基于NB-IOT的智慧路燈控制系統(tǒng)研究與設(shè)計*

張余明

(桂林航天工業(yè)學(xué)院 計算機科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541004)

隨著我國數(shù)字化、智慧化城市建設(shè)的不斷推進，傳統(tǒng)的路燈控制系統(tǒng)已經(jīng)成為智慧城市發(fā)展的一個瓶頸。不僅路燈開關(guān)燈控制方式單一、亮燈時間時早時晚，而且存在管理巡查維修困難、故障處理不及時等問題，使亮燈率無法保障。總而言之，目前的城市路燈智能化控制及管理程度低，從而導(dǎo)致路燈系統(tǒng)能耗高，維護成本高。

傳統(tǒng)的城市路燈控制系統(tǒng)已無法滿足智慧城市管理的需要，本文研究基于NB-IOT的智慧路燈控制系統(tǒng)，采用先進的窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(NB-IOT)、嵌入式技術(shù)、傳感技術(shù)、電源管理技術(shù)、云技術(shù)等，按需定制、自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)城市路燈照明系統(tǒng)的智慧化控制和管理，是現(xiàn)代意義的智慧城市路燈綜合管理系統(tǒng)，將得到廣泛的應(yīng)用。本系統(tǒng)通過NB-IOT作為數(shù)據(jù)傳輸途徑，對每盞路燈進行遠(yuǎn)程監(jiān)測和智慧化管理，為市政提供具有遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程監(jiān)測、實時自動檢測管理等功能的路燈控制系統(tǒng)，實現(xiàn)有效節(jié)能。本系統(tǒng)是集單燈節(jié)能、監(jiān)控(單燈-四遙：遙控、遙測、遙信、遙調(diào))、防盜報警、智能控制及管理于一體，有效提升城市路燈管控水平與最大化降低公共用電能耗，為智慧城市建設(shè)增光添色。

1 系統(tǒng)研究目的及意義

1.1 研究現(xiàn)狀

隨著建設(shè)節(jié)約型社會和智慧城市的發(fā)展需求，基于物聯(lián)網(wǎng)的照明控制技術(shù)具有廣闊的發(fā)展空間。目前路燈控制系統(tǒng)大部分采用集中控制的方式進行控制，無法實現(xiàn)按需、單燈控制。該系統(tǒng)不能根據(jù)當(dāng)前區(qū)域城市環(huán)境或人流情況自動調(diào)節(jié)路燈的亮度及開與關(guān),也無法實時反映路燈設(shè)備的耗電情況及工作狀態(tài)，對運行情況不能集中監(jiān)控、反饋、處理，還存在能源浪費、維護困難、管理成本高等問題。據(jù)統(tǒng)計，目前我國照明用電量占總用電量的22%，長期以來，外部路燈的耗電量占照明總用電量的32%，傳統(tǒng)照明水平和路燈節(jié)能系統(tǒng)水平較低，路燈能耗高，光效低。電費和路燈管理費已經(jīng)成為政府巨大的財政負(fù)擔(dān)。

如何更快提高我國的道路照明水平、節(jié)能水平和智能化管理水平，是整個社會，乃至全球節(jié)能減排的重要組成部分。提高道路照明水平，對碳排放、環(huán)境保護和城市霧霾等嚴(yán)重的環(huán)境問題都有著十分重要的作用。結(jié)果表明，我國的街道照明具有以下特點：城市21∶00以后的大部分公共街道車輛和行人較少，但照明路燈仍然亮著，造成了能源很大一部分的浪費；本系統(tǒng)研究的智慧路燈控制系統(tǒng)可以更好地解決能源浪費問題。

1.2 研究意義

基于NB-IOT的智慧路燈控制系統(tǒng)，采用先進的窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、傳感技術(shù)、云計算技術(shù)等，實現(xiàn)城市道路路燈的智慧化控制和管理，有效解決當(dāng)前路燈控制系統(tǒng)存在的能源浪費、維護困難、管理成本高等問題，是智慧城市建設(shè)的需要，本文研究的基于NB-IOT的智慧路燈控制系統(tǒng)將具有很好的社會價值和經(jīng)濟效益。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)總體設(shè)計采用分層式架構(gòu)設(shè)計，系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

系統(tǒng)主要由單燈控制器、監(jiān)控中心服務(wù)器、客戶端等組成。系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)分為節(jié)點層、匯聚層、IOT平臺層、云服務(wù)層、用戶層等。

