[0001] 本发明涉及智慧城市照明与物联网领域， 更具体地， 涉及一种基于多网融合的 城市照明智能管理系统及定位方法。

背景技术

[0002] 随着国家逐步大力推动智慧城市的建设， 传统的城市照明管理日益跟不上时代 的发展。 它们普遍存在如下问题：

[0003] A） 大部分城市照明灯具是不具备智能管理的， 既实现不了单点控制， 而且维 护非常麻烦， 需要大量人员不断地巡查， 非常耗费人工。

[0004] B） 小部分城市照明具备半智能化， 表现为只能群控， 但不能远程知道异常灯 具位置， 同样不便于维护。

[0005] C） 另外， 还有小部分城市照明灯具具备智能化。 但它的灯与灯之间通信是基 于短距离局域网技术。 例如： zigbee技术等。 其致命缺点是： 只有满足特定要求 的灯具才能接入其系统。 例如： 灯具需要特定电气接口、 天线要安装于灯杆高 位等。 而对于常见的传统城市照明产品的智能化升级 来说， 它存在非常大的技 术风险以及非常高的改造成本。 总之， 不具备大规模推广的通用性。

技术问题

[0006] 为克服现有的技术缺陷， 本发明提供了一种能快速对灯具进行智能化管 理且通 用性高、 成本低的基于多网融合的城市照明智能管理系 统及定位方法。

问题的解决方案

技术解决方案

[0007] 为实现本发明的目的， 采用以下技术方案予以实现：

[0008] 基于多网融合的城市照明智能管理系统， 包括远程云端服务器、 灯具以及分别 安装在灯具上且用于监控灯具运行的智能灯盖 ， 所述智能灯盖内安装有 NB_IOT 终端， 或安装有 PLC电缆防盗终端， 或安装有 LORA终端， 或安装有 NB_IOT终 端和 PLC电缆防盗终端， 或安装有 LORA终端和 PLC电缆防盗终端， 所述 NB_IOT 终端或 LORA终端与灯具内部线路连接， 用于监控灯具的状态， 所述 PLC电缆防 盗终端与灯具所在电缆连接， 用于监控灯具所在电缆的状态； 所述远程云端服 务器通过 NB_IOT广域网与 NB_IOT终端实现网络通讯、 或通过 NB_IOT广域网和 电力载波转 NB_IOT网关与 PLC电缆防盗终端实现网络通讯、 或通过 NB_IOT广域 网和 LORA转 NB_IOT网关与 LORA终端实现网络通讯， 远程收集与管理灯具， 并提供灯具的地理信息。

[0009] 在本发明中， 远程云端服务器主要用于远程收集与管理灯具 ， 并提供灯具的地 理信息， 远程云端服务器优选基于 GIS地理信息的城市灯具智能管理服务器， 可 以很方便在远程收集与管理灯具， 并提供精准的异常灯具地理信息。

[0010] 智能灯盖安装于灯具上， 主要用于监控灯具的运行， 本发明将智能灯盖直接安 装于灯具上， 相比于现有技术中将传统的灯具更换成智能灯 杆的技术方案更为 方便且大大节省了成本， 实用性更强。

[0011] 智能灯盖内安装 NB_IOT终端， 或 PLC电缆防盗终端， 或 LORA终端， 或 NB_IO T终端和 PLC电缆防盗终端， 或 LORA终端和 PLC电缆防盗终端， 并与灯具的火 线、 零线接通， 从而通过 NB_IOT终端或 LORA终端对灯具监控， 实现灯具的远 程开关、 状态查询以及防盗功能， 通过 PLC电缆防盗终端实现电缆的监控， 防止 电缆被盗或被破坏。 在智能灯盖内安装各种不同的网络终端， 能将其各自的优 势进行优化组合， 相对于单一网络， 不同网络混合的网络可靠性以及性价比更 高。

[0012] 远程云端服务器与 NB_IOT终端或电力载波转 NB_IOT网关或 LORA转 NB_IOT 网关之间通过 NB_IOT广域网实现网络通讯， NB_IOT广域网又名为窄带物联网 ， 是万物互联网的一个重要分支， NB_IOT广域网构建于蜂窝网络， 能对网络进 行高效连接， 具有覆盖广、 连接多、 速率快、 部署成本低、 低功耗和架构优的 有益效果。

[0013] 网关， 又称网间连接器、 协议转换器， 用于连通终端和远程云端服务器， 实现 网络稳定运行以及网络间正常通讯。 电力载波是电力系统特有的通信方式， 电 力载波通讯是指利用现有电力线， 通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传 输的技术， 具有不需要重新架设网络， 只要有电线， 就能进行数据传递的有益 效果。

