基于云平台的共享路灯系统设计

张力塬 周横 何金钟 漆晶

摘 要：为进一步提高人民的生活品质，打造绿色城市、智慧城市，本文基于物联网和云平台设计了娱乐一体化的共享路灯系统。该系统使用HT32F1656芯片作为主控，通过NB-IOT接入云平台，为设备与平台之间建立通信。路灯通过集成温湿度传感器、噪声传感器、PM2.5传感器和烟雾传感器实时采集路灯周围的环境信息，并通过LED显示屏显示，用户可以在手机端查看路灯的分布情况，尽快找到充电桩为手机或者汽车充电，并在手机端对路灯的照射强度、颜色进行调节，从而满足出行中的不同需求。

关键词：物联网；云平台；实时采集；共享

中图分类号：TP273；U491.5 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）17-0015-03

Design of Shared Street Lamp System Based on Cloud Platform

ZHANG Liyuan1 ZHOU Heng2 HE Jingzhong3 QI Jing3

Abstract： In order to further improve people's quality of life and build a green city and a smart city， this paper designed an entertainment integrated street lamp system based on the Internet of things and the cloud platform. The system used the HT32F1656 chip as the main control and connects to the cloud platform through NB-IOT to establish communication between the device and the platform. Street light through the integrated temperature and humidity sensors， sensor， PM2.5 sensor noise and smoke sensor real-time acquisition street light surrounding environment information， and through the LED display showed， the user could view the distribution of street lamps in the mobile end， find the pile for the mobile phone or a car battery as soon as possible， and in the mobile terminal was carried out on the street lamp light intensity， color adjustment， so as to solve the differences in travel demand.

Keywords： internet of things；cloud platform；real-time collection；sharing

隨着我国社会经济的飞速发展及城市化进程的加快，公民对生活品质的要求日益提高。路灯作为户外的重要照明设施，近年来被赋予越来越多的功能。为了更好地服务于公民，本文提出智能路灯解决方案。目前，国内对路灯的研究大多为低功耗路灯控制系统，如胡开明[1]等人的智能路灯节能控制器的设计与实现、张伟[2]等人的基于GPRS的智能路灯远程监控系统的研究、吴权晖[3]等人的智慧城市中智能路灯网络设计。

虽然国内学者对智能路灯系统提供了不同的研究方法和思路，但缺乏智能路灯的整体解决方案，基于物联网和云平台的智能共享WIFI路灯系统在此背景下被提出。该系统具备智慧照明、WIFI热点、环境信息采集、安防及道路智慧监控和信息发布等多种功能。产品采用模块化结构设计，客户可根据不同需求和不同应用场合，选择不同的功能模块。

1 总体方案设计

智能共享WIFI路灯（见图1）系统使用HT32F1656芯片作为主控，利用全网通4G模块接入物联网。通过温湿度传感器、噪声检测传感器和PM2.5传感器获取实时的温湿度、空气质量和噪声分贝强度数据等，由LED显示，并将数据传到云服务器储存，经APP端呈现给用户。同时，用户在手机客户端可查看路灯数量和位置的分布情况，并从手机端发出指令给MCU，MCU通过控制电压调节路灯颜色的变化，同时路灯可向附近用户提供热点。

1.1 系统内数据交互

通过云平台，实现数据的读取和发送[4]，具体如图2所示。

传感器节点与云平台之间的通信由蓝牙模块CC2541作为节点，通过广播包的形式实时传送给网关，网关处蓝牙对广播包进行解析，并传送给云平台完成数据交互。

1.2 关键技术

1.2.1 短距离无线通信技术。在共享路灯系统设计中，无线通信技术主要有蓝牙、UWB超宽带技术、ZigBee等[6]。根据低功耗、窄信号带宽的需求，选用CC2541[9]，以满足传感器节点与主控之间的通信需求。

1.2.2 远距离无线通信技术。远距离无线通信技术主要有GPRS、3G、4G和NB-IOT等[10]。NB-IOT具有传输距离远、低功耗的特点，用于节点与云端的通信。

2 硬件设计

硬件结构由4G透传模块、充电模块、温湿度传感器模块、烟雾传感器模块、PM2.5检测模块、LED显示屏和RGB路灯组成，如图3所示。