基于NB-IoT物联网的路灯智能控制的特点性能
根据《中国路灯现状与未来发展分析》，2010 年，中国具有路灯2700 万盏，按照 10-15%的年增长，2017 年底应该具有 4000 万盏路灯；全国主要城市 2016 年底路灯数量和广东省路灯数量如表：
路灯作为公共服务资源，不仅仅具有照明功能，还承载着交通安全、治安监控安全保障的作用。所以越来越多的城市开始对路灯进行智能化升级，全国大部分城市路灯的开关灯主要以配电柜为管控单元， 配电柜内安装定时开关、经纬仪开关等，每组配电柜分别管理 50-200 盏路灯。但是路灯巡查主要靠人查、车查。这种方式的缺点：
1）无法对单灯进行控制；
2）无法调整单灯的亮度，不能有效的节能；
3）巡查效率低，不能对单灯进行监控；
4）故障出现时，不能远程快速进行诊断；
5）资产管理方式粗放，不够精准；
随着 led 路灯节能量的提高，智能控制系统的节能空间越来越小， 而路灯管理部门真正需求的是：科学化和智能化的管理，提高工作效率，保证亮灯率。
一、智能路灯控制系统的现状
随着城镇化进程的加快与互联网的发展，互联网已经应用到各行 各业，万物互联。同时随着 led 技术的进步和广泛应用，基于互联网的智能路灯应运而生，这些智能路灯的互联方式有三种典型类型：plc（电力线通信）、zigbee/sigfox/lora（小无线）、2g（gprs）。这三种类型的通信方式，在高效、安全、可靠和开放四个方面均存在不足。
1、plc 方式：plc 是较早的物联技术，存在难以突破的技术瓶颈，即难跨越配电柜来扩大集中控制器的控制范围。需自行建网；存在较 多谐波，信号衰减快，信号不稳定，可靠性差；控制器采用简易的信 息防护机制，难以适应随处分布的路灯环境，安全性差；
2、zigbee/sigfox/lora：使用公用免费频谱，经常受到 wifi、企业无线专网或其它免费频谱的“互联”信号的同频干扰，信号很不可靠；
zigbee/sigfox/lora 设备的发射功率是受限制的，覆盖也较差；与 plc一样，需自行建网、自行维护，不便捷、低效；由于 zigbee/sigfox/lora多为私有协议，如 lora 的协议为semtech、ibm 和actility 三家私有，lora 芯片仅由 semtech 生产，在标准开放性上很多限制。
3、2g（gprs）：最大的问题是 2g 已在退网中。
二、nb-iot 物联网技术
随着智慧城市、大数据时代的到来，无线通信将实现万物连接。 目前大量物与物的联接 大多通过蓝牙、wi-fi 等短距通信技术承载， 而非运营商移动网络。基于蜂窝的窄带物联网（narrow band internet of things, nb-iot）成为万物互联网络的一个重要分支。nb-iot 构建于蜂窝网络，只消耗大约 180khz 的带宽，可直接部署于 gsm 网络、umts 网络或 lte 网络。nb-iot 从 4g 演进而来，是专为规模联接而生的物联技术，快速实现规模化“互联”，主要价值体现在：免自建网、免自维护；可靠性高；全球统一标准，并支持向 5g 平滑演进。
三、基于 nb-iot 物联网的路灯智能控制及故障诊断系统
1、通信组网方式
考虑到 plc（电力线通信）、zigbee/sigfox/lora（小无线）、2g（gprs）的通信缺点，并结合路灯应用环境的复杂性，nb-iot 在高效、可靠、安全和开放四个方面全面占优，而且 nb-iot 覆盖更广，在同样的频段下， nb-iot 比现有网络增益 20db，覆盖面积扩大 100 倍，是智能路灯的最佳“互联”方案。
电力线载波或者 zigbee 等通信方式的组网：单灯控制器+集中控制器+基站+internet。单灯控制器与集中控制器进行通信，集中控制 器通过基站连接 internet。某个单灯控制器出现故障，将无法实现此控制器的通信，如果集中控制器出现故障，那么集中控制器管辖的范 围内的所有单灯控制器将无法实现通信。
图一：电力线载波或者 zigbee 等通信方式的智能路灯复杂组网
图二、nb-iot 物联网智能路灯组网图
nb-iot 路灯智能控制系统自组网。每个单灯控制器自行与物联网云平台组网通信，所以不需要“集中控制器”、“服务器”等；即使某一个 单灯控制器出现故障，不影响其他单灯控制器的通信。
2、故障诊断功能
如采用 plc（电力线通信）、zigbee/sigfox/lora（小无线）、2g（gprs）
