NBIOT物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目智能路燈V

NB-IOT智能燈桿項(xiàng)目匯報(bào)南通NB聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目組項(xiàng)目背景目前我國(guó)照明消耗的電能約占電力生產(chǎn)總量的10％～20％，而城市公共照明則在照明耗電中占30％。目前傳統(tǒng)路燈系統(tǒng)存在如下問(wèn)題：能源消耗巨大，傳統(tǒng)路燈常采用高壓鈉燈，高壓鈉燈360度發(fā)光，光損大，造成了能源的巨大浪費(fèi)；開關(guān)燈方式落后,自動(dòng)化管理水平低；調(diào)節(jié)控制能力不足,無(wú)法根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)校正和修改開關(guān)燈時(shí)間；不具備路燈狀況監(jiān)測(cè),不能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面的監(jiān)控全城的路燈運(yùn)行狀況、缺乏有效的故障預(yù)警機(jī)制。智能路燈系統(tǒng)應(yīng)用層應(yīng)用層：由燈桿公司或?qū)I(yè)燈桿軟件供應(yīng)商提供，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)光、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制、狀態(tài)上報(bào)、異常告警上報(bào)、版本升級(jí)等功能。平臺(tái)層：統(tǒng)一的IoT平臺(tái)，可以使運(yùn)營(yíng)商承接不同的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，同時(shí)可為燈桿應(yīng)用屏蔽多家供應(yīng)商協(xié)議的多樣性，簡(jiǎn)化不同供應(yīng)商的集成復(fù)雜度。網(wǎng)絡(luò)層：扁平化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，節(jié)省了中間網(wǎng)絡(luò)調(diào)測(cè)改造成本，沒(méi)有線路老化改造問(wèn)題，減少布線工程，使得NB-IoT的綜合改造成本相對(duì)最低。相對(duì)比GPRS，更低的功耗，更強(qiáng)的信號(hào)穿透力，保證一跳NB-IoT的實(shí)用性。設(shè)備層：與燈桿廠商合作，直接將NB-IoT模組集成到燈桿中，由運(yùn)營(yíng)商提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，解決無(wú)線網(wǎng)絡(luò)維護(hù)難問(wèn)題，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，使得燈桿應(yīng)用靈活。設(shè)備層智能監(jiān)控終端智能集中器網(wǎng)絡(luò)層IOT管理平臺(tái)平臺(tái)層智能燈桿功能用戶將調(diào)光曲線（即時(shí)間和占空比），發(fā)送至控制器終端，控制器將調(diào)光曲線存儲(chǔ)起來(lái)，然后按照調(diào)光曲線里的時(shí)間點(diǎn)和占空比來(lái)執(zhí)行程序。時(shí)控制即用戶可以手動(dòng)下發(fā)指令來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)路燈的狀態(tài)。正常情況下，智能燈桿控制器是按照用戶設(shè)置的調(diào)光曲線自行控制燈的狀態(tài)的，無(wú)需人工操作,當(dāng)用戶有需求需要手動(dòng)控制燈的狀態(tài)時(shí)，可以使用該功能來(lái)實(shí)時(shí)改變燈具狀態(tài)。路燈狀態(tài)由控制器通過(guò)心跳數(shù)據(jù)包主動(dòng)上傳的,服務(wù)器也可以通過(guò)發(fā)送查詢指令來(lái)查詢心跳數(shù)據(jù)。心跳數(shù)據(jù)主要包括目前燈具狀態(tài)，點(diǎn)亮或熄滅，燈具電壓、電流、功率、角度、信號(hào)強(qiáng)度、占空比等數(shù)據(jù)，便于用戶查看目前燈的狀況。路燈控制器的內(nèi)部包含電流與電壓計(jì)量電路，可以實(shí)時(shí)采集路燈控制器的負(fù)載工作情況。當(dāng)電壓超載、低壓、數(shù)據(jù)下發(fā)與上傳無(wú)響應(yīng)等異常情況時(shí)，智能燈桿控制器會(huì)向服務(wù)器上傳告警指令,如服務(wù)器未及時(shí)對(duì)告警進(jìn)行響應(yīng)，燈桿控制器會(huì)每隔10s上報(bào)告警指令，持續(xù)3次。實(shí)時(shí)操控實(shí)時(shí)狀態(tài)上報(bào)智能調(diào)光異常告警上報(bào)通信模型與機(jī)制數(shù)據(jù)下發(fā)與上報(bào)智能燈桿業(yè)務(wù)主要以下發(fā)數(shù)據(jù)為主，每天只需下發(fā)2次（開關(guān)燈命令）,數(shù)據(jù)大小約20字節(jié)，上報(bào)為輔，目前設(shè)置為50分鐘主動(dòng)上報(bào)一次心跳包（上報(bào)周期可以設(shè)置），每天單個(gè)路燈上報(bào)約28次左右，每次上報(bào)數(shù)據(jù)大小在30字節(jié)以內(nèi)。告警上報(bào)路燈控制器的內(nèi)部包含電流與電壓計(jì)量電路，可以實(shí)時(shí)采集路燈控制器的負(fù)載工作情況。