LED灯控系统(无线)实现物联网的组网与数据传输

LED灯控系统（无线）实现物联网的组网与数据传输2014-5-31汇报提纲传统物联网技术简介LED灯控系统（无线）简介无线LED灯控系统实现物联网的组网与传输应用举例—智慧隧道之健康监测大规模推广应用前提推广应用前景传统物联网技术简介智慧城市建设八大核心技术—物联网、云计算、增强现实、数据融合、数据清洗、空间信息格、泛在网、无标签识别等组成传统物联网技术简介物联网技术智慧城市四层体系传统物联网技术简介物联网系统是智慧城市建设八大核心技术之最核心。智慧化城市建设将是下阶段城市建设的方向。成本更低、性能更稳定、升级更便利与更人性化的物联网系统将可保证智慧城市建设大面积推广应用及可持续发展！汇报提纲传统物联网技术简介LED灯控系统（无线）简介无线LED灯控系统实现物联网的组网与传输应用举例—智慧隧道之健康监测大规模推广应用前提推广应用前景LED灯控系统（无线）拓扑图Internet防火墙移动应用终端数据库服务器应用服务器控制柜1控制终端管理终端控制柜2控制柜3控制柜N#1#2#3#4#5...无线节点（单灯控制器和传感器）2.4G无线网络以太网无线基站2G/3G无线网络2G/3G无线网络2G/3G无线网络2G/3G无线网络本系统由安装于服务器的上位机软件、安装于现场的智能控台、安装于LED灯具内的LED无线智能驱动和无线传感器四部分组成。上位机软件采用BS架构，兼容Oracle,MSSQLServer等多种数据库软件，集成GIS显示功能，可完成对每个LED灯具的调光和巡检，并可显示每个无线传感器的位置和测量值。智能控台是现场重要的网关设备，与上位机软件通过手机无线信号按TCP/IP协议通信，与无线智能驱动、无线传感器通过2.4G无线信号按特定的无线通信协议通信。LED无线智能驱动集成无线通信、软件控制、LED驱动多种功能，能完成对LED的调光也可回传灯具和驱动的各种状态值。无线传感器可包括电流、电压、照度、亮度、温度、湿度、污染物浓度、位移、倾角、裂缝、加速度等多种指标的感知，由于采用无线通信连接，因此传感器在现场可以自由放置。LED灯控系统（无线）组成无线LED灯控通信协议介绍智能控台与LED无线驱动、无线传感器间的通信协议是建立在IEEE802.15.4开放协议栈上的全新的协议，与常用的Zigbee,Bluetooth,WiFi相比有如下特点：与Zigbee一样支持中继传输，但比Zigbee所支持的10级中继数量要多一倍，达到至少20级中继的稳定传输，因此特别适合以路灯，隧道灯为载体的线型网络拓扑。通信协议的应用层中加入了大量的传感器参量定义，因此无线传感器上传数据到PC端上位机软件后，可方便的显示，归纳，计算各种传感器参量。无线LED灯控通信协议介绍通信协议的应用层加入了在线升级命令，因此无线传感器的功能可通过软件在线升级，降低了大量的后期维护成本。通信协议中加入心跳包，节点通信乒乓机制监测等多种技术手段，能方便的判断整个无线网络的通信状态，并能在出现损坏节点后，30秒内完成路由重新建立，保证通信网络的可靠和稳定。无线LED灯控线型通信拓扑的特点下图是三类常见的通信拓扑无线LED灯控线型通信拓扑的特点线型通信拓扑以路灯和隧道灯的常规双侧对称分布，通信网络是典型的线型如下图HOST装置ROUTER装置SLAVE装置无线LED灯控线型通信拓扑的特点LED无线灯控制系统组成的线型通信拓扑的特点是，每一级之内节点的数量不会太多，但是对中继级数的要求很高，协议支持的级数愈多，网络的覆盖范围和通信稳定就越好。协议参考了Zigbee协议的优点和不足，制定了全新的精简的指令集，并限制了每级接入节点数量，因此在同样的硬件条件下，能够比标准Zigbee协议支持多一倍以上的中继级数。降低了组网成本，特别适合于LED路灯，隧道灯为载体的通信网络。无线LED灯控网络与WiFi的比较无线LED灯控网络通信MAC层遵循IEEE802.15.4协议，WiFi的MAC层遵循IEEE802.11协议，两种通信一般都采用ISM频段的2.4GHz作为载频，因此这两种信号的发射功率上限以及在空间传播中的特性都是一样的。WiFi的信号速率高可达54Mbps，无线LED灯控网络的速率低为250kbps，但由于高速的无线信号对信噪比要求高，对接受信号的强度要求高，因此在同样信号发送功率和传输环境下，点对点通信时，无线LED灯控网络信号比WiFi信号传输距离远。无线LED灯控网络与WiFi的比较Wifi信号网络层为TCP/IP协议栈，不支持自适应组网，而无线LED灯控网络类似与Zigbee一样支持自适应组网，支持中继，且中继深度达到20级，如有节点损坏，其余节点能够重新自组网。因此无线LED灯控网络的布设、使用比WiFi简单方便，并且安全、稳定性大大增强，非常适于与户外环境。无线LED灯控网络MAC层采用IEEE802.15.4，是一种低功耗的无线传输，而Wifi在MAC层采用IEEE802.11，对功耗要求高。因此考虑到户外无线传感器安装电池后工作数年的需求，无线LED灯控网络比WiFi更加适合。