三种通信方式，在单灯不亮时，最多可以做到故障定位，即可以知道 具体哪个灯没有亮。但是路灯管理部门需要更进一步的智能化，需要 及时了解故障的原因，比如电缆坏损、驱动电源坏损、光源坏损。而 上述三种通信方式无法实现。
1）电力线载波或者 zigbee 等通信方式的智能路灯线路连接图
市电接入驱动电源“ac 输入”，驱动电源“dc 输出”接入控制器的“dc 输入”，控制器的“dc 输出”接入 led 光源的“dc 输入”。控制器的“信号输出”接入驱动电源的“信号输入”。
即：控制器由驱动电源供电。如果市电电缆或驱动电源坏损而无 法供电，控制器将无法工作，也就无法诊断具体的故障原因。这种控 制系统更多的主要是节能控制，而非管理和诊断。
2）nb-iot 物联网智能路灯线路连接图
220v 市电接入控制器的“ac 输入”；控制器的“ac 输出”接入驱动电源的“ac 输入”；驱动电源的“dc 输出”接入控制器的“dc输入”；控制器的“信号输出”接入驱动电源的“信号输入”。
a、路灯正常工作时，当单灯处市电没有供电，控制器内检测芯 片即可检测出交流端电压和电流的变化，诊断出故障，给出的故障信 号是“电缆故障”。
b、当单灯处市电正常供电，而驱动电源没有工作，控制器内的 检测芯片即可检测出驱动电源电压和电流的变化，诊断出驱动电源无输出，给出的故障信号是“驱动电源故障”；
c、当市电和驱动电源均正常工作，而驱动电源输出电流的为“0”，即可检测出光源故障，给出的故障信号是“光源故障”。
即：控制器是由市电供电，只要市电有电，就可以诊断驱动电源 和光源的故障。
实现路灯故障诊断可以帮助客户：
实现路灯故障诊断可以帮助客户：远程第一时间了解故障位置-故障定位；由于进行了三级故障诊断，使维修更具有针对性，从而提高维修效率；进行故障责任划分；
3）不间断双供电系统
如果市电无法供电，控制器将无法工作，这时只能做故障定位，而无法实现故障诊断。
真正实现三级故障诊断（电缆故障、驱动电源故障、光源故障），需要在市电无法供电市时继续工作。最有效的技术方案就是采取双供电系统。即在控制内增加另外供电模块。具体如图。
路灯电源模块，所述路灯电源模块的输入端通过导线与市电连接；
取电电路，所述取电电路的输入端与所述路灯电源模块的输出端电性连接，取电电路的第一输出端与路灯灯管的输入端电性连接，取电电路的第二输出端与路灯监控系统的第一输入端电性连接；
蓄电模块（锂电池），所述蓄电模块的输入端与取电电路的第三8 / 9输出端电性连接，蓄电模块的输出端与路灯监控系统的第二输入端电性连接；
控制模块，当接入市电时，所述控制模块控制所述取电电路对蓄电模块进行充电，且控制所述蓄电模块不输出电能；当不接入市电时，控制模块控制所述蓄电模块对路灯监控系统进行供电。
小结：没有实现双供电的智能控制系统，是无法完整的对电缆工作状态、驱动电源工作状态、led光源的工作状态，进行实时监控和完整地故障诊断。
3、智能节能控制
控制器通过控制驱动电源1-5v调光对led路灯进行调光。用户在实际的应用中，可以定时的设置led光源的工作功率范围，也可以实时的设置led光源的工作功率范围，从而实现更加人性化的节能。也可以精准的单灯控制，为了保证交通安全和治安安全，比如十字路口、监控摄像头附近的路灯不进行节能调节。
4、功能拓展
nb-iot强大、稳定的通信功能，为智慧城市的提供了通信保证，所以，借助nb-iot物联网的路灯智能控制系统，可以拓展很多功能。可以拓展的功能。
综述，基于nb-iot物联网的路灯智能控制及故障诊断系统具有如下优点：
1）采用nb-iot物联网通信方案，网络稳定；
2）自组网。每个单灯控制器自行与物联网云平台组网通信，所以不需要“集中控制器”、“服务器”等；
3）单灯控制器采用双供电系统，即使市电线缆没有供电也能正常工作；
4）实现单灯远程功率调节，从而实现更人性化的节能；
5）实现故障定位功能，实时确定故障位置；
6）故障诊断。单灯不亮时，由于采用双供电系统，即使市电没有供电的情况下，也能第一时间诊断原因，如线缆故障、驱动电源故障、光源故障；
7）具有很广的功能拓展性。
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1）无法对单灯进行控制；
2）无法调整单灯的亮度，不能有效的节能；
3）巡查效率低，不能对单灯进行监控；
4）故障出现时，不能远程快速进行诊断；
5）资产管理方式粗放，不够精准；