第1層為節(jié)點層，主要包括若干單燈控制器，通過NB-IOT通信接收監(jiān)控中心的指令，負(fù)責(zé)執(zhí)行開、關(guān)、調(diào)光命令，并監(jiān)控路燈的工作狀態(tài)，采集城市道路路燈的電流、電壓、電量、報警信息等數(shù)據(jù)，并將所有數(shù)據(jù)通過空中接口連接到NB-IOT基站。

第2層為匯聚層，主要承擔(dān)節(jié)點層單燈控制器的數(shù)據(jù)接入處理和管理等相關(guān)功能，與網(wǎng)絡(luò)層進行連接。

第3層為IOT平臺層，負(fù)責(zé)匯聚層得到的IOT相關(guān)數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)發(fā)給云服務(wù)層監(jiān)控中心服務(wù)器進行具體處理。

第4層為云服務(wù)層，負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的設(shè)備管理、控制管理等功能。主要包括路燈控制管理、路燈自動巡檢管理、設(shè)備信息管理、地理信息管理、輔助分析等。

第5層為用戶層，包括WEB客戶端、App手機端。WEB客戶端，實現(xiàn)PC端便攜訪問、操控、管理。通過App客戶端實現(xiàn)手機、平板電腦、PAD端便攜訪問、操控、管理[1]。

2.2 系統(tǒng)功能

1)遠(yuǎn)程控制與管理：通過NB-IOT接入互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控與管理。

2)多種控制模式：可以通過遠(yuǎn)程、PWM、定時等多種控制模式，實現(xiàn)城市路燈系統(tǒng)按需照明。

3)數(shù)據(jù)采集與檢測：可對路燈系統(tǒng)的燈具及相關(guān)設(shè)備的電流、電壓、電量數(shù)據(jù)進行在線、離線、故障狀態(tài)等監(jiān)測，并上傳后臺系統(tǒng)實現(xiàn)故障智能分析。

4)多功能實時報警：對出現(xiàn)的設(shè)備故障、斷電、短路、異常開箱及相關(guān)設(shè)備狀態(tài)異常等問題，可實時進行消息推送及預(yù)警、報警。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

本系統(tǒng)硬件設(shè)備主要為單燈控制器，它是智慧路燈控制系統(tǒng)的核心組成部分，可通過NB-IOT通信接收監(jiān)控中心的控制信號，執(zhí)行開燈、關(guān)燈、燈光亮度調(diào)節(jié)等命令，并監(jiān)控路燈的工作狀態(tài)，并實時采集路燈電流、電壓、電量等數(shù)據(jù)，具有PWM或0～10V調(diào)光模式。通訊方式采用NB-IOT通信模式，故障自動報警。硬件設(shè)計主要是完成單燈控制器的設(shè)計。

3.1 單燈控制器設(shè)計

單燈控制器采用分層分模塊的設(shè)計方法，逐步實現(xiàn)單燈控制器的核心功能。電路設(shè)計采用Altium Designer16設(shè)計軟件進行設(shè)計。單燈控制器用于照明路燈的控制、分析、檢測，其包括MCU處理器、路燈AC控制、路燈調(diào)光、過零檢測、電量檢測、照度檢測、故障檢測模塊、電磁監(jiān)測、AC/DC變換等。單燈控制器設(shè)計如圖2所示。

圖2 單燈控制器設(shè)計框圖

3.2 MCU處理器設(shè)計

MCU處理器設(shè)計采用STM32F103嵌入式微處理器，負(fù)責(zé)單燈控制器的數(shù)據(jù)處理、分析、控制、監(jiān)控等，通過接收NB-IOT模塊指令，實現(xiàn)路燈的手動控制、PWM調(diào)光控制、結(jié)合相關(guān)傳感器實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)控制、分析、檢測、監(jiān)控等，同時將采集路燈的相關(guān)數(shù)據(jù)通過NB-IOT模塊上傳監(jiān)控中心，實現(xiàn)城市路燈的智慧管理。MCU處理器電路設(shè)計如圖3所示。

