一.路燈管理和能耗現(xiàn)狀

進(jìn)入21世紀(jì)，“節(jié)能減排”成為我國的一項(xiàng)基本國策，備受矚目。其中，照明節(jié)能是“節(jié)能減排”中非常重要的一環(huán)，在我國具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。傳統(tǒng)照明帶來大量二氧化碳等氣體的排放，對(duì)于環(huán)境的影響也將越來越大，隨著我國城市照明快速發(fā)展，上述問題還將更加突出，在照明用電中，路燈占有相當(dāng)?shù)姆蓊~，由于線路工作時(shí)間長，耗能非常之大，推廣綠色照明勢(shì)在必行。確保按時(shí)、按需點(diǎn)亮每一盞燈，并能有效地節(jié)省路燈的用電電量、延長燈泡的壽命、降低維護(hù)和管理的成本是現(xiàn)代效能型社會(huì)追求的目標(biāo)。因此，探索和應(yīng)用新型的綠色的照明供電方式，對(duì)于實(shí)現(xiàn)“十二五”節(jié)能減排目標(biāo)以及“到2020年我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%－45%”的溫室氣體減排目標(biāo)，意義十分重大。目前路燈管理和能耗現(xiàn)狀如下：

ê燈具無法按需調(diào)節(jié)亮度

ê超負(fù)荷運(yùn)行，增加電能消耗

ê燈具維護(hù)成本高

ê監(jiān)控管理滯后

針對(duì)上述的缺點(diǎn)及道路照明監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀中提到的不足，無錫沃思智能科技有限公司,急領(lǐng)導(dǎo)之所急，想領(lǐng)導(dǎo)之所想，結(jié)合公司多年研發(fā)無線通信和路燈監(jiān)控系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，為城市道路照明開發(fā)出了一套更智慧化的路燈監(jiān)控系統(tǒng)。

二.LORA無線單燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

（一）系統(tǒng)簡(jiǎn)介

無錫沃思智能科技有限公司無線單燈監(jiān)控系統(tǒng)，主要應(yīng)用了LORA無線技術(shù)來實(shí)現(xiàn)單燈控制、亮度調(diào)光、監(jiān)控和管理功能。

系統(tǒng)通過LORA和GPRS的無線網(wǎng)絡(luò)（無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)），在用戶計(jì)算機(jī)上自動(dòng)獲得路燈的各種參數(shù)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)巡檢，可以判別出路燈的故障狀況、老化程度、亮燈狀況，電網(wǎng)參數(shù)，有功、無功等各項(xiàng)指標(biāo)。

實(shí)現(xiàn)了路燈的調(diào)光和按需亮燈功能，即該亮?xí)r亮、該暗時(shí)暗，并結(jié)合了最新的照明節(jié)電技術(shù)，可以節(jié)約城市路燈綜合用電量的30%左右，節(jié)省人力物力（巡檢費(fèi)），可降低維護(hù)成本60%。同時(shí)，無線自動(dòng)組網(wǎng)方式可以節(jié)約大量電線電纜和物資，且該方式不受天氣和地形的影響，也保證了通訊的可靠性。

（二）建設(shè)原則

統(tǒng)一規(guī)劃：從全市路燈管理系統(tǒng)的建設(shè)需求出發(fā)，統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)，統(tǒng)一部署，各路段、各區(qū)分級(jí)聯(lián)網(wǎng)管理，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行效率；

技術(shù)：采用主流的技術(shù)構(gòu)建系統(tǒng)平臺(tái)，為城市數(shù)字化管理、應(yīng)急聯(lián)動(dòng)指揮等提供業(yè)務(wù)支撐，通過無線遠(yuǎn)程控制方式，節(jié)約通信線路租賃費(fèi)用；

面向應(yīng)用：在路燈管理系統(tǒng)建設(shè)中以現(xiàn)實(shí)需求為導(dǎo)向，以有效應(yīng)用為核心，以技術(shù)建設(shè)與工作機(jī)制的同步協(xié)調(diào)為保障，確保城市亮燈工程的穩(wěn)定運(yùn)行和高效使用；

穩(wěn)定可靠：路燈管理系統(tǒng)是在原有路燈系統(tǒng)上做智能化改造，系統(tǒng)穩(wěn)定性關(guān)乎整個(gè)城市亮燈工程的使用，系統(tǒng)采用的軟硬件根據(jù)統(tǒng)一的規(guī)范、協(xié)議和要求選型，根據(jù)最新的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并經(jīng)過具有相應(yīng)資格的軟件評(píng)測(cè)中心、產(chǎn)品檢測(cè)中心的測(cè)試，質(zhì)量達(dá)標(biāo)，性能穩(wěn)定，能夠持續(xù)有效運(yùn)行；

