基于LoRa的智能照明系统的设计

李飞

摘 要：LoRa是由Semtech公司提供的超长距离、低功耗的物联网解决方案。文章给出了由若干组单灯控制器（内置LoRa通信模块）、LoRa网络单元、智能网关单元、环境参数采集单元、云平台以及远程通信单元组成的智能照明系统，该系统可实现智能照明监控及单灯节能控制等功能。最后，文章对方案的优势和不足进行了相应的阐述。

关键词：LoRa;单灯控制;网络单元;智能网关

中图分类号：TM923.5 文献标识码：A 收稿日期：2018-10-25

基金项目：山东英才学院校级科研课题“基于LoRa的智能路灯控制系统研究”（16YCYBZR07）。

作者简介：李 飞（1986—），女，山东德州人，山东英才学院讲师，主要从事电子专业教学与研究工作。

路灯分布广泛，自然或者人为损坏时常发生，“上路巡查”，反应迟缓，不仅费时费力费钱，对于故障的发现和排除更是极为不便，很难保持高“亮灯率”，而“全夜灯恒照度”模式能源利用率极低。以上种种，远远不能满足现代化道路照明需要。采用LoRa协议的无线通信网络，可实现智能照明监控及单灯节能控制[1]。文章对智能照明系统及其设计方案进行了阐述。

一、基于LoRa的智能照明系统设计方案

（1）LoRa网络单元负责组建LoRa网络，其把每一个路灯都加入网络内部进行统一管理，由智能网关发出指令。LoRa网络单元建立网络，其他节点加入网络，使整个网络覆盖所有的路灯。

（2）智能网关单元由路灯控制器和显示存储单元组成。它主要负责分析和执行监测中心命令，并根据已定程序自动对路灯进行控制，同时也负责显示、存储各项环境参数，另外还包括间接地对LoRa网络和GPRS远程命令、数据传输进行控制。

（3）环境参数采集单元负责通过各类传感器采集周围环境参数，包括温度、湿度、光照、雾霾等环境信息，同时将采集到的数据通过智能网关显示和存储。

（4）远程通信单元：智能网关通过远程通信单元的GPRS与监测中心进行双向通信，将监测中心发出的控制指令以及采集到的环境参数进行传输。

（5）监测中心服务器负责整个路灯控制系统的工作模式的选择，点对点控制路灯，对环境数据进行收集和分析处理。

二、主要功能

采用LoRa无线网络通信、各类智能传感以及单灯控制等相关技术，可以建立精细到每一盏路灯的智能网络。根据道路实际情况，相關部门可设定“隔盏亮灯”“辅道关灯”“智能调光”（LED路灯）等节能方案，从而实现路灯状态的自主感知、节能控制和周期自动巡测等功能。

三、方案优势与不足

LoRa是由Semtech公司提供的超长距离、低功耗的物联网解决方案。采用LoRa协议的无线通信网络需要对其覆盖、功耗和成本等方面进行关注[2]。

（1）LoRa支持扩频技术，不同的扩频因子可满足不同的灵敏度要求。但LoRa系统为非授权频段技术，使用时需要根据当地频率情况，和当地无线电管理委员会沟通，获取专用频率资源。

（2）当处于接收状态时，LoRa的电流为12mA;当发射功率为14d Bm左右时，电流大约是32mA;而当进入Sleep状态时，电流消耗更是小于1μA。据推算，LoRa应用于智能路灯控制时，电池可用10年之久。

（3）LoRa的成本基本满足业界对LPWA技术的要求，目前的芯片成本约为1美金，模块成本约为5美金。

参考文献：

[1]张 堃.基于无线网络的智能路灯控制系统设计[D].长春：吉林大学，2015.

[2]刘 琛，邵 震，夏莹莹.低功耗广域LoRa技术分析与应用建议[J].电信技术，2016（5）.