【摘要】：隨著光電子技術(shù)的發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略布局的不斷加速,路燈的發(fā)展也因成為戰(zhàn)略布局中非常重要的節(jié)點(diǎn)而得到了極大的重視并取得了飛速的發(fā)展。照明光源經(jīng)歷了高壓鈉燈到金屬鹵化物燈到如今的LED路燈,無(wú)論在照明效果還是在節(jié)約能源方面來(lái)說(shuō)都取得了很大的進(jìn)步。然而隨著人對(duì)照明需求的不斷提高,在路燈的控制方式上,傳統(tǒng)的人工控制應(yīng)變能力差,已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)今社會(huì)的需要:現(xiàn)今的路燈無(wú)法在霧霾及惡劣天氣的情況下及時(shí)開(kāi)燈會(huì)造成極大的安全隱患;不隨著季節(jié)的變化而針對(duì)自然光進(jìn)行光的亮度調(diào)節(jié)而造成能源的浪費(fèi)……為了解決當(dāng)前路燈系統(tǒng)存在的問(wèn)題,本文提出了新的路燈的控制方式。加入了ZigBee和窄帶互聯(lián)網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多種環(huán)境參數(shù)傳感器,實(shí)現(xiàn)了多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議遠(yuǎn)程控制及動(dòng)態(tài)調(diào)光。在每個(gè)路燈的終端設(shè)備和協(xié)調(diào)器設(shè)備中都加入霧霾傳感器、光照度傳感器、溫濕度傳感器等對(duì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采集并將數(shù)據(jù)打包傳輸?shù)郊锌刂破?通過(guò)算法處理對(duì)路燈的開(kāi)關(guān)及亮度進(jìn)行控制,同時(shí)數(shù)據(jù)也會(huì)傳輸?shù)絇C客戶端,扮演著環(huán)境參數(shù)收集接口的角色。此外光照度傳感器還會(huì)對(duì)光源的照度進(jìn)行監(jiān)控,并和系統(tǒng)設(shè)定的光照度進(jìn)行對(duì)比,如果在設(shè)定照明開(kāi)啟的時(shí)間內(nèi)照度沒(méi)有達(dá)到正常指標(biāo)則判定為故障,可以此定位而便于維修人員維修。本文對(duì)所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試,測(cè)試了ZigBee組網(wǎng)的通信質(zhì)量和丟包率,對(duì)NB-IoT進(jìn)行了調(diào)試,對(duì)調(diào)光電路輸出的PWM波進(jìn)行了測(cè)試,主要模塊的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性較好,具備進(jìn)行穩(wěn)定和準(zhǔn)確數(shù)據(jù)傳輸?shù)臈l件。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU113.666;TP273
【圖文】：

中國(guó)計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文2 NB-IoT 技術(shù)及 ZigBee 組網(wǎng)技術(shù)本文所設(shè)計(jì)的多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議智能路燈控制部分涉及到的通信技術(shù)包括遠(yuǎn)程通信和近程通信兩部分組成：遠(yuǎn)程通信是人機(jī)端與集中控制端的數(shù)據(jù)互通，是以NB-IoT 技術(shù)為載體實(shí)現(xiàn)的，人機(jī)控制端通過(guò)聯(lián)網(wǎng)將指令發(fā)送到 NB-IoT 的服務(wù)平臺(tái)，再通過(guò)其核心網(wǎng)、基站最終發(fā)送到路燈的控制終端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互傳；近程通信是集中控制端與控制終端等之間的數(shù)據(jù)交互，采用的是 ZigBe 組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的。其中本文所說(shuō)的集中控制端是由載有 NB-IoT 模塊和 ZigBee 模塊的路燈充當(dāng)?shù)�，既�?NB-IoT 的終端又是 ZigBe 組網(wǎng)中的協(xié)調(diào)器。

（2）海量接入。NB-IoT 再同一小區(qū)可接入的設(shè)備可達(dá)到 10 萬(wàn)個(gè)，完全切合“萬(wàn)物聯(lián)網(wǎng)”的概念，其對(duì)低功耗、小數(shù)據(jù)量、低延時(shí)敏感度的支持使小區(qū)內(nèi)小到垃圾桶都可以連入互聯(lián)網(wǎng)。（3）覆蓋深入。NB-IoT 的覆蓋增益相比 LTE 提升 20dB 達(dá)到 164dB，不僅提高了覆蓋的廣度，還對(duì)室內(nèi)、地下、山區(qū)、林場(chǎng)、醫(yī)院等需深度覆蓋的區(qū)域優(yōu)化，應(yīng)用范圍更廣。（4）低成本、低速率、低功耗。對(duì)于小數(shù)據(jù)量的設(shè)備其電池壽命可以做到幾年，明顯降低了成本，此外其模塊部件價(jià)格較低，有利于大規(guī)模部署。在網(wǎng)絡(luò)基站建設(shè)方面，NB-IoT 可直接部署于當(dāng)前面臨淘汰的 GSM 網(wǎng)絡(luò)，且所占用的頻段較小，可在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)全面部署。2.1.2 NB-IoT的網(wǎng)絡(luò)部署NB-IoT 占用的帶寬僅為 180kHz，在最初框架設(shè)計(jì)時(shí)便把其大小設(shè)定為與當(dāng)前 4G 網(wǎng)中 1 個(gè) PRB 相同，因此可以在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行帶內(nèi)部署，此外還有有獨(dú)立部署、保護(hù)帶部署等方式[20]：

11圖 2.4 ZigBee 協(xié)議層示意圖（3）網(wǎng)絡(luò)層（NWK）：包含的功能是安全管理、信息中轉(zhuǎn)、路由絡(luò)管理，主要是對(duì)組網(wǎng)進(jìn)行支持，主要對(duì)組網(wǎng)方式的控制，對(duì)設(shè)備的開(kāi)、網(wǎng)絡(luò)的搜索和建立、設(shè)備的維護(hù)等進(jìn)行控制，設(shè)備的重啟設(shè)置等提供的接口為 NLDE-SAP，為設(shè)備對(duì)象提供的接口為 NLME-SAP。（4）應(yīng)用層（APL）：主要包括應(yīng)用程序框架（AF）、應(yīng)用子層（igBee 設(shè)備對(duì)象（ZDO）等對(duì)象，該層處在整個(gè) ZigBee 協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)層[32]。其中的 APS 的功能是維系兩個(gè)設(shè)備之間的綁定關(guān)系并完成其傳遞，同時(shí)設(shè)備在組網(wǎng)中承擔(dān)的作用也是靠應(yīng)用層來(lái)設(shè)定的。

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