信息安全：構(gòu)建信息傳輸專網(wǎng)，保證專網(wǎng)專用，安全暢通，社會(huì)監(jiān)控資源通過互聯(lián)網(wǎng)或VPN接入時(shí)，需采用嚴(yán)格的網(wǎng)絡(luò)隔離和安全措施；不同專網(wǎng)之間，如公安視頻專網(wǎng)與城管政府網(wǎng)之間也應(yīng)采用嚴(yán)格的網(wǎng)絡(luò)安全和隔離措施，確保各專網(wǎng)的信息安全；

良好的擴(kuò)容：系統(tǒng)采用模塊化按區(qū)域建設(shè)，城市化進(jìn)程過程中建設(shè)的道路及亮燈工程科技按要求統(tǒng)一接入系統(tǒng)；

（三）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

LORA與物聯(lián)網(wǎng)無線通訊相結(jié)合方式：此系統(tǒng)主要LORA單燈控制器、LORA基站網(wǎng)關(guān)、NB-IOT單燈控制器、4G物聯(lián)網(wǎng)單燈控制器、物聯(lián)網(wǎng)管理云平臺(tái)及應(yīng)用客戶端/APP四部分組成。單燈控制器將采集路燈的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)經(jīng)LORA網(wǎng)關(guān)傳輸至云平臺(tái)，云平臺(tái)經(jīng)過對(duì)數(shù)據(jù)的處理和分析與應(yīng)用客戶端、APP進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。同時(shí)客戶端及APP可下發(fā)節(jié)能指令通過單燈控制器來控制路燈的開關(guān)與節(jié)能，從而達(dá)到照明智能控制。

LORA無線單燈控制系統(tǒng)，由以下四部分組成：

單燈控制器、LORA網(wǎng)關(guān)、物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)及應(yīng)用客戶端/APP四個(gè)部分組成。

1）LORA與ZIGBEE兩種無線技術(shù)的優(yōu)勢(shì)對(duì)比

LORA技術(shù)具有遠(yuǎn)距離、低功耗（電池壽命長）、多節(jié)點(diǎn)、低成本的特性。

ZIGBEE技術(shù)具有近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的特性

Lora 是LPWAN通信技術(shù)中的一種，是美國Semtech公司采用和推廣的一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無線傳輸方案。這一方案改變了以往關(guān)于傳輸距離與功耗的折衷考慮方式，為用戶提供一種簡(jiǎn)單的能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、長電池壽命、大容量的系統(tǒng)，進(jìn)而擴(kuò)展傳感網(wǎng)絡(luò)。Lora是當(dāng)前最成熟、穩(wěn)定的窄帶物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)，一次組網(wǎng)終身不需繳費(fèi)，Lora是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的無線技術(shù)有多種，可組成局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)。Lora技術(shù)具有遠(yuǎn)距離、低功耗(電池壽命長)、多節(jié)點(diǎn)、低成本的特性。這些關(guān)鍵特征使得LORA技術(shù)非常適用于要求低功耗、距離遠(yuǎn)、大量連接以及定位跟蹤等的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如智能抄表、智能停車、車輛追蹤、寵物跟蹤、智慧農(nóng)業(yè)、智慧工業(yè)、智慧城市、智慧社區(qū)等應(yīng)用和領(lǐng)域。

Zigbee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議。ZigBee技術(shù)具有近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的特性。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。

	LORA	ZIGBEE
組網(wǎng)方式	基于LoRa終端和集中器/網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)可以支持測(cè)距和定位	基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議
內(nèi)部部署方式	節(jié)點(diǎn)+網(wǎng)關(guān)	節(jié)點(diǎn)+網(wǎng)關(guān)
傳輸距離	遠(yuǎn)距離 （在建筑密集的城市環(huán)境可以覆蓋2公里左右，而在密度較低的郊區(qū)，覆蓋范圍可達(dá)10公里。）	距離相對(duì)短 （需要多個(gè)(尤其是大量)設(shè)備組成無線通信網(wǎng)絡(luò)，它的傳輸距離在10-75m的范圍內(nèi),但可以繼續(xù)增加。）
網(wǎng)關(guān)接入節(jié)點(diǎn)容量	網(wǎng)關(guān)是節(jié)點(diǎn)與IP網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁(通過2G/3G/4G或者Ethernet)。每個(gè)網(wǎng)關(guān)每天可以處理500萬次各節(jié)點(diǎn)之間的通信。	Zigbee是一種無線自組網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，需要十分復(fù)雜的應(yīng)用層專用網(wǎng)關(guān)
傳輸速度	幾百到幾十Kbps，速率越低傳輸距離越長，這很像一個(gè)人挑東西，挑的多走不太遠(yuǎn)，少了可以走遠(yuǎn)。	根據(jù)不同頻段，分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率
頻段	主要在全球免費(fèi)頻段運(yùn)行，包括433、868、915 MHz等。	可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915 MHz(美國流行)3個(gè)頻段上
適合領(lǐng)域	戶外場(chǎng)景，LPWAN，大面積傳感器應(yīng)用，可搭私有網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到地方	常見于戶內(nèi)場(chǎng)景，戶外也有，LPLAN，小范圍傳感器應(yīng)用，可搭建私有網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)