[0014] 进一步地， 所述远程云端服务器包括总服务器和至少一个 城市区域控制器， 所 述总服务器通过以太网与城市区域控制器实现 信号互传， 所述城市区域控制器 通过 NB_IOT广域网与其所在区域内的 NB_IOT终端或电力载波转 NB_IOT网关或 LORA转 NB_IOT网关或基站实现信号互传， 或由基站与其所在区域内的 NB_IOT 终端或电力载波转 NB_IOT网关或 LORA转 NB_IOT网关实现信号互传， 或由电力 载波转 NB_IOT网关与 PLC电缆防盗终端实现信号互传， 或由 LORA转 NB_IOT网 关与 LORA终端实现信号互传， 进而监控灯具以及电缆的运行。

[0015] 总服务器用于向城市区域控制器发送信号或接 收城市区域控制器传输过来的信 号， 城市区域控制器用于将总服务器传输过来的信 号处理后传输给其所在区域 内的 NB_IOT终端或 PLC电缆防盗终端或 LORA终端； 或将其所在区域内的 NB_I OT终端或 PLC电缆防盗终端或 LORA终端的传输过来的信号处理后传输给总服� � 器， 进而监控灯具的运行。

[0016] 进一步地， 所述城市区域控制器包括 MCU控制模块、 无线收发模块、 Flash数 据存储模块电路和网络数据转换模块电路， 所述 MCU控制模块分别与无线收发 模块、 Flash数据存储模块电路和网络数据转换模块电� ��连接， 用于负责网络数 据的处理和电路控制， 所述无线收发模块主要负责对 MCU控制模块的网络数据 进行无线接收或发送； 所述网络数据转换模块电路主要负责对以太网 数据的接 收和发送， 并将以太网数据传输给 MCU控制模块或将 MCU控制模块的数据通过 以太网发送； 所述 Flash数据存储模块电路主要负责存储城市区域� ��制器查询到 的灯具相关信息以及相关维护日志。

[0017] 进一步地， 所述城市区域控制器还包括交流开关电源、 滤波电路、 电压转换模 块、 输入隔离变压器和输出隔离变压器， 所述交流开关电源、 滤波电路和电压 转换模块依次连接， 所述电压转换模块分别连接无线收发模块、 MCU控制模块 以及 Flash数据存储模块电路， 所述交流开关电源与外部电路连接， 用于将 100~2 40V高压转换成 5V低压， 作为城市区域控制器的第一级供电来源， 分别供给滤波 电路和电压转换模块使用， 所述电压转换模块将 5V电压转换成 3.3V电压， 作为 城市区域控制器的第二级供电来源， 分别供给无线收发模块、 MCU控制模块以 及 Flash数据存储模块电路使用； 所述输入隔离变压器和输出隔离变压器分别与 网络数据转换模块电路连接， 主要负责对以太网通信电气隔离。

[0018] 进一步地， 所述智能灯盖内侧边缘环绕安装有天线， 所述天线与智能灯盖内的 NB_IOT终端， 或 PLC电缆防盗终端， 或 LORA终端， 或 NB_IOT终端和 PLC电缆 防盗终端， 或 LORA终端和 PLC电缆防盗终端信号连通， 用于增强智能灯盖内终 端的发送信号和接收信号， 所述智能灯盖内侧边缘设有用于安装天线的线 槽。

[0019] 本发明中， 智能灯盖采用了天线与灯盖一体化设计， 将天线融入智能灯盖内的 边缘处， 这种无线天线的安装方式具有简单、 方便且容易安装的有益效果。 进 一步地， 智能灯盖内的信号源电路上设计了信号放大器 ， 有利于进一步增强信 号增益效果。 进一步地， 在信号频段的选择方面， 优选绕射能力强的中低频信 号， 有利于达到信号增益的效果； 例如， 选择频率为小于 1GHz的中低频信号， 而不是外面常见的 2.4G， 有利于信号增益。 进一步地， 在天线设计上采用柔性 天线， 柔性天线可以很灵活地弯曲， 能便于将天线绕到灯盖边缘， 增强信号的 接收面积。 进一步地， 在灯盖的结构设计方面， 放置天线的线槽采用便于信号 穿透的非金属材料或在线槽处开设有暗孔， 能尽量避免遮挡物对信号的阻挡， 相比于传统的无线信号能有效提高信号的穿透 能力。