當(dāng)電壓超載、低壓、數(shù)據(jù)下發(fā)與上傳無(wú)響應(yīng)等異常情況時(shí)，智能燈桿控制器會(huì)向服務(wù)器上傳告警指令,如服務(wù)器未及時(shí)對(duì)告警進(jìn)行響應(yīng)，燈桿控制器會(huì)每隔10s上報(bào)告警指令，持續(xù)3次。重傳機(jī)制當(dāng)數(shù)據(jù)平臺(tái)下發(fā)命令，未收到上行反饋，會(huì)啟動(dòng)重發(fā)機(jī)制，每隔3s（時(shí)間間隔可以自由設(shè)置）上行重發(fā)一次，共重復(fù)3次。遠(yuǎn)程升級(jí)升級(jí)時(shí)應(yīng)用服務(wù)器下發(fā)應(yīng)用更新指令，單燈控制器獲取到升級(jí)指令后主動(dòng)向服務(wù)器申請(qǐng)應(yīng)用升級(jí)，然后應(yīng)用服務(wù)器將hex文件拆包后分次發(fā)給單燈控制器，單燈控制器收到完整的應(yīng)用程序后，對(duì)應(yīng)用軟件進(jìn)行更新升級(jí)。燈桿和網(wǎng)絡(luò)配置的注意要點(diǎn)終端相關(guān)配置核查硬件終端各組件硬件連接正確要求正確連接芯片芯片固件版本要求最新版本芯片擾碼開關(guān)打開要求打開芯片重選開關(guān)打開要求打開芯片上電自動(dòng)開機(jī)附著要求打開芯片頻段參數(shù)配置需band5芯片頻點(diǎn)配置視網(wǎng)絡(luò)配置或不配置芯片PLMN參數(shù)配置要求配置芯片APN參數(shù)配置客戶選擇的APN芯片PSM、eDRX功能開關(guān)配置要全部關(guān)閉程序控制開機(jī)與附著操作的時(shí)間間隔開機(jī)后會(huì)自動(dòng)搜網(wǎng)，至少20s才能接入網(wǎng)絡(luò)附著與發(fā)包操作的時(shí)間間隔附著成功后可立即發(fā)包操作天線終端天線支持頻段要求支持band5業(yè)務(wù)上報(bào)周期50分鐘以上上報(bào)時(shí)刻單次在線時(shí)長(zhǎng)長(zhǎng)在線單次上傳數(shù)據(jù)包終端等待timeout時(shí)間大于30s單次上傳數(shù)據(jù)包大小小于30字節(jié)單次上傳失敗后重發(fā)次數(shù)3次重發(fā)時(shí)間間隔10s并發(fā)用戶數(shù)控制機(jī)制打散發(fā)包APN選擇psm0.edrx0.CTNB場(chǎng)景覆蓋測(cè)試測(cè)試小結(jié)：DT測(cè)試，覆蓋率（RSRP>=-107dBm&SINR>=-5dB）為99.58%，CQT測(cè)試，覆蓋率（RSRP>=-107dBm&SINR>=-5dB）為98.21%，按照省公司評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為優(yōu)。DT:通過(guò)對(duì)道路的DT測(cè)試，選取街道內(nèi)整體RSRP均值在-79.41dBm，SINR在10db左右，整體覆蓋較好，可滿足智能燈桿的部署需求。CQT:通過(guò)對(duì)覆蓋邊緣區(qū)域的CQT測(cè)試，邊緣區(qū)域RSRP均值在-81.3dBm，SINR在5db左右，覆蓋邊緣區(qū)域RSRP整體較好，但SINR略差，但仍可滿足智能燈桿的通訊需求。終端性能測(cè)試覆蓋靈敏度測(cè)試結(jié)果（1）從RSRP的角度來(lái)看，模組在RSRP大于-95dBm時(shí)能保證100%的接入成功率；當(dāng)-95dBm≤RSRP<-110dBm時(shí)，數(shù)據(jù)上報(bào)成功率在50%左右；當(dāng)RSRP小于-110dBm后無(wú)法滿足模組通訊需求，無(wú)法接入網(wǎng)絡(luò)。（2）從SINR的角度來(lái)看，模組在SINR大于0時(shí)均能保證100%的接入成功率；當(dāng)SINR低于0時(shí)，基本已無(wú)法模組的通訊需求，上報(bào)成功率為0%。（3）該模組對(duì)RSRP覆蓋要求一般，但對(duì)SINR信號(hào)質(zhì)量要求較高，SINR需保持在0以上，才能完成接入。該路燈模組對(duì)NB信號(hào)的解調(diào)能力較差，對(duì)SINR的要求較高。（4）當(dāng)RSRP小于-110dBm后無(wú)法滿足模組通訊需求，無(wú)法接入網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)省公司標(biāo)準(zhǔn)，RSRP在-117，SINR在-5下能正常工作，該模組覆蓋靈敏度測(cè)試為差，該模組廠家需要進(jìn)一步提升產(chǎn)品性能，以滿足正常使用。終端性能測(cè)試（1）隨著NB-IOT信號(hào)的逐步劣化，模組的接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)延呈遞增趨勢(shì)，在RSRP-80dBm、SINR10之前，接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)延在20s左右，當(dāng)RSRP至-100dBm、SINR至5以后，整體接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)延增長(zhǎng)至40s左右。（2）對(duì)于業(yè)務(wù)響應(yīng)時(shí)延，同樣會(huì)隨著NB-IOT信號(hào)的劣化，時(shí)延呈遞增趨勢(shì)。由于現(xiàn)階段廠家應(yīng)用平臺(tái)暫未與IOT平臺(tái)對(duì)接，在NB-IOT信號(hào)覆蓋較好的情況下，從服務(wù)器下發(fā)指令后照明燈立即點(diǎn)亮，響應(yīng)時(shí)間幾乎在1s左右，而隨著覆蓋情況的逐步變差，模組大致需要2至3秒左右才能點(diǎn)亮。對(duì)于