基于云平臺(tái)的共享路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張力塬 周橫 何金鐘 漆晶

摘 要：為進(jìn)一步提高人民的生活品質(zhì)，打造綠色城市、智慧城市，本文基于物聯(lián)網(wǎng)和云平臺(tái)設(shè)計(jì)了娛樂(lè)一體化的共享路燈系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用HT32F1656芯片作為主控，通過(guò)NB-IOT接入云平臺(tái)，為設(shè)備與平臺(tái)之間建立通信。路燈通過(guò)集成溫濕度傳感器、噪聲傳感器、PM2.5傳感器和煙霧傳感器實(shí)時(shí)采集路燈周圍的環(huán)境信息，并通過(guò)LED顯示屏顯示，用戶可以在手機(jī)端查看路燈的分布情況，盡快找到充電樁為手機(jī)或者汽車充電，并在手機(jī)端對(duì)路燈的照射強(qiáng)度、顏色進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而滿足出行中的不同需求。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；云平臺(tái)；實(shí)時(shí)采集；共享

中圖分類號(hào)：TP273；U491.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展及城市化進(jìn)程的加快，公民對(duì)生活品質(zhì)的要求日益提高。路燈作為戶外的重要照明設(shè)施，近年來(lái)被賦予越來(lái)越多的功能。為了更好地服務(wù)于公民，本文提出智能路燈解決方案。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)路燈的研究大多為低功耗路燈控制系統(tǒng)，如胡開(kāi)明[1]等人的智能路燈節(jié)能控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、張偉[2]等人的基于GPRS的智能路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究、吳權(quán)暉[3]等人的智慧城市中智能路燈網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。

雖然國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)智能路燈系統(tǒng)提供了不同的研究方法和思路，但缺乏智能路燈的整體解決方案，基于物聯(lián)網(wǎng)和云平臺(tái)的智能共享WIFI路燈系統(tǒng)在此背景下被提出。該系統(tǒng)具備智慧照明、WIFI熱點(diǎn)、環(huán)境信息采集、安防及道路智慧監(jiān)控和信息發(fā)布等多種功能。產(chǎn)品采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，客戶可根據(jù)不同需求和不同應(yīng)用場(chǎng)合，選擇不同的功能模塊。

1 總體方案設(shè)計(jì)

智能共享WIFI路燈（見(jiàn)圖1）系統(tǒng)使用HT32F1656芯片作為主控，利用全網(wǎng)通4G模塊接入物聯(lián)網(wǎng)。通過(guò)溫濕度傳感器、噪聲檢測(cè)傳感器和PM2.5傳感器獲取實(shí)時(shí)的溫濕度、空氣質(zhì)量和噪聲分貝強(qiáng)度數(shù)據(jù)等，由LED顯示，并將數(shù)據(jù)傳到云服務(wù)器儲(chǔ)存，經(jīng)APP端呈現(xiàn)給用戶。同時(shí)，用戶在手機(jī)客戶端可查看路燈數(shù)量和位置的分布情況，并從手機(jī)端發(fā)出指令給MCU，MCU通過(guò)控制電壓調(diào)節(jié)路燈顏色的變化，同時(shí)路燈可向附近用戶提供熱點(diǎn)。

1.1 系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)交互

通過(guò)云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取和發(fā)送[4]，具體如圖2所示。

傳感器節(jié)點(diǎn)與云平臺(tái)之間的通信由藍(lán)牙模塊CC2541作為節(jié)點(diǎn)，通過(guò)廣播包的形式實(shí)時(shí)傳送給網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)處藍(lán)牙對(duì)廣播包進(jìn)行解析，并傳送給云平臺(tái)完成數(shù)據(jù)交互。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)

1.2.1 短距離無(wú)線通信技術(shù)。在共享路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，無(wú)線通信技術(shù)主要有藍(lán)牙、UWB超寬帶技術(shù)、ZigBee等[6]。根據(jù)低功耗、窄信號(hào)帶寬的需求，選用CC2541[9]，以滿足傳感器節(jié)點(diǎn)與主控之間的通信需求。

1.2.2 遠(yuǎn)距離無(wú)線通信技術(shù)。遠(yuǎn)距離無(wú)線通信技術(shù)主要有GPRS、3G、4G和NB-IOT等[10]。NB-IOT具有傳輸距離遠(yuǎn)、低功耗的特點(diǎn)，用于節(jié)點(diǎn)與云端的通信。

2 硬件設(shè)計(jì)

硬件結(jié)構(gòu)由4G透?jìng)髂K、充電模塊、溫濕度傳感器模塊、煙霧傳感器模塊、PM2.5檢測(cè)模塊、LED顯示屏和RGB路燈組成，如圖3所示。