[发明专利]一种基于LoRa无线通信技术的智慧路灯管理系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于LoRa无线通信技术的智慧路灯管理系统及方法，属于智慧城市领域。

背景技术

城市公共照明是与城市生活息息相关的重要公共基础设施，而随着城镇化建设的推进，城市道路照明路灯的数量越来越多，所消耗的能量越来越高，从而导致供电趋于紧张。我国城市公共照明用电量已占全国电力生产总量的9％，公共照明节能减排势在必行。现有的公共照明管理方式存在信息化水平低、运维费用高、电能浪费严重等突出问题，具体表现在人工巡检方式，人工和车辆运营费用高；灯具、线缆偷盗现象防不胜防，损失高，不能根据实际照明需求进行灵活调控，存在一定的电能浪费，这样的管理方式与日益增长的城市公共照明规模产生了剧烈矛盾。由此可见，路灯的智能化管理成为智慧城市新的诉求。

LoRa无线通信技术具有超远距离通信、功耗低、成本低的特点，基于该技术的网关支持多信道、多数据速率的并行处理，系统容量大。LoRa可以通过信号在空中传播的时间来测距，以此实现定位。这些特征使得LoRa技术非常适用于像智慧城市这样的低功耗、远距离、大量连接的物联网应用。

微波车辆检测器是一种用于检测交通状况的检测器，它利用连续频率调制波(FMCW)实现对多车道车辆的实时检测。微波检测器发射一束微波同时接收目标物体反射波，根据反射回来的波形及频率差异来判别车辆、车型、车速和车道。微波检测器具有成本低、可靠性高、全天候工作、多车道监测的优点。

单片机技术已在工业控制领域得到了广泛应用。单片机的应用，使电路设计重心由硬件设计向软件设计转移，通过软件编程来控制复杂的电路系统。本发明采用采用STM32作为网关的主控中心，STM32功能强大、运算速度快，能够处理较多数据，而节点采用51单片机，可以满足节点的功能需求，也降低了成本。

网络通信和软件技术是互联网业的核心技术，服务器以强大的软件技术为支撑，通过HTTP协议与网关进行双向通信。服务器将从网关接收的数据处理并存储在数据库中，方便用户查看与操作。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于LoRa无线通信技术的智慧路灯管理系统及方法。该系统将LoRa无线通信技术、单片机技术、微波测量技术、网络通信技术、软件技术和云服务器技术完美融合，从而实现对路灯的信息化、智能化管理，达到节约电能、及时检修的目的。本发明实现一种智慧照明系统，达到节约电能的目的，方便管理人员对路灯进行信息化管理。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种基于LoRa无线通信技术的智慧路灯管理系统，该系统包括云服务器、若干网关、若干普通节点和若干增强型节点，所述网关通过LoRa无线通信的方式分别与普通节点、增强型节点进行数据传输，所述网关通过GPRS无线通信的方式与云服务器进行数据传输；每个所述增强型节点按照预设间隔分别安装在一个路灯端，每个所述普通节点分别安装在未安装增强型节点的每个路灯端；

每个所述普通节点包含第一电能计量芯片、第一继电器、第一LoRa射频芯片、第一天线及第一单片机，所述第一单片机分别与第一电能计量芯片、第一继电器、第一LoRa射频芯片连接，所述第一LoRa射频芯片与第一天线连接；

每个所述增强型节点包含SPECTR微波检测器、第二电能计量芯片、第二继电器、第二LoRa射频芯片、第二天线及第二单片机，所述第二单片机分别与SPECTR微波检测器、第二电能计量芯片、第二继电器、第二LoRa射频芯片连接，所述第二LoRa射频芯片与第二天线连接；

每个所述网关包含GPRS上网模块、光亮度传感器、第三LoRa射频芯片、第三天线及第三单片机，所述第三单片机分别与GPRS上网模块、光亮度传感器、第三LoRa射频芯片连接，所述第三LoRa射频芯片与第三天线连接。

作为本发明的进一步优化方案，所述第一和第二电能计量芯片的型号均为hlw8012。

作为本发明的进一步优化方案，所述第一和第二单片机均为stc12c5a60s2型单片机。

作为本发明的进一步优化方案，所述第三单片机的为STM32型单片机。

作为本发明的进一步优化方案，所诉云服务器包含数据库、用于管理路灯的web端和用于管理路灯的app端。

作为本发明的进一步优化方案，每个所述网关、普通节点、增强型节点都有固定的唯一的ID号。