基于LoRa的智能照明系統的設計

李飛

摘 要：LoRa是由Semtech公司提供的超長距離、低功耗的物聯網解決方案。文章給出了由若干組單燈控制器（內置LoRa通信模塊）、LoRa網絡單元、智能網關單元、環境參數采集單元、云平臺以及遠程通信單元組成的智能照明系統，該系統可實現智能照明監控及單燈節能控制等功能。最后，文章對方案的優勢和不足進行了相應的闡述。

關鍵詞：LoRa;單燈控制;網絡單元;智能網關

中圖分類號：TM923.5?文獻標識碼：A?收稿日期：2018-10-25

基金項目：山東英才學院校級科研課題“基于LoRa的智能路燈控制系統研究”（16YCYBZR07）。

作者簡介：李 飛（1986—），女，山東德州人，山東英才學院講師，主要從事電子專業教學與研究工作。

路燈分布廣泛，自然或者人為損壞時常發生，“上路巡查”，反應遲緩，不僅費時費力費錢，對于故障的發現和排除更是極為不便，很難保持高“亮燈率”，而“全夜燈恒照度”模式能源利用率極低。以上種種，遠遠不能滿足現代化道路照明需要。采用LoRa協議的無線通信網絡，可實現智能照明監控及單燈節能控制[1]。文章對智能照明系統及其設計方案進行了闡述。

一、基于LoRa的智能照明系統設計方案

（1）LoRa網絡單元負責組建LoRa網絡，其把每一個路燈都加入網絡內部進行統一管理，由智能網關發出指令。LoRa網絡單元建立網絡，其他節點加入網絡，使整個網絡覆蓋所有的路燈。

（2）智能網關單元由路燈控制器和顯示存儲單元組成。它主要負責分析和執行監測中心命令，并根據已定程序自動對路燈進行控制，同時也負責顯示、存儲各項環境參數，另外還包括間接地對LoRa網絡和GPRS遠程命令、數據傳輸進行控制。

（3）環境參數采集單元負責通過各類傳感器采集周圍環境參數，包括溫度、濕度、光照、霧霾等環境信息，同時將采集到的數據通過智能網關顯示和存儲。

（4）遠程通信單元：智能網關通過遠程通信單元的GPRS與監測中心進行雙向通信，將監測中心發出的控制指令以及采集到的環境參數進行傳輸。

（5）監測中心服務器負責整個路燈控制系統的工作模式的選擇，點對點控制路燈，對環境數據進行收集和分析處理。

二、主要功能

采用LoRa無線網絡通信、各類智能傳感以及單燈控制等相關技術，可以建立精細到每一盞路燈的智能網絡。根據道路實際情況，相關部門可設定“隔盞亮燈”“輔道關燈”“智能調光”（LED路燈）等節能方案，從而實現路燈狀態的自主感知、節能控制和周期自動巡測等功能。

三、方案優勢與不足

LoRa是由Semtech公司提供的超長距離、低功耗的物聯網解決方案。采用LoRa協議的無線通信網絡需要對其覆蓋、功耗和成本等方面進行關注[2]。

（1）LoRa支持擴頻技術，不同的擴頻因子可滿足不同的靈敏度要求。但LoRa系統為非授權頻段技術，使用時需要根據當地頻率情況，和當地無線電管理委員會溝通，獲取專用頻率資源。

（2）當處于接收狀態時，LoRa的電流為12mA;當發射功率為14d Bm左右時，電流大約是32mA;而當進入Sleep狀態時，電流消耗更是小于1μA。據推算，LoRa應用于智能路燈控制時，電池可用10年之久。

（3）LoRa的成本基本滿足業界對LPWA技術的要求，目前的芯片成本約為1美金，模塊成本約為5美金。

參考文獻：

[1]張 堃.基于無線網絡的智能路燈控制系統設計[D].長春：吉林大學，2015.

[2]劉 琛，邵 震，夏瑩瑩.低功耗廣域LoRa技術分析與應用建議[J].電信技術，2016（5）.