一種用於智慧路燈的無線控制方法及系統與流程
2024-04-08 01:17:05
本發明涉及物聯網控制技術領域，特別涉及用於智慧路燈的無線控制方法及系統。
背景技術：
路燈作為城市的重要組成部分，隨處可見，而且隨著智慧城市建設加快，越來越多的路燈被人們利用起來。由於路燈在任何道路中都能見到，具備了許多擴展功能，因此諸如智慧路燈等一些智能化概念易於被推廣。
智慧路燈的控制是基於對路燈的智能控制，現階段對路燈的控制，可做到智能開關、調光、能耗監控和故障巡檢。
現階段對道路中路燈的控制，一般採用ZIGBEE無線網絡連接或PLC電力線載波通訊，這類物聯網的控制方式，需涉及伺服器、集中控制器和路燈的單燈控制器；集中器跟伺服器之間通訊採用了GPRS模式，集中控制器和單燈控制器採用了無線網絡連接或者電力載波通訊連接。傳統控制方式中，集中控制器作為連接單燈控制器和伺服器是必不可少的一部分，沒法去除。由於集中控制器安裝於配電箱中，所以很多控制器廠家都將集中控制器的功能做的比較複雜化，包含了內置電錶、迴路控制等功能，而且集中控制器內部的MCU通常都是帶了作業系統，MCU需要處理的線程比較多，就導致了系統的工作極其的不穩定，容易出現死機或者不工作情況，一旦集中控制器不能正常工作，那麼就將導致單燈控制器無法正常接收到信息，處於無法控制的情況。
技術實現要素：
為解決的技術問題，本發明提出一種用於智慧路燈的無線控制方法及系統，減少了傳統控制方案中的集中控制器，降低了整個路燈控制的成本，也減少了調試成本，避免了系統的工作不穩定而出現死機或者不工作的情況。
本發明提供了一種用於智慧路燈的無線控制方法，包括:
發送控制指令步驟：響應於用戶的操作，發送控制指令；
發送指令數據包步驟：依據發送的所述控制指令，調取相關於所述控制指令的指令數據包，並通過無線網絡發送至終端控制器對智慧路燈進行控制。
作為一種可實施方式，在所述發送指令數據包步驟中，調取相應的所述指令數據包，並通過LTE無線網絡向所述終端控制器發送所述指令數據包。
相應地，本發明還提供了一種用於智慧路燈的無線控制系統，包括客戶端、雲伺服器以及無線模塊；
所述客戶端用於響應於用戶的操作，發送控制指令；
所述雲伺服器用於依據發送的所述控制指令，調取相關於所述控制指令的所述指令數據包，並通過無線網絡向終端控制器發送。
作為一種可實施方式，所述無線模塊包括NB-IOT無線模塊，所述NB-IOT無線模塊和所述終端控制器集成於一燈具內。
作為一種可實施方式，所述無線模塊包括NB-IOT無線模塊和LTE無線模塊，所述NB-IOT無線模塊、LTE無線模塊以及所述終端控制器集成於一燈具內。
作為一種可實施方式，所述無線模塊包括eLTE-IOT無線模塊，所述eLTE-IOT無線模塊和所述終端控制器集成於一燈具內。
作為一種可實施方式，所述無線模塊包括eLTE-IOT無線模塊和eLTE無線模塊，所述eLTE-IOT無線模塊、eLTE無線模塊以及所述終端控制器集成於一燈具內。
本發明相比於現有技術的有益效果在於：
本發明提出一種用於智慧路燈的無線控制方法及系統，使控制指令直接到雲平臺再到基站再到終端控制器。由於減少了傳統控制方案中的集中控制器，減少了數據傳遞產生的流量，降低了整個路燈控制的成本，也降低了調試成本，避免了系統的工作不穩定而出現死機或者不工作的情況。
附圖說明
圖1為本發明實施例一提供的用於智慧路燈的無線控制方法的流程圖；
圖2為本發明實施例二提供的用於智慧路燈的無線控制系統的框圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本發明上述的和另外的技術特徵和優點進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的部分實施例，而不是全部實施例。
