[发明专利]一种基于LoRa通信的节能报警灯柱

摘要

本发明公开一种基于LoRa通信的节能报警灯柱。本发明LoRa无线通信模块只需在传输灯柱状态信息或者人员按下一键报警按钮后启动，但在不进行传输灯柱状态信息或报警通讯时LoRa无线通信模块关闭。根据LoRa无线通信模块的传输状态，动态调节传输带宽，同时动态调节上述各电压分配。本发明利用射频检测模块技术对人员/车辆进行监测，实现了对亮度的实时控制；LoRa通信单元将灯柱的通信状态划分为三个部分，根据不同的状态动态调节发射频率及分散因子，从而减少通信能耗。

主权项

1.一种基于LoRa通信的节能报警灯柱，其特征在于包括中央控制模块、电流自检模块、射频检测模块、LoRa无线通信模块、GPS定位模块、报警模块；电流自检模块用于灯柱电流进行循环检测；当电流超过阈值时告知中央控制模块，同时将电流电压数据传输至中央控制模块；射频检测模块包括超声波传感器以及红外传感器，用于判断行人/车辆是否靠近灯柱，并告知中央控制模块；GPS定位模块接收中央控制模块的命令，并将位置信息反馈给中央控制模块；LoRa无线通信模块接收将中央控制模块传送的灯柱电压、电流、工作模式(包括节能、正常)、位置信息等，调制并发送至云服务器；此处工作模式为节能时，即射频检测模块判断没有行人/车辆靠近灯柱；反之则为工作模式为正常；报警模块，包括一键报警按钮、语音输入/输出口；当人员按下一键报警按钮时，通过LoRa无线通信模块将灯柱位置信息传输至设定单位，同时开启语音输入/输出口，通过LoRa无线通信模块以此保障用户和设定单位进行语言通信；所述中央控制模块接收电流自检模块传输的灯柱电流电压数据以及初始化自检时异常通知；接收射频检测模块传输的人/车辆是否靠近灯柱信息，并控制灯柱的LED工作模式；接收一键报警按钮的按键命令，并将灯柱位置信息传输至LoRa无线通信模块；接收GPS定位模块传输的灯柱位置信息；接收LoRa无线通信模块反馈的语音通讯信息；上述灯柱实现节能是LoRa无线通信模块只需在传输灯柱状态信息或者人员按下一键报警按钮后启动，但在不进行传输灯柱状态信息或报警通讯时LoRa无线通信模块关闭：将LoRa无线通信模块的能耗模型定义为：E_total＝E_start+E_trans+E_comit  式(1)其中E_start为LoRa无线通信模块在启动至工作的时间段能耗，E_trans为LoRa无线通信模块在传输灯柱电压、电流、工作模式(节能、正常)、位置信息的能耗，E_comit为LoRa无线通信模块在与设定单元进行通信时的传输能耗；进而可知通信模块的传输能耗定义为：其中其中SF表示传输分散因子，分散因子越小，则传输耗时越短；BW表示传输带宽，传输带宽越大则传输用时越短，此时传输所需的能耗则越大；LoRa无线通信模块的传输状态分为灯柱状态上传及语音通信；当传输状态为上传灯柱状态时，传输单元降低传输带宽；当传输状态为语音通信时，传输单元提升传输带宽，保证通信正常；P_start＝(P_ON(f_MCU)+P_strans)  式(3)其中P_ON(f_MCU)表示LoRa无线通信模块使用启动频率f_MCU的电压，P_strans表示LoRa无线通信模块在传输工作初始化时所需的电压；若传输模式为灯柱状态上传时，其中P_cmd表示LoRa无线通信模块与云服务器进行对接所需的电压，表示LoRa无线通信模块上传至云服务器所需的电压；若传输模式为语音通信时，其中分别表示LoRa无线通信模块与设定单位进行通信时所需的上传电压、下载电压；根据传输模式，动态调节上述各电压分配。