随着 led 路灯节能量的提高，智能控制系统的节能空间越来越小， 而路灯管理部门真正需求的是：科学化和智能化的管理，提高工作效率，保证亮灯率。
一、智能路灯控制系统的现状
随着城镇化进程的加快与互联网的发展，互联网已经应用到各行 各业，万物互联。同时随着 led 技术的进步和广泛应用，基于互联网的智能路灯应运而生，这些智能路灯的互联方式有三种典型类型：plc（电力线通信）、zigbee/sigfox/lora（小无线）、2g（gprs）。这三种类型的通信方式，在高效、安全、可靠和开放四个方面均存在不足。
1、plc 方式：plc 是较早的物联技术，存在难以突破的技术瓶颈，即难跨越配电柜来扩大集中控制器的控制范围。需自行建网；存在较 多谐波，信号衰减快，信号不稳定，可靠性差；控制器采用简易的信 息防护机制，难以适应随处分布的路灯环境，安全性差；
2、zigbee/sigfox/lora：使用公用免费频谱，经常受到 wifi、企业无线专网或其它免费频谱的“互联”信号的同频干扰，信号很不可靠；
zigbee/sigfox/lora 设备的发射功率是受限制的，覆盖也较差；与 plc一样，需自行建网、自行维护，不便捷、低效；由于 zigbee/sigfox/lora多为私有协议，如 lora 的协议为semtech、ibm 和actility 三家私有，lora 芯片仅由 semtech 生产，在标准开放性上很多限制。
3、2g（gprs）：最大的问题是 2g 已在退网中。
二、nb-iot 物联网技术
随着智慧城市、大数据时代的到来，无线通信将实现万物连接。 目前大量物与物的联接 大多通过蓝牙、wi-fi 等短距通信技术承载， 而非运营商移动网络。基于蜂窝的窄带物联网（narrow band internet of things, nb-iot）成为万物互联网络的一个重要分支。nb-iot 构建于蜂窝网络，只消耗大约 180khz 的带宽，可直接部署于 gsm 网络、umts 网络或 lte 网络。nb-iot 从 4g 演进而来，是专为规模联接而生的物联技术，快速实现规模化“互联”，主要价值体现在：免自建网、免自维护；可靠性高；全球统一标准，并支持向 5g 平滑演进。
三、基于 nb-iot 物联网的路灯智能控制及故障诊断系统
1、通信组网方式
考虑到 plc（电力线通信）、zigbee/sigfox/lora（小无线）、2g（gprs）的通信缺点，并结合路灯应用环境的复杂性，nb-iot 在高效、可靠、安全和开放四个方面全面占优，而且 nb-iot 覆盖更广，在同样的频段下， nb-iot 比现有网络增益 20db，覆盖面积扩大 100 倍，是智能路灯的最佳“互联”方案。
电力线载波或者 zigbee 等通信方式的组网：单灯控制器+集中控制器+基站+internet。单灯控制器与集中控制器进行通信，集中控制 器通过基站连接 internet。某个单灯控制器出现故障，将无法实现此控制器的通信，如果集中控制器出现故障，那么集中控制器管辖的范 围内的所有单灯控制器将无法实现通信。
图一：电力线载波或者 zigbee 等通信方式的智能路灯复杂组网
图二、nb-iot 物联网智能路灯组网图
nb-iot 路灯智能控制系统自组网。每个单灯控制器自行与物联网云平台组网通信，所以不需要“集中控制器”、“服务器”等；即使某一个 单灯控制器出现故障，不影响其他单灯控制器的通信。
2、故障诊断功能
如采用 plc（电力线通信）、zigbee/sigfox/lora（小无线）、2g（gprs）
三种通信方式，在单灯不亮时，最多可以做到故障定位，即可以知道 具体哪个灯没有亮。但是路灯管理部门需要更进一步的智能化，需要 及时了解故障的原因，比如电缆坏损、驱动电源坏损、光源坏损。而 上述三种通信方式无法实现。
1）电力线载波或者 zigbee 等通信方式的智能路灯线路连接图
市电接入驱动电源“ac 输入”，驱动电源“dc 输出”接入控制器的“dc 输入”，控制器的“dc 输出”接入 led 光源的“dc 输入”。控制器的“信号输出”接入驱动电源的“信号输入”。
即：控制器由驱动电源供电。如果市电电缆或驱动电源坏损而无 法供电，控制器将无法工作，也就无法诊断具体的故障原因。这种控 制系统更多的主要是节能控制，而非管理和诊断。
2）nb-iot 物联网智能路灯线路连接图
