基于窄带物联网路灯控制系统的设计与实现
发布时间：2021-07-04 21:02
针对我国目前路灯覆盖面积大,管理手段落后,无法根据实际需要进行远程控制开关灯时间、无法监测各路灯的运行状况等问题,设计一种基于窄带物联网路灯控制系统方案,实现对路灯按需控制、及时了解各路灯的耗能情况,并综合现场的人流量情况,实现精确控制,最终达到节约能源的目的;该终端采用意法半导体STM32芯片为微控制核心、以窄带物联网技术为传输方式、以天翼云平台为支撑的系统总体框架,阐述了系统硬件、软件设计思路,制定了路灯控制器、天翼云平台、后台服务系统之间的通信协议,实现了路灯控制器、云平台、后台服务终端三者之间的信息交互;测试及应用结果表明,在无线网络基站已覆盖场所,通信成功率达99%以上,数据通信响应时间小于1s,控制系统稳定可靠,为将来路灯节能控制和管理提供了有利的保障。
【文章来源】：计算机测量与控制. 2020,28(09)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
路灯控制系统整体框图
微控制器模块一方面用来接收路灯采集运行和状态信息，并将处理后的数据信息发送给上行通信模块，然后上传到天翼云平台；另一方面接收从云平台通过通信模块转发的路灯控制命令并下发给继电器输出模块。选用意法半导体的cotex-M0为控制处理核心，型号为：STM32F205,ARM32位Cortex-M3内核，最大工作频率120 MHz，最大1MB的Flash、128kB的SRAM存储器，内部可选配的26MHz晶振，选配内32kHz的晶振，带有3个12位的μs级的AD转换器，4个USART接口和2个UART接口。2.1 下行采集和控制模块
上行通信模块采用NB-IoT通信方式，主要由全网通模组BC28，电源控制电路、SIM卡电路和滤波天线等组成，将前期采集并保存的路灯照明参数及环境状况信息，发送到天翼云平台[10-12]。具体采用华为内核的移远模组BC28，它具有超紧凑、多频段、高性能、低功耗的特点，在设计上实现了全网通的频段，可选用电信、移动、联通三大主流运营商网络，其尺寸比前期的BC95更小，内部带模数转换功能。工作电压VCC＿NB可使用范围3.1～4.2V，典型值3.6 V。此模块由模组BC28、异步收发回路、物联网卡回路、电源管理、射频通信口组成，在异步收发回路串接1kΩ的电阻，用于串口匹配电阻；在物联网卡通信回路中，串接了22欧姆的电阻，保证读取物联网卡数据的稳定；电源管理，保证了低功耗时，整机电源消耗最小；射频通信口用于外接天线，电路图如图3所示。2.3 电源模块
【参考文献】：
期刊论文
[1]以蜂窝为基础的窄带物联网技术性能和实践[J]. 徐颖. 山东工业技术. 2019(09)
[2]基于窄带物联网智能燃气表系统设计与实现[J]. 宋洪儒,王宜怀,杨凡. 传感器与微系统. 2019(03)
[3]基于NB-IoT和大数据分析的智能路灯控制云端系统的研究[J]. 董铮,陈思,叶韬,汪霏菲,杨春泽. 江苏通信. 2019(01)
[4]基于NB-IoT+WSN技术的智能路灯通信架构研究[J]. 潘俊虹,吴薇,彭涛. 四川理工学院学报(自然科学版). 2018(06)
[5]基于NB-IoT的城市智慧路灯监控系统设计[J]. 成开元,廉小亲,周栋,张晓力. 测控技术. 2018(07)
[6]NB-IoT关键技术及应用前景[J]. 邹玉龙,丁晓进,王全全. 中兴通讯技术. 2017(01)
[7]电力载波通信中的干扰特性及抑制技术分析[J]. 张高境,熊兴中. 电信科学. 2016(02)
[8]基于水汽热采集终端的研制[J]. 石英春,李宇峰,孙小进. 仪器仪表用户. 2015(05)
[9]基于GPRS和ZigBee的节能型LED路灯智能控制系统[J]. 经伟,许堃,余建波. 计算机测量与控制. 2015(05)
[10]基于STM32的农村智能配电网监控终端设计[J]. 楚成彪,郝思鹏,何小栋,万盟,吴瀚俊,冯煜坤. 电子设计工程. 2014(14)
本文编号：3265536
【文章来源】：计算机测量与控制. 2020,28(09)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
路灯控制系统整体框图
微控制器模块一方面用来接收路灯采集运行和状态信息，并将处理后的数据信息发送给上行通信模块，然后上传到天翼云平台；另一方面接收从云平台通过通信模块转发的路灯控制命令并下发给继电器输出模块。选用意法半导体的cotex-M0为控制处理核心，型号为：STM32F205,ARM32位Cortex-M3内核，最大工作频率120 MHz，最大1MB的Flash、128kB的SRAM存储器，内部可选配的26MHz晶振，选配内32kHz的晶振，带有3个12位的μs级的AD转换器，4个USART接口和2个UART接口。2.1 下行采集和控制模块
上行通信模块采用NB-IoT通信方式，主要由全网通模组BC28，电源控制电路、SIM卡电路和滤波天线等组成，将前期采集并保存的路灯照明参数及环境状况信息，发送到天翼云平台[10-12]。具体采用华为内核的移远模组BC28，它具有超紧凑、多频段、高性能、低功耗的特点，在设计上实现了全网通的频段，可选用电信、移动、联通三大主流运营商网络，其尺寸比前期的BC95更小，内部带模数转换功能。工作电压VCC＿NB可使用范围3.1～4.2V，典型值3.6 V。此模块由模组BC28、异步收发回路、物联网卡回路、电源管理、射频通信口组成，在异步收发回路串接1kΩ的电阻，用于串口匹配电阻；在物联网卡通信回路中，串接了22欧姆的电阻，保证读取物联网卡数据的稳定；电源管理，保证了低功耗时，整机电源消耗最小；射频通信口用于外接天线，电路图如图3所示。2.3 电源模块
【参考文献】：
期刊论文
[1]以蜂窝为基础的窄带物联网技术性能和实践[J]. 徐颖. 山东工业技术. 2019(09)
[2]基于窄带物联网智能燃气表系统设计与实现[J]. 宋洪儒,王宜怀,杨凡. 传感器与微系统. 2019(03)
[3]基于NB-IoT和大数据分析的智能路灯控制云端系统的研究[J]. 董铮,陈思,叶韬,汪霏菲,杨春泽. 江苏通信. 2019(01)
[4]基于NB-IoT+WSN技术的智能路灯通信架构研究[J]. 潘俊虹,吴薇,彭涛. 四川理工学院学报(自然科学版). 2018(06)
[5]基于NB-IoT的城市智慧路灯监控系统设计[J]. 成开元,廉小亲,周栋,张晓力. 测控技术. 2018(07)
[6]NB-IoT关键技术及应用前景[J]. 邹玉龙,丁晓进,王全全. 中兴通讯技术. 2017(01)
[7]电力载波通信中的干扰特性及抑制技术分析[J]. 张高境,熊兴中. 电信科学. 2016(02)
[8]基于水汽热采集终端的研制[J]. 石英春,李宇峰,孙小进. 仪器仪表用户. 2015(05)
[9]基于GPRS和ZigBee的节能型LED路灯智能控制系统[J]. 经伟,许堃,余建波. 计算机测量与控制. 2015(05)
[10]基于STM32的农村智能配电网监控终端设计[J]. 楚成彪,郝思鹏,何小栋,万盟,吴瀚俊,冯煜坤. 电子设计工程. 2014(14)
本文编号：3265536
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