參照圖1，本發明實施例一提出了一種用於智慧路燈的無線控制方法，包括步驟S100和步驟S200。
在步驟S100中，控制指令從客戶端1產生，雲平臺載於雲伺服器2，客戶端1與雲伺服器2通過Internet網絡連接。用戶在客戶端1上操作，即可通過Internet網絡將控制指令發送至雲伺服器2。客戶端1可以是電腦、平板或者手機等設備，用戶在電腦、平板或者手機等設備上操作。
在步驟S200中，雲伺服器2從資料庫中調取與控制指令相應的指令數據包，然後通過Internet網絡將指令數據包發送給基站，基站再通過無線網絡將指令數據包發送給終端控制器，對智慧路燈進行控制。
本實施例中，基站是第三方運營商，例如移動、聯通或者電信。
本實施例中，無線網絡可以是授權頻段的，若採用授權頻段的，即使用NB-IOT無線模塊與基站進行數據傳送，該無線網絡的構建需要電信運營商部署。以下兩種方案可以實現使用NB-IOT無線模塊與基站進行數據傳送。
方案一：終端控制器處於基站覆蓋的範圍內且信號較好，可以直接通過NB-IOT無線模塊與基站進行數據傳送。前提是，終端控制器與NB-IOT無線模塊集成於一燈具4內。利用NB-IOT無線模塊構建於帶寬大約180KHz的蜂窩網絡，就可直接部署於GSM網絡、UMTS網絡或者LTE網絡，與普通蜂窩網絡不同的是，該蜂窩網絡降低了部署成本、實現平滑升級；另外由於可直接部署於GSM網絡，所以它是專用於物聯網的一種技術，不對任何的行動裝置產生衝突，可以完整地實現通訊，不會出現信息堵塞和信息幹擾等問題。
在該方案中，指令數據包通過Internet網絡發送給基站，基站再直接將指令數據包發送給終端控制器的NB-IOT無線模塊。
方案二：終端控制器不處於基站覆蓋的範圍內，或者終端控制器處於基站覆蓋的邊緣位置且信號較差，可以利用LTE無線模塊建立微基站，在第三方運營商的基站內建立微基站。由於LTE無線模塊的發送功率大，可以覆蓋以微基站為中心，超過幾公裡的範圍，該範圍內的NB-IOT無線模塊都可以直接與LTE無線模塊進行數據傳送。前提是，終端控制器與NB-IOT無線模塊集成於一燈具4內。
在該方案中，指令數據包通過Internet網絡發送給基站，基站再將指令數據包發送給微基站，微基站再將指令數據包發送給終端控制器的NB-IOT無線模塊。
本實施例中，無線網絡也可以是非授權頻段的，若採用非授權頻段的，即使用eLTE-IOT無線模塊與基站進行數據傳送。eLTE屬於非授權頻段，工作於公共頻段，只要符合相關標準，任何組織無需審核即可部署；相應地，eLTE-IOT屬於非授權頻段，工作於公共頻段，只要符合相關標準，任何組織無需審核即可部署。以下兩種方案可以實現使用eLTE-IOT無線模塊與基站進行數據傳送。
方案一：終端控制器處於基站覆蓋的範圍內且信號較好，可以直接通過eLTE-IOT無線模塊與基站進行數據傳送。
在該方案中，指令數據包通過Internet網絡發送給基站，基站再直接將指令數據包發送給終端控制器的eLTE-IOT無線模塊。
方案二：終端控制器不處於基站覆蓋的範圍內，或者終端控制器處於基站覆蓋的邊緣位置且信號較差，可以利用eLTE無線模塊建立微基站，在第三方運營商的基站內建立微基站。由於eLTE無線模塊的發送功率大，可以覆蓋以微基站為中心，超過幾公裡的範圍，該範圍內的eLTE-IOT無線模塊都可以直接與eLTE無線模塊進行數據傳送。
在該方案中，指令數據包通過Internet網絡發送給基站，基站再將指令數據包發送給微基站，微基站再將指令數據包發送給終端控制器的eLTE-IOT無線模塊。
