基于物联网的公共街道照明系统设计与构建

论文标题

Design And Construction of Public Street Lighting System Based on Internet of Things

基于物联网的公共街道照明系统设计与构建

作者信息

Yonna Permata Naldi^1*, Lifwarda², Ary Firnanda³
1,2Politeknik Negeri Padang, Indonesia, 3Akademi Komunitas Negeri Aceh Barat, Indonesia
yonnapermatanaldi331@gmail.com, lifwarda@pnp.ac.id, aryfirnanda@aknacehbarat.ac.id
*通讯作者

论文出处

Volume 1, Number 2, July 2024, pp. 10-16
JIETA (Journal of Electrical Engineering and Technology)
提交日期：2024年10月18日
接受日期：2024年11月4日
发布日期：2024年11月6日

摘要

本研究探讨了基于物联网的公共街道照明系统的设计和实施，该系统整合了WLAN通信和高质量的系统设计，以提高实时性能、能效和故障检测。系统架构采用ESP32微控制器进行控制，LoRa E220进行宽带数据传输，WLAN用于本地通信。MQTT协议用于节点、网关和通过Node-RED连接的仪表板之间的数据传输。WLAN测试结果显示，在1000米范围内，传输时间在10到20秒之间，即使在非视距条件下也能实现。系统设计过程和各工作任务的结果被讨论，提供了对系统在减少能源消耗和提高操作效率方面的可扩展性和有效性的见解。

引言

文章介绍了街道照明在城市和农村地区的重要性，强调了夜间照明对于道路使用者和行人安全的必要性。指出了现有街道照明系统（PJU）在监控和控制分散在不同地点的路灯方面的挑战，以及传统路灯缺乏环境条件或实际需求的适应机制，导致能源浪费。此外，还讨论了物联网（IoT）的潜力，以及Raspberry Pi、ESP-32、LoRa、继电器、PIR传感器、光敏传感器、电流传感器、调光器和白炽灯等技术在街道照明系统中的应用。

文献综述

文献综述部分详细讨论了公共街道照明的重要性、物联网的概念、Raspberry Pi、ESP-32、LoRa、继电器、PIR传感器、光敏传感器、电流传感器、调光器、白炽灯和MQTT协议在物联网应用中的作用。

方法

3.1 系统设计 描述了街道照明系统（PJU）的设计过程，包括系统设计、系统块图和流程图的创建、硬件设计和开发、软件开发、系统测试以及分析和结论阶段。

3.2 块图 展示了节点和网关的块图，说明了系统的主要组成部分，包括传感器、ESP32微控制器、LoRa E220模块、继电器模块、调光器和灯具。

3.3 硬件和软件设计 硬件设计涉及PIR传感器、LDR传感器、ESP32、调光器和灯具等关键组件。软件设计旨在利用Node-RED、MQTT、E-byte LoRa和Raspberry Pi等技术创建一个集成且高效的物联网系统。

结果

4.1 通过WLAN对Raspberry进行网络连接测试 测试了通过WLAN网络对Raspberry Pi的连接稳定性和速度。

4.2 通过WLAN网络在仪表板上测试数据传输 进行了三次测试，观察仪表板上节点设备状态的变化，包括灯光状态、灯光控制和调光控制的变化。

讨论

讨论了WLAN在实时通信中的重要性，以及网络质量、信号干扰或设备性能可能导致的数据传输延迟。

结论

研究测试了基于物联网的街道照明系统中Raspberry Pi的WLAN连接稳定性，重点关注数据传输时间。结果表明，传输时间存在显著变化，这表明系统在实现实时数据传输效率方面仍面临挑战。研究建议改进WLAN网络以减少干扰并增强稳定性，优化硬件和软件以确保传输时间更接近预期持续时间，并考虑使用替代网络技术或额外的通信协议以提高效率并减少时间变化。还建议在不同环境条件下进行进一步测试，以确保系统在多样化的真实世界场景中表现最佳。