3.3 NB-IOT模塊設(shè)計

NB-IOT模塊采用BC95模塊，它是一款高性能、低功耗的NB-IOT無線通信模塊。

NB-IOT模塊與MCU處理器通過串口實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，NB-IOT模塊的復(fù)位設(shè)計通過MCU處理器進行復(fù)位處理。當(dāng)模塊出現(xiàn)軟件停止響應(yīng)等情況時，可通過MCU處理器拉低NB-IOT模塊管腳電位，實現(xiàn)模塊復(fù)位。NB-IOT模塊射頻信號收發(fā)通過IPEX電纜接口與PCB天線連接，實現(xiàn)小型化設(shè)計，接口處采用LC阻抗網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)阻抗匹配設(shè)計，保證了信息的低損耗收發(fā)，增加了傳輸距離。為滿足GSM 制式下瞬時大電流的需求，在供電通路上增加了1 000 μF 的低 ESR 儲能電容。另外，在供電通路上增加 22 μF、0.01 μF、220 pF等不同容值的電容，進行濾波，降低干擾，布局時靠近模塊VBAT管腳放置[2]。

圖3 MCU處理器電路設(shè)計圖

NB-IOT模塊電路設(shè)計如圖4所示。

圖4 NB-IOT模塊電路設(shè)計圖

3.4 路燈交流AC控制設(shè)計

路燈交流AC控制設(shè)計輸出采用MBT3904晶體管控制繼電器的導(dǎo)通，MCU處理器輸出控制信號經(jīng)電阻送到晶體管基極，當(dāng)MCU處理器輸出控制信號為高電平時，晶體管導(dǎo)通，繼電器線圈有電流流過，繼電器吸合，繼電器常閉端斷開，常開端導(dǎo)通，交流輸入信號無法輸出至路燈，路燈沒有供電，無法點亮；當(dāng)MCU處理器輸出控制信號為低電平時，晶體管截止，繼電器線圈沒有電流流過，繼電器不吸合，繼電器常閉端連接，常開端斷開，交流輸入信號通過常閉端給路燈供電，點亮路燈。MCU處理器通過控制晶體管的導(dǎo)通或截止，實現(xiàn)路燈交流AC信號的輸出控制，從而實現(xiàn)路燈的開關(guān)控制。路燈AC控制電路設(shè)計如圖5所示。

圖5 路燈AC控制電路設(shè)計圖

3.5 路燈調(diào)光控制設(shè)計

路燈調(diào)光控制設(shè)計采用PWM 調(diào)光輸出模式，接收MCU處理器輸出的0～3.3 V PWM調(diào)光信號，經(jīng)100 Hz～1 kHz的帶通濾波網(wǎng)絡(luò)，送入運算放大器LM358二級放大后，調(diào)整到0～10 V PWM輸出，帶寬為100 Hz～1 kHz，限制了帶寬，減少路燈的頻閃，與路燈交流AC控制輸出一起控制路燈的亮滅及亮度調(diào)整。 PWM輸出10 V時，路燈為最亮狀態(tài)；PWM輸出0 V時，路燈熄滅。路燈調(diào)光控制電路設(shè)計如圖6所示。

圖6 路燈調(diào)光控制電路設(shè)計圖

3.6 電量檢測設(shè)計

電量檢測設(shè)計采用高精度單相多功能計量芯片，芯片內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換。輸入負(fù)載的交流電壓采樣采用電壓互感器變換后經(jīng)電阻網(wǎng)絡(luò)差分輸入至計量芯片，進行量化計算，輸入負(fù)載的交流電流采樣采用電流互感器變換后經(jīng)電阻網(wǎng)絡(luò)差分輸入至計量芯片，進行量化計算，最終得出路燈功率、電流、電壓等參數(shù)，通過芯片串口傳輸至MCU處理器，進行相關(guān)分析、處理，得出路燈消耗的電能及節(jié)能情況。電量檢測電路設(shè)計如圖7所示。

圖7 電量檢測電路設(shè)計圖

3.7 電磁監(jiān)測設(shè)計

電磁監(jiān)測設(shè)計主要用于單燈控制器工作在室外的防雷設(shè)計。設(shè)計采用多級防雷設(shè)計，采用壓敏電阻、氣體放電管、高壓瓷片電容、TVS管、安規(guī)電容、復(fù)合對稱防雷保護等進行雷擊浪涌設(shè)計，達到抗浪涌6～8 kV等級，確保產(chǎn)品安全穩(wěn)定，不受雷擊影響。電磁監(jiān)測電路設(shè)計如圖8所示。

圖8 電磁監(jiān)測電路設(shè)計圖

3.8 AC/DC電源設(shè)計

AC/DC電源設(shè)計采用LDO模塊進行穩(wěn)壓調(diào)整輸出設(shè)計，輸出電源為5 V和3.3 V。采用電容、電感濾波網(wǎng)絡(luò)有效濾除紋波成分，達到直流穩(wěn)定的效果。