无线LED灯控网络与WiFi的比较无线LED灯控网络面向低速、低功耗、自组网、覆盖范围广的户外灯控、传感需求，Wifi面向高速无线通信的需求，两种需求对硬件设备的要求不一样，因此无线LED灯控网络采用的无线芯片比WiFi网络采用的芯片成本低，便于大量推广使用。两种网络有各自的目标和特性，在不同环境下也可以进行互补，比如需要高速、实时通信传感器时，可以在灯控网络内添加WiFi热点区域。或者某地已有通信运营商的WiFi热点时，无线LED灯控网络的智能控台上行通信接口可以借助WiFi传播，而不使用手机信号。汇报提纲传统物联网技术简介LED灯控系统（无线）简介无线LED灯控系统实现物联网的组网与传输应用举例—智慧隧道之健康监测大规模推广应用前提推广应用前景LED灯控系统可完成在物联网组网与传送层的功能，可利用将来无处不在的LED灯控系统实现网络层功能。将来无处不在的LED灯控系统无线LED灯控系统实现物联网的组网与传输物联网的感知层与传输层可采用既有的LED灯控系统，利用此系统可完成在物联网控制区域内任意地点的多种传感器接入及自组网。公网控制柜Z2控制柜...控制柜Z1服务器交换机灯控无线网络2G/3G无线网络2G/3G无线网络2G/3G无线网络单灯控制器LED驱动LED单灯控制器LED驱动LED道路温湿度传感器光照度传感器PM2.5传感器测速传感器各类传感器接入汇报提纲传统物联网技术简介LED灯控系统（无线）简介无线LED灯控系统实现物联网的组网与传输应用举例—智慧隧道之健康监测大规模推广应用前提推广应用前景应用举例—智慧隧道之健康监测数据查询数据采集数据库硬件系统差异沉降接头张开结构裂缝自动数据采集计算机控制实时监测系统数据图形显示报告自动生成软件系统预警安全评估与预警实时控制结构振动传统有线监测传感网络:较多电缆线和节点，安装维护组网复杂繁琐;后期处理工作量大;电缆接头易腐蚀；2019/8/1无线监测系统节约成本尺寸小可扩展性自组织-自适应性后期处理工作量小应用举例—智慧隧道之健康监测智慧隧道之健康无线监测—以现有无线传输系统为例为保证通讯，中继节点须每隔30米一个，价格为1万人民币。以长为18公里的上海长江隧道建设全覆盖的无线健康监测网络为例，需600个中继节点，仅此一项，组网费用为600万。中继节点可为已存在的LED隧道灯单灯控制器或智能电源该网内可增加各类环境温度、湿度、污染物浓度等各类指标监测传感器完全利用已存在的LED无线灯控系统大大节约了原结构无线健康监测的组网巨大成本数据传输可靠高效智慧隧道之健康无线监测—以利用既有灯控系统为例Internet防火墙移动应用终端数据库服务器应用服务器智能控台1控制终端管理终端智能控台2智能控台3智能控台N2.4G无线网络以太网无线运营商基站手机无线网络手机无线网络手机无线网络手机无线网络LED智能驱动电源LED无线传感器Internet防火墙移动应用终端数据库服务器应用服务器智能控台1控制终端管理终端智能控台2智能控台3智能控台N2.4G无线网络以太网无线运营商基站手机无线网络手机无线网络手机无线网络手机无线网络LED智能驱动电源LED无线传感器汇报提纲传统物联网技术简介LED灯控系统（无线）简介无线LED灯控系统实现物联网的组网与传输应用举例—智慧隧道之健康监测大规模推广应用前提应用前景Led灯改造或新建照明更可靠的照明灯具更安全与舒适的按需照明环境更低廉使用成本更少的维护费用组网必备•大规模应用前提Led灯控系统降低巡检与管理成本调光的二次节能提高灯具使用寿命更有效的按需控制汇报提纲传统物联网技术简介LED灯控系统（无线）简介无线LED灯控系统实现物联网的组网与传输应用举例—智慧隧道之健康监测大规模推广应用前提应用前景市政管理的智慧化建设、可利用已有的LED无线路灯控制系统实现数据传输。物业管理的智慧化建设、可利用已有的LED街灯、室内灯等的无线控制系统实现数据传输。智慧农业、智慧家居。。。。。。。。。校园或办公区域内，照明节能完全可以使用无线灯控网络和光照传感器，占位传感器实现。将光照传感器和占位传感器安装和采样位置，感知外界光照和内部是否有人，实现灯光照明的自开关和自调节，提高舒适性并节能。无线占位传感器无线光照传感器（室内）道路环境中可以在灯控网络内，布置车流量传感器，光照传感器，监测道路上车流量，按照车流量和外部光照，智能调节照明效果，在节电的同时还可以获知道路上的车流量状况，方便用户做交通疏导和拥堵报警。在城市环境中，地下有很多的管网，包括水、电、气、通信等，利用无线灯控网络，可以将安装在地下管网的液位传感器、天然气泄漏传感器等数据采集并传递到监控中心，方便用户监测、预警并做出相应措施。在城市环境下，人们对空气质量有越来越高的要求，可以利用无线灯控网络，在道路上任意测试地点增加PM2.5传感器、CO传感器、湿度传感器、风速传感器等，方便用户监测城市的环境，并可将所有数据记录和分析。在西班牙巴塞罗那，市政管理就在垃圾堆放区域安装了气味传感器，如气味过大，就会通知清洁人员前来处理。土木、市政、环境、医疗、校园、安全、特种行业、园林等多领域的智慧化建设中，皆可利用将来无处不在的LED灯及加载自身需要的控制系统，实现物联网的组网与传输功能特点及可靠性不降低前提下、可大大降低物联网建设成本，利于其大规模推广应用、该技术载体的led照明产品的大规模推广应用、同时也加速了节能减排、智慧化城市的建设步伐