基于NB-IoT物联网的路灯智能控制的特点性能.doc

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1、基于NB-IoT物联网的路灯智能控制的特点性能　　根据《中国路灯现状与未来发展分析》，2010年，中国具有路灯2700万盏，按照10-15%的年增长，2017年底应该具有4000万盏路灯；全国主要城市2016年底路灯数量和广东省路灯数量如表：　　　　路灯作为公共服务资源，不仅仅具有照明功能，还承载着交通安全、治安监控安全保障的作用。所以越来越多的城市开始对路灯进行智能化升级，全国大部分城市路灯的开关灯主要以配电柜为管控单元，配电柜内安装定时开关、经纬仪开关等，每组配电柜分别管理50-200盏路灯。但是路灯巡查主要靠人查、车查。这种方式的缺点：　　1）无法对单灯进行控制；　　2

2、）无法调整单灯的亮度，不能有效的节能；　　3）巡查效率低，不能对单灯进行监控；　　4）故障出现时，不能远程快速进行诊断；　　5）资产管理方式粗放，不够精准；　　随着LED路灯节能量的提高，智能控制系统的节能空间越来越小，而路灯管理部门真正需求的是：科学化和智能化的管理，提高工作效率，保证亮灯率。　　一、智能路灯控制系统的现状　　随着城镇化进程的加快与互联网的发展，互联网已经应用到各行各业，万物互联。同时随着LED技术的进步和广泛应用，基于互联网的智能路灯应运而生，这些智能路灯的互联方式有三种典型类型：PLC（电力线通信）、ZigBee/SigFox/LoRa（小无线）、2G（

3、GPRS）。这三种类型的通信方式，在高效、安全、可靠和开放四个方面均存在不足。　　1、PLC方式：PLC是较早的物联技术，存在难以突破的技术瓶颈，即难跨越配电柜来扩大集中控制器的控制范围。需自行建网；存在较多谐波，信号衰减快，信号不稳定，可靠性差；控制器采用简易的信息防护机制，难以适应随处分布的路灯环境，安全性差；　　2、ZigBee/SigFox/LoRa：使用公用免费频谱，经常受到WiFi、企业无线专网或其它免费频谱的“互联”信号的同频干扰，信号很不可靠；　　ZigBee/SigFox/LoRa设备的发射功率是受限制的，覆盖也较差；与PLC一样，需自行建网、自行维护，不便

4、捷、低效；由于ZigBee/SigFox/LoRa多为私有协议，如LoRa的协议为SEMTECH、IBM和actility三家私有，LoRa芯片仅由SEMTECH生产，在标准开放性上很多限制。　　3、2G（GPRS）：最大的问题是2G已在退网中。　　二、NB-IoT物联网技术　　随着智慧城市、大数据时代的到来，无线通信将实现万物连接。目前大量物与物的联接大多通过蓝牙、Wi-Fi等短距通信技术承载，而非运营商移动网络。基于蜂窝的窄带物联网（NarrowBandInternetofThings,NB-IoT）成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约1

5、80KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络。NB-IoT从4G演进而来，是专为规模联接而生的物联技术，快速实现规模化“互联”，主要价值体现在：免自建网、免自维护；可靠性高；全球统一标准，并支持向5G平滑演进。　　三、基于NB-IoT物联网的路灯智能控制及故障诊断系统　　1、通信组网方式　　考虑到PLC（电力线通信）、ZigBee/SigFox/LoRa（小无线）、2G（GPRS）的通信缺点，并结合路灯应用环境的复杂性，NB-IoT在高效、可靠、安全和开放四个方面全面占优，而且NB-IoT覆盖更广，在同样的频段下，NB-IOT比现有网络增益20dB，覆盖

6、面积扩大100倍，是智能路灯的最佳“互联”方案。　　电力线载波或者Zigbee等通信方式的组网：单灯控制器+集中控制器+基站+Internet。单灯控制器与集中控制器进行通信，集中控制器通过基站连接Internet。某个单灯控制器出现故障，将无法实现此控制器的通信，如果集中控制器出现故障，那么集中控制器管辖的范围内的所有单灯控制器将无法实现通信。　　　　图一：电力线载波或者Zigbee等通信方式的智能路灯复杂组网　　　　图二、NB-IoT物联网智能路灯组网图　　NB-IoT路灯智能控制系统自组网。每个单灯控制器自行与物联网云平台组网通信，所以不需要“集中控制器”、“服务器”等

7、；即使某一个单灯控制器出现故障，不影响其他单灯控制器的通信。　　2、故障诊断功能　　如采用PLC（电力线通信）、ZigBee/SigFox/LoRa（小无线）、2G（GPRS）　　三种通信方式，在单灯不亮时，最多可以做到故障定位，即可以知道具体哪个灯没有亮。但是路灯管理部门需要更进一步的智能化，需要及时了解故障的原因，比如电缆坏损、驱动电源坏损、光源坏损。而上述三种通信方式无法实现。　　1）电力线载波或者Zigbee等通信方式的智能路灯线路连接图　　　　市电接入驱动电源“AC输入”，驱动电源“DC输出”