通信协议结构图中，一个 LoRaWAN 网络架构[24]中包括了 EndNodes（终端节点）、GateWay（网关）、LoRaWAN Server（LoRaWAN 服务器）和 Application Server（用户服务器）。由于 LoRa 通信距离远，网关和终端节点之间基本能以单跳传输进行通信，所以网关和终端节点之间采用星型网络拓扑结构的方案。网关将 LoRaWAN 数据分别以 LoRa射频或 TCP/IP 进行中继传输，在终端和服务器之间起转发处理的 LoRaWAN 协议数据的作用[25]。在 LoRa 网络的星型结构中，网关使用单跳无线与一个或多个终端节点进行双向的通信；网关与 LoRaWAN 的服务器通信则是通过 Ethernet、3G/GPRS、WiFi 等标准的 IP 链路来实现。
【参考文献】：
期刊论文
[1]LoRa低成本全双工网关的设计与实现[J]. 陈孝松. 无线电通信技术. 2019(02)
[2]基于LoRa的工业监测自组网系统设计[J]. 魏源通,戴亚文. 计算机测量与控制. 2019(02)
[3]LED照明行业的市场分析[J]. 尤晟,姚国进,徐晨. 智库时代. 2019(01)
[4]Zynq UltraScale+MPSoC的嵌入式最小系统开发[J]. 江绪庆. 单片机与嵌入式系统应用. 2019(01)
[5]环境噪声监测中存在的问题及质量控制方法探讨[J]. 姜毅,季相星. 环境与发展. 2018(10)
[6]LED照明驱动电源芯片的创新发展[J]. 颜重光. 中国照明电器. 2018(09)
[7]大型地下停车场建筑设计与智能化的思考[J]. 戴佐恒. 科学技术创新. 2018(14)
[8]LED路灯调光控制系统的设计与实现[J]. 卢翠珍. 电子世界. 2018(02)
[9]LED照明灯调光电路的特点及实现方案[J]. 田波. 电子技术与软件工程. 2018(01)
[10]我国城市地下停车场发展现状及修建技术研究[J]. 谭忠盛,王梦恕,王永红,陈雪莹. 中国工程科学. 2017(06)
硕士论文
[1]大功率LED驱动电源及其控制策略的研究[D]. 乔永娜.东北石油大学 2018
[2]基于LoRa的物联网通信协议研究与实现[D]. 许斌.西安电子科技大学 2018
[3]基于LoRaWan的广域物联网技术研究及实现[D]. 唐山.电子科技大学 2018
[4]智能照明系统及控制策略研究[D]. 魏修岭.电子科技大学 2017
[5]智能照明控制系统研究[D]. 闫展坤.浙江大学 2013
本文编号：3224068
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