220v 市电接入控制器的“ac 输入”；控制器的“ac 输出”接入驱动电源的“ac 输入”；驱动电源的“dc 输出”接入控制器的“dc输入”；控制器的“信号输出”接入驱动电源的“信号输入”。
a、路灯正常工作时，当单灯处市电没有供电，控制器内检测芯 片即可检测出交流端电压和电流的变化，诊断出故障，给出的故障信 号是“电缆故障”。
b、当单灯处市电正常供电，而驱动电源没有工作，控制器内的 检测芯片即可检测出驱动电源电压和电流的变化，诊断出驱动电源无输出，给出的故障信号是“驱动电源故障”；
c、当市电和驱动电源均正常工作，而驱动电源输出电流的为“0”，即可检测出光源故障，给出的故障信号是“光源故障”。
即：控制器是由市电供电，只要市电有电，就可以诊断驱动电源 和光源的故障。
实现路灯故障诊断可以帮助客户：
实现路灯故障诊断可以帮助客户：远程第一时间了解故障位置-故障定位；由于进行了三级故障诊断，使维修更具有针对性，从而提高维修效率；进行故障责任划分；
3）不间断双供电系统
如果市电无法供电，控制器将无法工作，这时只能做故障定位，而无法实现故障诊断。
真正实现三级故障诊断（电缆故障、驱动电源故障、光源故障），需要在市电无法供电市时继续工作。最有效的技术方案就是采取双供电系统。即在控制内增加另外供电模块。具体如图。
路灯电源模块，所述路灯电源模块的输入端通过导线与市电连接；
取电电路，所述取电电路的输入端与所述路灯电源模块的输出端电性连接，取电电路的第一输出端与路灯灯管的输入端电性连接，取电电路的第二输出端与路灯监控系统的第一输入端电性连接；
蓄电模块（锂电池），所述蓄电模块的输入端与取电电路的第三8 / 9输出端电性连接，蓄电模块的输出端与路灯监控系统的第二输入端电性连接；
控制模块，当接入市电时，所述控制模块控制所述取电电路对蓄电模块进行充电，且控制所述蓄电模块不输出电能；当不接入市电时，控制模块控制所述蓄电模块对路灯监控系统进行供电。
小结：没有实现双供电的智能控制系统，是无法完整的对电缆工作状态、驱动电源工作状态、led光源的工作状态，进行实时监控和完整地故障诊断。
3、智能节能控制
控制器通过控制驱动电源1-5v调光对led路灯进行调光。用户在实际的应用中，可以定时的设置led光源的工作功率范围，也可以实时的设置led光源的工作功率范围，从而实现更加人性化的节能。也可以精准的单灯控制，为了保证交通安全和治安安全，比如十字路口、监控摄像头附近的路灯不进行节能调节。
4、功能拓展
nb-iot强大、稳定的通信功能，为智慧城市的提供了通信保证，所以，借助nb-iot物联网的路灯智能控制系统，可以拓展很多功能。可以拓展的功能。
综述，基于nb-iot物联网的路灯智能控制及故障诊断系统具有如下优点：
1）采用nb-iot物联网通信方案，网络稳定；
2）自组网。每个单灯控制器自行与物联网云平台组网通信，所以不需要“集中控制器”、“服务器”等；
3）单灯控制器采用双供电系统，即使市电线缆没有供电也能正常工作；
4）实现单灯远程功率调节，从而实现更人性化的节能；
5）实现故障定位功能，实时确定故障位置；
6）故障诊断。单灯不亮时，由于采用双供电系统，即使市电没有供电的情况下，也能第一时间诊断原因，如线缆故障、驱动电源故障、光源故障；
7）具有很广的功能拓展性。
金鉴实验室：LED硫化、LED失效分析
VVAS调用HLS生成硬件加速器的主要流程介绍
IP SoC China 2023 开幕在即，Cadence 携两场技术演讲与您相约！
中心化交易所DEX的发展现状及未来趋势分析
谷歌决定不再竞争价值高达100亿美元的五角大楼云计算合同
基于NB-IoT物联网的路灯智能控制的特点性能
eX707G人机界面在石油钻井工程中的应用
华为无损以太网络解决方案从多协议模式向全以太转变
更加精确评估ARM IP的模型工具——ARM Cycle Models
手机应放在哪里以减少手机辐射
中美贸易争议升温 美下一步可能瞄准消费性电子
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低功耗冷链资产管理RFID芯片SI24R2F+介绍
利用FPGA和CPLD技术实现8位RISC微处理器的设计并进行仿真分析
机器人焊接设备有什么功能
负反馈式的宽带放大电路图模块设计
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5个步骤，让还在吃灰的开发板玩上曾经火爆全球的NES游戏