[0020] 进一步地， 所述智能灯盖内设有用于安装 NB_IOT终端， 或安装 PLC电缆防盗 终端， 或安装 LORA终端， 或安装 NB_IOT终端和 PLC电缆防盗终端， 或安装 LO RA终端和 PLC电缆防盗终端的容纳槽。

[0021] 进一步地， 所述智能灯盖的供电电路包括市电和后备电池 ， 所述智能灯盖内设 有电子开关模块， 所述电子开关模块与智能灯盖内的低功耗电路 连接， 且电子 开关模块选择性地与市电和后备电池连通， 并由市电或后备电池为智能灯盖内 的低功耗电路供电， 所述电子开关模块与市电的连接之间设有开关 电源， 并通 过开关电源的开闭实现市电的通断； 所述低功耗电路与智能灯盖内的天线以及 其他线路连接， 并分别给智能灯盖内的天线和其他线路供电。

[0022] 本发明中， 其他线路包括安装在智能灯盖上的 NB_IOT终端或 PLC电缆防盗终 端或 LORA终端的线路， 使得低功耗电路能为 NB_IOT终端或 PLC电缆防盗终端 或 LORA终端供电， 保证 NB_IOT终端或 PLC电缆防盗终端或 LORA终端正常工作 [0023] 进一步地， 所述智能灯盖内还设有用于与远程控制终端通 讯实现门磁报警功能 的门磁传感开关， 所述门磁传感开关与低功耗电路连接， 并通过低功耗电路实 现供电。

[0024] 门磁传感开关主要用于防盗， 为避免智能灯盖安装在灯具上时被他人非法打 开 ， 因此， 在智能灯盖上设有门磁传感开关， 所述门磁传感开关通过 NB_IOT广域 网与远程云端服务器实现信号传递。 当智能灯盖被非法打开时， 门磁传感开关 会马上将报警信息传输给远程云端服务器， 进而通知工作人员， 实现防盗功能

[0025] 进一步地， 所述 PLC电缆防盗终端包括 PLC发送器和 PLC接收器， 所述 PLC接 收器与远程服务终端网络通讯， 所述 PLC发送器通过电缆定期给 PLC接收器传输 数据包， 所述 PLC接收器根据是否接收到 PLC发送器的数据包选择是否将信号传 输给远程服务终端实现电缆防盗监控。

[0026] 进一步地， 所述 PLC发送器的电路模块包括： 供电电池、 MCU控制电路和电力 载波发送模块。 所述 PLC发送器的 MCU控制电路与电力载波发送模块连接并实 现信号互传， 所述供电电池为 MCU控制电路和电力载波发送模块供电。

[0027] 进一步地， 所述 PLC接收器的电路模块包括： 供电电池、 MCU控制电路、 电力 载波接收模块和 NB_IOT无线收发模块。 所述电力载波接收模块与 PLC发送器电 力载波发送模块通过电缆连通， 并通过电缆实现信号发送和信号接收。 所述 NB_ IOT无线收发模块与远程云端服务器通过 NB_IOT广域网实现网络通讯。

[0028] 进一步地， 所述数据包为心跳信号包， 所述 PLC发送器定期通过电缆将心跳信 号包传输给 PLC接收器， 若 PLC接收器在设定时间内收到心跳信号包则表示 电缆 线路正常， 若 PLC接收器在设定的时间内没有接收到心跳信号 包， 则表示电缆线 路异常， 则通过所述 NB_IOT无线收发模块向远程云端服务器传输报警 信号。

[0029] 一种适用于上述的基于多网融合的城市照明智 能管理系统的定位方法， 所述系 统包括远程云端服务器、 灯具、 分别安装在灯具上且用于监控灯具运行的智能 灯盖、 安装在智能灯盖内的 LORA终端、 用于将 LORA网络转为 NB_IOT网络实 现网络通讯的 LORA转 NB_IOT网关， 所述灯具定位方法包括以下定位步骤： [0030] SI： 以所需定位的灯具作为定位中心， 选取 3个定位中心周围的 LORA转 NB_IOT网关， 获取所选取的 3个 LORA转 NB_IOT网关的经纬度信息；

[0031] S2： 计算定位中心分别与 3个 LORA转 NB_IOT网关之间的距离；

[0032] S3： 根据 3个 LORA转 NB_IOT网关的经纬度信息以及步骤 S2中计算得到 3个距 离信息计算出定位中心的经纬度， 从而确定所需定位灯具的位置；

