NBIOT物联网联合攻关项目智能路灯V

NB-IOT智能灯杆项目汇报南通NB联合攻关项目组项目背景目前我国照明消耗的电能约占电力生产总量的10％～20％，而城市公共照明则在照明耗电中占30％。目前传统路灯系统存在如下问题：能源消耗巨大，传统路灯常采用高压钠灯，高压钠灯360度发光，光损大，造成了能源的巨大浪费；开关灯方式落后,自动化管理水平低；调节控制能力不足,无法根据实际情况及时校正和修改开关灯时间；不具备路灯状况监测,不能实时、准确、全面的监控全城的路灯运行状况、缺乏有效的故障预警机制。智能路灯系统应用层应用层：由灯杆公司或专业灯杆软件供应商提供，实现智能调光、远程实时控制、状态上报、异常告警上报、版本升级等功能。平台层：统一的IoT平台，可以使运营商承接不同的物联网应用，同时可为灯杆应用屏蔽多家供应商协议的多样性，简化不同供应商的集成复杂度。网络层：扁平化的网络结构，节省了中间网络调测改造成本，没有线路老化改造问题，减少布线工程，使得NB-IoT的综合改造成本相对最低。相对比GPRS，更低的功耗，更强的信号穿透力，保证一跳NB-IoT的实用性。设备层：与灯杆厂商合作，直接将NB-IoT模组集成到灯杆中，由运营商提供网络服务，解决无线网络维护难问题，同时标准的通信协议，使得灯杆应用灵活。设备层智能监控终端智能集中器网络层IOT管理平台平台层智能灯杆功能用户将调光曲线（即时间和占空比），发送至控制器终端，控制器将调光曲线存储起来，然后按照调光曲线里的时间点和占空比来执行程序。时控制即用户可以手动下发指令来实时调节路灯的状态。正常情况下，智能灯杆控制器是按照用户设置的调光曲线自行控制灯的状态的，无需人工操作,当用户有需求需要手动控制灯的状态时，可以使用该功能来实时改变灯具状态。路灯状态由控制器通过心跳数据包主动上传的,服务器也可以通过发送查询指令来查询心跳数据。心跳数据主要包括目前灯具状态，点亮或熄灭，灯具电压、电流、功率、角度、信号强度、占空比等数据，便于用户查看目前灯的状况。路灯控制器的内部包含电流与电压计量电路，可以实时采集路灯控制器的负载工作情况。当电压超载、低压、数据下发与上传无响应等异常情况时，智能灯杆控制器会向服务器上传告警指令,如服务器未及时对告警进行响应，灯杆控制器会每隔10s上报告警指令，持续3次。实时操控实时状态上报智能调光异常告警上报通信模型与机制数据下发与上报智能灯杆业务主要以下发数据为主，每天只需下发2次（开关灯命令）,数据大小约20字节，上报为辅，目前设置为50分钟主动上报一次心跳包（上报周期可以设置），每天单个路灯上报约28次左右，每次上报数据大小在30字节以内。告警上报路灯控制器的内部包含电流与电压计量电路，可以实时采集路灯控制器的负载工作情况。当电压超载、低压、数据下发与上传无响应等异常情况时，智能灯杆控制器会向服务器上传告警指令,如服务器未及时对告警进行响应，灯杆控制器会每隔10s上报告警指令，持续3次。重传机制当数据平台下发命令，未收到上行反馈，会启动重发机制，每隔3s（时间间隔可以自由设置）上行重发一次，共重复3次。远程升级升级时应用服务器下发应用更新指令，单灯控制器获取到升级指令后主动向服务器申请应用升级，然后应用服务器将hex文件拆包后分次发给单灯控制器，单灯控制器收到完整的应用程序后，对应用软件进行更新升级。灯杆和网络配置的注意要点终端相关配置核查硬件终端各组件硬件连接正确要求正确连接芯片芯片固件版本要求最新版本芯片扰码开关打开要求打开芯片重选开关打开要求打开芯片上电自动开机附着要求打开芯片频段参数配置需band5芯片频点配置视网络配置或不配置芯片PLMN参数配置要求配置芯片APN参数配置客户选择的APN芯片PSM、eDRX功能开关配置要全部关闭程序控制开机与附着操作的时间间隔开机后会自动搜网，至少20s才能接入网络附着与发包操作的时间间隔附着成功后可立即发包操作天线终端天线支持频段要求支持band5业务上报周期50分钟以上上报时刻单次在线时长长在线单次上传数据包终端等待timeout时间大于30s单次上传数据包大小小于30字节单次上传失败后重发次数3次重发时间间隔10s并发用户数控制机制打散发包APN选择psm0.edrx0.CTNB场景覆盖测试测试小结：DT测试，覆盖率（RSRP>=-107dBm&SINR>=-5dB）为99.58%，CQT测试，覆盖率（RSRP>=-107dBm&SINR>=-5dB）为98.21%，按照省公司评价标准为优。DT:通过对道路的DT测试，选取街道内整体RSRP均值在-79.41dBm，SINR在10db左右，整体覆盖较好，可满足智能灯杆的部署需求。CQT:通过对覆盖边缘区域的CQT测试，边缘区域RSRP均值在-81.3dBm，SINR在5db左右，覆盖边缘区域RSRP整体较好，但SINR略差，但仍可满足智能灯杆的通讯需求。终端性能测试覆盖灵敏度测试结果（1）从RSRP的角度来看，模组在RSRP大于-95dBm时能保证100%的接入成功率；当-95dBm≤RSRP<-110dBm时，数据上报成功率在50%左右；当RSRP小于-110dBm后无法满足模组通讯需求，无法接入网络。（2）从SINR的角度来看，模组在SINR大于0时均能保证100%的接入成功率；当SINR低于0时，基本已无法模组的通讯需求，上报成功率为0%。（3）该模组对RSRP覆盖要求一般，但对SINR信号质量要求较高，SINR需保持在0以上，才能完成接入。该路灯模组对NB信号的解调能力较差，对SINR的要求较高。（4）当RSRP小于-110dBm后无法满足模组通讯需求，无法接入网络，根据省公司标准，RSRP在-117，SINR在-5下能正常工作，该模组覆盖灵敏度测试为差，该模组厂家需要进一步提升产品性能，以满足正常使用。终端性能测试（1）随着NB-IOT信号的逐步劣化，模组的接入网络时延呈递增趋势，在RSRP-80dBm、SINR10之前，接入网络时延在20s左右，当RSRP至-100dBm、SINR至5以后，整体接入网络时延增长至40s左右。（2）对于业务响应时延，同样会随着NB-IOT信号的劣化，时延呈递增趋势。由于现阶段厂家应用平台暂未与IOT平台对接，在NB-IOT信号覆盖较好的情况下，从服务器下发指令后照明灯立即点亮，响应时间几乎在1s左右，而随着覆盖情况的逐步变差，模组大致需要2至3秒左右才能点亮。对于