另外，為與NB-IOT無線模塊配合，防止NB-IOT無線模塊損壞後導致蜂窩網絡癱瘓。可使用帶GSM模塊的單穩態觸發模塊，GSM模塊與基站通訊連接。在蜂窩網絡癱瘓後的一段時間內，通過GSM模塊維持數據傳輸，與此同時，單穩態觸發模塊將報警信號通過基站發送給客戶端，及時通知管理人員，有充足的時間採取應對措施。
需要注意的是，由於LTE和eLTE都屬於寬帶應用，還可以用於進行視頻流、圖像流、語音流等需要大數據傳輸的場合；由於NB-IOT和eLTE-IOT都屬於窄帶應用，還可以用於控制、數據採集、報警觸發等小數據處理的場合。上述四種方案基於兩種技術，可以相互使用。
傳統的無線類通訊控制，例如ZIGBEE方案或者2G類的通訊控制；基本採用了三級模式，即上位機伺服器、集中器、終端組成三級，上位機伺服器和集中器採用了2G/4G的通訊方式，集中器和終端採用ZIGBEE方式。上位機伺服器通過操作，將指令通過2G/4G網絡發送給集中器，集中器解析指令後，將指令進行編譯，通過內置的ZIGBEE模塊發送出去，終端的內的ZIGBEE接收到環境中的指令，對指令進行解析等處理，終端內部具有MCU，MCU與ZIGBEE之間採用串口連接，ZIGBEE將指令通過串口傳輸給MCU，MCU通過不同指令的含義進行相關的控制，同時將執行結果指令通過串口傳輸給ZIGBEE模塊，ZIGBEE模塊發送執行結果指令，集中器內部的ZIGBEE接收到傳輸來的指令解析完成後，通過2G/4G網絡傳輸給上位機伺服器。
所以終端和上位機伺服器存在了中間一級，所以使用過程中或者現場安裝過程中，集中器是必不可少的一份，需要將集中器先與上位機伺服器進行調試連接通過，再調試終端，所以相關的調試比較麻煩。
雖然ZIGBEE工作在公共頻段-2.4G，但是很多RF設備都是工作在這個頻點範圍內，例如WIFI，而且WIFI的使用量非常的大，所以現場調試過程中，如果WIFI設備過的，肯定會導致ZIGBEE通訊出現問題。同時ZIGBEE也容易受到外圍環境，建築物、天氣等因素幹擾。
採用2G通訊的單燈控制，其實現方式就會比ZIGBEE相對比較簡單些，去除了集中器的中間環節，直接將終端與上位機伺服器連接，但是由於2G網絡並不是專門用來作為物聯網通訊使用的，很多地區2G還用於語音通話等，所以將2G作為路燈燈具4控制的通訊方案，會導致該地區很多2G設備連接，會與用戶手機等行動裝置衝突，而導致信號傳輸受到影響。
因此，本發明提出一種用於智慧路燈的無線控制方法，使控制指令直接到雲平臺再到基站再到終端控制器。由於減少了傳統控制方案中的集中控制器，減少了數據傳遞產生的流量，降低了整個路燈控制的成本，也降低了調試成本，避免了系統的工作不穩定而出現死機或者不工作的情況。
參照圖2，本發明實施例二提出了一種用於智慧路燈的無線控制系統，用於實現上述無線控制方法。其包括客戶端1、雲伺服器2以及無線模塊3；其中，無線模塊3可以由NB-IOT無線模塊或者eLTE-IOT無線模塊實現，也可以由LTE無線模塊、NB-IOT無線模塊或者eLTE無線模塊、eLTE-IOT無線模塊實現。此外，與上述無線控制方法重複之處，本實施例中不再贅述。
以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步的詳細說明，應當理解，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限定本發明的保護範圍。特別指出，對於本領域技術人員來說，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。