AC/DC電源設(shè)計如圖9所示。

圖9 AC/DC電源電路設(shè)計圖

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1 監(jiān)控中心與單燈控制通信協(xié)議設(shè)計

基于NB-IOT的智慧路燈控制系統(tǒng)通過設(shè)計約定的協(xié)議通信，實現(xiàn)預(yù)定的功能。監(jiān)控中心與NB-IOT平臺通信，設(shè)計COAP協(xié)議進行通信；NB-IOT平臺與單燈控制之間的通信采用自有協(xié)議通信。NB-IOT平臺將協(xié)議信息打包成JAVA格式協(xié)議包轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控中心，實現(xiàn)路燈開、關(guān)、調(diào)光控制，實現(xiàn)路燈電流、電壓、能量等參數(shù)的采集獲取。

4.1.1 監(jiān)控中心與NB-IOT平臺通信架構(gòu)

監(jiān)控中心與NB-IOT平臺通過COAP協(xié)議通信，實現(xiàn)相關(guān)信息推送。由于運營商對NB-IOT卡限制了IP(動態(tài)分配IP，IP在5分鐘內(nèi)保持不變)，所以需要通過通信轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)關(guān)，使得路燈單燈控制器能夠訪問任意公網(wǎng)地址(監(jiān)控中心服務(wù)器)。本協(xié)議采用COAP通信方式。通信架構(gòu)如圖10所示。

圖10 通信架構(gòu)圖

4.1.2NB-IOT平臺與單燈控制器數(shù)據(jù)采集通信設(shè)計

數(shù)據(jù)采集主要是監(jiān)控中心服務(wù)器通過NB-IOT平臺采集單燈控制器相關(guān)數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、有功功率等參數(shù)。

監(jiān)控中心服務(wù)器發(fā)送指令到單燈控制器格式如表1所示。

表1 監(jiān)控中心發(fā)送采集指令格式

4.1.3 NB-IOT平臺與單燈控制器進行控制通信設(shè)計

單燈控制主要是監(jiān)控中心服務(wù)器通過NB-IOT平臺對單燈控制器進行開關(guān)、調(diào)光等操作，實現(xiàn)對單燈進行控制。

監(jiān)控中心服務(wù)器到單燈控制器指令格式如表2所示。

表2 監(jiān)控中心發(fā)送控制指令格式

4.2 單燈控制器嵌入式軟件設(shè)計

單燈控制器嵌入式程序軟件為智慧路燈控制器的內(nèi)部嵌入式程序，用于智慧路燈控制器實現(xiàn)與NB-IOT平臺、系統(tǒng)服務(wù)器、監(jiān)控中心等通信及控制相關(guān)外部路燈設(shè)備、告警指示等。

4.2.1 軟件架構(gòu)設(shè)計

軟件架構(gòu)設(shè)計用于指導(dǎo)嵌入式軟件各模塊程序連接設(shè)計，如圖11所示。

圖11 軟件架構(gòu)設(shè)計圖

4.2.2 MCU主程序模塊程序設(shè)計

MCU主程序模塊是嵌入式程序軟件的核心部分，與其他模塊進行相關(guān)通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)控制、開關(guān)、調(diào)光、報警等功能。MCU主程序模塊負(fù)責(zé)與NB-IOT無線收發(fā)模塊實現(xiàn)通信，負(fù)責(zé)接收云端控制指令和控制器相關(guān)數(shù)據(jù)上傳通信，實現(xiàn)無線通信的收發(fā)控制。MCU主程序模塊與路燈AC控制模塊實現(xiàn)開關(guān)指令發(fā)送及控制狀態(tài)響應(yīng)，與路燈調(diào)光控制模塊實現(xiàn)調(diào)光控制及控制狀態(tài)響應(yīng)，與電量采集模塊實現(xiàn)路燈電量相關(guān)數(shù)據(jù)采集等。程序工作流程如圖12所示。

圖12 嵌入式程序流程圖

程序主要代碼如下：

int main(void)

{

u8temp_data[4]={0};

Init(); //配置系統(tǒng)時鐘為 72M

LED_Init();

USART1_Config(); //USART1 電量采集

USART2_Config(); //USART2 //設(shè)置

USART3_Config(); //USART3 NB通信

LED_GPIO_Config(); //LED 端口初始化

LED2_GPIO_Config(); //指示燈IO初始化

CTRL_GPIO_Config(); //ctrl輸出IO初始化

BC95_Init();

BC95_CoAP();

Clear_Buffer();