[0033] 其中， 步骤 S1中， LORA转 NB_IOT网关的经纬度信息的获取方式为：

[0034] Sl-1： LORA转 NB_IOT网关分别向附近基站多次发出请求信号， LORA转

NB_IOT网关根据接收到的基站应答信号选取其 中的 3个基站， 获取所选取的基 站的经纬度信息以及每个基站向该 LORA转 NB_IOT网关发出应答信号的时间； [0035] S1-2： 计算 LORA转 NB_IOT网关分别与 3个基站的距离；

[0036] S1-3： 根据步骤 S1-2中计算得到的 LORA转 NB_IOT网关分别与 3个基站的距离 以及 3个基站的经纬度信息， 计算出 LORA转 NB_IOT网关的经纬度。

[0037] 进一步地， 步骤 S1-1中， LORA转 NB_IOT网关通过 NB_IOT广域网分别向附近 基站多次发出请求信号， LORA转 NB_IOT网关根据接收到的基站应答信号选取 其中的 3个基站， 其中所选取 3个基站为基站 1、 基站 2和基站 3 , 基站 1的经纬度 是 (XI , Y1) ； 基站 2的经纬度是 (X2， Y2) ; 基站 3的经纬度是 (X3， Y3)

； LORA转

NB_IOT网关接收到基站 1、 基站 2和基站 3应答信号的平均时间 Tl、 T2和 T3。

[0038] 进一步地， 步骤 S1-2中， 根据距离与时间的计算公式 R=TxC， 分别计算出 LOR A转 NB_IOT网关与基站 1之间的距离 Rl、 LORA转 NB_IOT网关与基站 2之间的 距离 R2， 以及 LORA转 NB_IOT网关与基站 3之间的距离 R3 ; 其中 C表示电磁波 传输速度， 为已知常数， T表示 LORA转 NB_IOT网关接收到基站 1、 基站 2和基 站 3应答信号的平均时间 Tl、 T2和 T3 , 通过步骤 S1-1计算得出。

[0039] 进一步地， 步骤 S1-3的操作步骤包括： 分别以 3个基站的经纬度为圆心， 以 LO RA转 NB_IOT网关与 3个基站之间的距离为半径作圆， 得到 3个圆， 所述 3个圆的 交汇点即为 LORA转 NB_IOT网关的位置； 根据 3个基站与 LORA转 NB_IOT网 关的计算公式 R1=V((X1-X) ^A 2+(Y1-Y) ^A 2 )、 R2=V((X2-X) ^A 2+(Y2-Y) ^a 2 ) _^ R3=V((X3-X) ^A 2+(Y3-Y) ^A 2 ) , 计算出 LORA转 NB_IOT网关的经纬度 (X， Y) [0040] 进一步地， 步骤 S2中， 定位中心分别向 3个 LORA转

NB_I0T网关发出 L0RATM数据包， 计算 L0RATM数据包的传输时间 T， 通过 LO RATM数据包的传输时间 T与距离 R的关系公式 R=TxC， 分别计算出定位中心与 3 个 LORA转 NB_IOT网关之间的距离， 其中， C表示电磁波传输速度， 为已知常 数。

[0041] 进一步地， 步骤 S2中， LORATM数据包的传输时间 T等于前导码时间与有效负 载时间之和， 其中， 前导码时间 Tpreamble通过关系公式 Tpreamble=(Npreamble+ 4.25)xTs

计算， 有效负载时间 Tpayload等于符号周期 Ts乘以有效负载符号数 payloadSymN b。 其中， Npreamble

表示已设定的前导码长度， 其值来自寄存器上的 RegPreambleMsb和 RegPreamble Lsb位， Ts表示符号周期， 根据符号速率 Rs与符号周期 Ts的关系 Ts=l/Rs计算得 出。 其中， 符号速率 Rs通过与信号带宽的关系 BW=Rsx(l+a)计算得出。 其中， a 表示低通滤波器的滚降系数， BW表示信号带宽， 均为已知常数。 有效负载符号 数 payloadSymNb通过计算公式 payloadSymNb=8+max[cell((8PL-4SF+28+16-20H)/( 4x(SF-2DE) ))x(CR+4),0]计算得出。 其中， PL表示有效负载的字节数， 使用报头 时， H=0； 没有报头时， H=l； 当 LowDataRateOptimize位设置为 1时， DE=1 ; 否 则 DE=0; CR表示编码率， 取值范围为 1-4; SF表示扩频因子， CR表示编码率， 均为已知常数。