PWM1_init(100,36); //分頻PWM頻率=72000/900=80khz

EXTIX_Init();

Timer3_init(1,7200); //預(yù)分頻7200，得到10k的計數(shù)時鐘

DelayNS(1000);

yuancheng_control();

while (1)

{

BC95_Senddata1();

led0=0;

DelayNS(300000);

led0=1;

DelayNS(300000);

if(com3_flag==1)

{

com3_flag=0;

Clear_Buffer();

}

if((send_nb_flag==1)&&(test_flag==0)) //發(fā)送NB數(shù)據(jù)定時發(fā)送

{

send_nb_flag=0;

test_flag=1;

BC95_Init();

BC95_CoAP();

}

if(com1_finish==1) //串口1中斷 電量檢測

{receve_test();}

if(com2_finish==1) //串口2中斷 參數(shù)設(shè)置

{receve_test();}

if(com3_finish==1) //串口3中斷 NB通信

{

com3_finish=0;

collector_to_single_dandeng_kongzhi(); //單燈控制

}

}

}

4.3 NB-IOT平臺設(shè)計

本系統(tǒng)開發(fā)借助中國電信物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺作為中間平臺進行平臺設(shè)計開發(fā)。NB-IOT平臺實現(xiàn)對路燈設(shè)備的數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，同時向監(jiān)控中心服務(wù)器開放接口，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)路燈業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。

4.3.1 創(chuàng)建項目

平臺登錄后，新建智慧路燈項目。新建項目如圖13所示。

圖13 新建項目

4.3.2 產(chǎn)品開發(fā)

項目建立完成后，進行產(chǎn)品profile(模型)開發(fā)，產(chǎn)品的Profile文件是用來描述一款設(shè)備是什么、能做什么以及如何控制該設(shè)備的文件。每款產(chǎn)品都需要一個Profile文件。

產(chǎn)品模型(也稱Profile)用于描述設(shè)備具備的能力和特性。開發(fā)者通過定義Profile，在物聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)建一款設(shè)備的抽象模型，使平臺理解該款設(shè)備支持的服務(wù)、屬性、命令等信息。

1)新建服務(wù)

根據(jù)設(shè)備的功能和業(yè)務(wù)場景添加服務(wù)，每個服務(wù)下可以增加屬性(上報的數(shù)據(jù))和命令(下發(fā)的命令)，新建服務(wù)Deng_To_Pingtai如圖14所示。

圖14 服務(wù)Deng_To_Pingtai

新建服務(wù)Pingtai_To_Deng如圖15所示。

圖15 服務(wù)Pingtai_To_Deng

平臺下發(fā)命令CTRL字段如圖16所示。

圖16 下發(fā)命令CTRL字段

2)編解碼插件開發(fā)

NB-IOT智慧路燈設(shè)備和中國電信物聯(lián)網(wǎng)開放平臺之間采用CoAP協(xié)議通訊，CoAP消息的數(shù)據(jù)為應(yīng)用層數(shù)據(jù)，應(yīng)用層數(shù)據(jù)的格式由設(shè)備廠商自行定義。由于NB-IOT設(shè)備對省電要求通常較高，所以應(yīng)用層數(shù)據(jù)一般采用十六進制格式。一款設(shè)備對應(yīng)一個編解碼插件。

智慧路燈到平臺deng_up_pingtai編解碼插件按照通信協(xié)議進行設(shè)置，如圖17所示。

圖17 deng_up_pingtai編解碼插件

平臺到智慧路燈PING_CTRL_DENG編解碼插件按照通信協(xié)議進行設(shè)置，如圖18所示。

圖18 PINGTAI_CTRL_DENG編解碼插件

3)在線調(diào)測

設(shè)備編解碼插件設(shè)置完成后，開始設(shè)備在線調(diào)測，設(shè)備在線調(diào)測具備設(shè)備模擬和應(yīng)用模擬功能，可以模擬數(shù)據(jù)上報和命令下發(fā)等場景，對設(shè)備、Profile、插件等進行調(diào)測。設(shè)備上線后，即可開始在線調(diào)測，設(shè)備在線調(diào)測如圖19所示。