[0042] 进一步地， 步骤 S3中， 分别以 3个 LORA转 NB_IOT网关的经纬度为圆心， 以 定位中心与 3个 LORA转

NB_IOT网关之间的距离为半径作圆， 得到 3个圆， 所述 3个圆的交汇点即为定位 中心的位置； 通过定位中心与 3个 LORA转

NB_IOT网关之间的位置关系 Ri=V((xi-x) ^A 2+(yi-y) ^A 2 ) Rj=V((xj-x) ^A 2+(yj-y) ^A 2 ) 计算出所需定位的灯具的经纬度 (x， y) ， 其中， (xi， yi) (xj， yj) (xk， yk) 分别为 3个 LORA转 NB_IOT网关的经纬度 信息， Ri、 Rj和 Rk分别为定位中心与 3个 LORA转 NB_IOT网关之间的距离。 [0043] 5见有技术中通过 GPRS技术定位出灯具的位置， 但其需要在每个灯具上安装 GP

S定位模块， 成本非常高， 且容易受到信号强弱的限制， 在网络信号较弱的地方 ， 无法使用 GPRS定位技术定位出灯具的位置。 而本发明提供的定位算法无需安 装 GPS定位模块， 大大节省了成本， 且其先通过基于 NB_IOT蜂窝网络的基站获 得 LORA转 NB_IOT网关的经纬度信息， 再通过 LORA转 NB_IOT网关的相对位 置， 根据相关算法计算出所需定位的灯具的经纬度 ， 此方法不容易受限于信号 的强弱， 在信号较差的地方同样适用。

[0044] 对于设置了 NB_IOT终端或 PLC电缆防盗终端的灯具， 其定位方法可选择以上 的定位方法， 也可直接由基站一步定位到 NB_IOT终端或 PLC电缆防盗终端， 从 而定位出所需的灯具位置。 优选地， 由于 NB_IOT终端或 PLC电缆防盗终端所在 的网络信号较强， 可选择直接由基站一步定位到灯具所在的 NB_IOT终端或 PLC 电缆防盗终端的定位方法。

发明的有益效果

有益效果

[0045] 与现有技术比较， 本发明具有以下有益效果：

[0046] ( 1) 能对户外常见的灯具进行快速智能化升级， 对灯具不需特定要求， 例如 不需要特定接口， 本发明的智能灯盖可安装于低位， 且信号不会受到影响， 通 用性高。

[0047] (2) 本发明采用智能灯盖代替传统的智能灯具， 智能灯盖直接安装于灯具上

， 无需更换灯具， 大大节省了安装成本。

[0048] (3) 本发明对灯具的定位采用了用于确定 LORA转

NB_IOT网关位置的 NB_IOT蜂窝网络基站定位法以及用于确定灯具位 置的 LORA 无线定位法， 通过分级定位确定灯具的位置， 相对于传统的 GPRS定位方法， 本 发明有效解决了在偏远位置信号较差时， 无法通过 GPRS确定出灯具位置的情况

[0049] (4) 本发明提供的城市照明智能管理系统及方法能 有效对灯具进行智能化升 级， 智能化升级后的灯具包括但不限于以下功能： 远程灯具开关控制、 远程灯 具状态查询、 防盗监控、 灯具图形化界面管理、 多种灯具控制模式以及路灯环 境信息采集。

对附图的简要说明

附图说明

[0050] 图 1为本发明的系统总框图。

[0051] 图 2为本发明远程云端服务器的构造图。

[0052] 图 3为本申请城市区域控制器的原理框图。

[0053] 图 4为本申请智能灯盖的立体图。

[0054] 图 5为本申请智能灯盖的俯视图。

[0055] 图 6为本申请智能灯盖与灯具连接的示意图。

[0056] 图 7为本申请智能灯盖的供电电路结构示意图。

[0057] 图 8为本申请 PLC电缆防盗终端电路原理框图。

[0058] 图 9为本申请定位算法流程图。

[0059] 图 10为本申请定位 LORA转 NB_IOT网关的示意图。

[0060] 图 11为本申请三点定位示意图。

[0061] 图 12为本申请定位灯具的示意图。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0062] 为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面结合附图对本发明实施方 式作进一步详细地说明。