圖19 設(shè)備在線調(diào)測

4)應(yīng)用調(diào)試

應(yīng)用調(diào)試功能模塊用于幫助開發(fā)者使用真實設(shè)備或者虛擬設(shè)備對應(yīng)用服務(wù)器進行調(diào)測。

應(yīng)用調(diào)試如圖20所示。

圖20 應(yīng)用調(diào)試

5 系統(tǒng)測試與分析

5.1 測試目的

測試的目的是為了保障產(chǎn)品的質(zhì)量。在開發(fā)項目的同時，需要對軟件硬件進行質(zhì)量管控，聯(lián)合測試。測試都是具有一定的測試用例，按照規(guī)定的步驟，對產(chǎn)品、軟件、硬件進行地細(xì)致測試，確認(rèn)是否達到技術(shù)指標(biāo)要求。嚴(yán)格適用的試驗測試程序包括：規(guī)定試驗計劃、試驗規(guī)范、試驗性能，試驗數(shù)據(jù)的記錄和存儲，分析，并詳細(xì)解讀回歸分析結(jié)果，對軟硬件產(chǎn)品進行嚴(yán)格評估。

為了保證系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)質(zhì)量和高可靠性，系統(tǒng)測試就是一個非常重要的步驟。作用在于找出系統(tǒng)設(shè)計的缺陷，進行逐步完善和彌補，驗證是否滿足客戶的需求。

5.2 測試方法及內(nèi)容

5.2.1 測試方法

1)功能測試

系統(tǒng)功能的有效性是決定系統(tǒng)是否正常和滿足設(shè)計功能要求(如質(zhì)量)的一個重要因素，應(yīng)仔細(xì)完成系統(tǒng)功能測試。

2)性能測試

性能測試主要用于測試系統(tǒng)的處理速度，確認(rèn)軟、硬件的有效性、系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并確認(rèn)在使用過程中是否存在重大錯誤。

3)環(huán)境適應(yīng)性測試

環(huán)境適應(yīng)性測試主要測試系統(tǒng)的高低溫性能、振動性能及跌落性能等環(huán)境適應(yīng)性性能，檢測設(shè)備是否能適應(yīng)實際工作環(huán)境。

5.2.2 測試內(nèi)容

1)系統(tǒng)測試環(huán)境搭建

將設(shè)計的單燈控制器與模擬路燈設(shè)備及路燈電源模塊搭建系統(tǒng)實際測試環(huán)境，進行系統(tǒng)相關(guān)功能測試、驗證。設(shè)計的單燈控制器設(shè)備如圖21所示。系統(tǒng)測試環(huán)境搭建如圖22所示。

圖21 單燈控制器設(shè)備

圖22 系統(tǒng)測試環(huán)境

2)遠(yuǎn)程開關(guān)測試

測試環(huán)境搭建完成后，通過電信物聯(lián)網(wǎng)平臺連接監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)控服務(wù)器按照通信協(xié)議格式發(fā)送指令，實現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)測試。

遠(yuǎn)程開關(guān)測試如圖23所示。

圖23 遠(yuǎn)程開關(guān)測試

3)遠(yuǎn)程調(diào)光測試

測試環(huán)境搭建完成后，通過電信物聯(lián)網(wǎng)平臺連接監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)控服務(wù)器按照通信協(xié)議格式發(fā)送指令，實現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)光測試。

遠(yuǎn)程調(diào)光50%測試如圖24所示。

圖24 遠(yuǎn)程調(diào)光50%測試圖

遠(yuǎn)程調(diào)光100%測試如圖25所示。

圖25 遠(yuǎn)程調(diào)光100%測試圖

遠(yuǎn)程調(diào)光20%測試如圖26所示。

圖26 遠(yuǎn)程調(diào)光20%測試圖

5.3 測試結(jié)果分析

測試路燈亮度與節(jié)能情況，如表3所示。

表3 路燈亮度與節(jié)能測試結(jié)果

經(jīng)過搭建實際環(huán)境進行系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)測試驗證，從功能測試、性能測試、環(huán)境適應(yīng)性等各方面進行實際測試，達到系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)，符合設(shè)計要求，系統(tǒng)能實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、自我調(diào)節(jié)，達到節(jié)能目的。

6 結(jié)論

該系統(tǒng)通過采用NB-IOT技術(shù)及傳感器技術(shù)等，對每盞路燈進行遠(yuǎn)程監(jiān)控和智慧化管理，不僅使路燈實現(xiàn)了“五遙”控制，而且實現(xiàn)了每盞路燈按需控制，亮度自我調(diào)節(jié)，最大化實現(xiàn)綠色節(jié)能目標(biāo)。在智慧城市的建設(shè)中，為市政提供具有遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程監(jiān)測、實時自動檢測管理等功能的路燈控制系統(tǒng)，具有很高的社會價值和經(jīng)濟效益。