发明实施例

实施例

[0063] 如图 1所示， 基于多网融合的城市照明智能管理系统， 包括远程云端服务器、 灯具以及分别安装在灯具上且用于监控灯具运 行的智能灯盖， 所述智能灯盖内 安装有 NB_IOT终端， 或安装有 PLC电缆防盗终端， 或安装有 LORA终端， 或安 装有 NB_IOT终端和 PLC电缆防盗终端， 或安装有 LORA终端和 PLC电缆防盗终端 ， 根据工程现场实际情况， 灵活使用不同的终端进行组合， 从而达到成本与性 能的最优化。 所述 NB_IOT终端或 LORA终端与灯具内部线路连接， 用于监控灯 具的状态， 所述 PLC电缆防盗终端与灯具所在电缆连接， 用于监控灯具所在电缆 的状态； 所述远程云端服务器通过 NB_IOT广域网与 NB_IOT终端实现网络通讯 、 或通过 NB_IOT广域网和电力载波转 NB_IOT网关与 PLC电缆防盗终端实现网络 通讯、 或通过 NB_IOT广域网和 LORA转 NB_IOT网关与 LORA终端实现网络通讯 ， 远程收集与管理灯具， 并提供灯具的地理信息。

[0064] 如图 2所示， 所述远程云端服务器包括总服务器和至少一个 城市区域控制器， 所述总服务器通过以太网与城市区域控制器实 现信号互传， 所述城市区域控制 器通过 NB_IOT广域网与其所在区域内的 NB_IOT终端或电力载波转 NB_IOT网关 或 LORA转 NB_IOT网关或基站实现信号互传， 或由基站与其所在区域内的 NB_I OT终端或电力载波转 NB_IOT网关或 LORA转 NB_IOT网关实现信号互传， 或由 电力载波转 NB_IOT网关与 PLC电缆防盗终端实现信号互传， 或由 LORA转 NB_I OT网关与 LORA终端实现信号互传， 进而监控灯具以及电缆的运行。

[0065] 如图 3所示， 所述城市区域控制器包括 MCU控制模块、 无线收发模块、 Flash数 据存储模块电路和网络数据转换模块电路， 所述 MCU控制模块分别与无线收发 模块、 Flash数据存储模块电路和网络数据转换模块电� ��连接， 用于负责网络数 据的处理和电路控制， 所述无线收发模块主要负责对 MCU控制模块的网络数据 进行无线接收或发送； 所述网络数据转换模块电路主要负责对以太网 数据的接 收和发送， 并将以太网数据传输给 MCU控制模块或将 MCU控制模块的数据通过 以太网发送； 所述 Flash数据存储模块电路主要负责存储城市区域� ��制器查询到 的灯具相关信息以及相关维护日志。

[0066] 所述城市区域控制器还包括交流开关电源、 滤波电路、 电压转换模块、 输入隔 离变压器和输出隔离变压器， 所述交流开关电源、 滤波电路和电压转换模块依 次连接， 所述电压转换模块分别连接无线收发模块、 MCU控制模块以及 Flash数 据存储模块电路， 所述交流开关电源与外部电路连接， 用于将 100~240V高压转 换成 5V低压， 作为城市区域控制器的第一级供电来源， 分别供给滤波电路和电 压转换模块使用， 所述电压转换模块将 5V电压转换成 3.3V电压， 作为城市区域 控制器的第二级供电来源， 分别供给无线收发模块、 MCU控制模块以及 Flash数 据存储模块电路使用； 所述输入隔离变压器和输出隔离变压器分别与 网络数据 转换模块电路连接， 主要负责对以太网通信电气隔离。

[0067] 如图 4~5所示， 所述智能灯盖内侧边缘环绕安装有天线 1， 所述天线与智能灯盖 内的 NB_IOT终端， 或 PLC电缆防盗终端， 或 LORA终端， 或 NB_IOT终端和 PLC 电缆防盗终端， 或 LORA终端和 PLC电缆防盗终端信号连通， 用于增强智能灯盖 内终端的发送信号和接收信号， 所述智能灯盖内侧边缘设有用于安装天线的线 槽。 所述智能灯盖内设有用于安装 NB_IOT终端， 或安装 PLC电缆防盗终端， 或 安装 LORA终端， 或安装 NB_IOT终端和 PLC电缆防盗终端， 或安装 LORA终端和 PLC电缆防盗终端的容纳槽 2

[0068] 本实施例中， 智能灯盖采用了天线与灯盖一体化设计， 将天线 1融入智能灯盖 内的边缘处， 这种无线天线的安装方式具有简单、 方便且容易安装的有益效果 。 智能灯盖内的信号源电路上设计了信号放大器 ， 有利于进一步增强信号增益 效果。 在信号频段的选择方面， 选择绕射能力强的频率为小于 1GHz的中低频信 号， 有利于达到信号增益的效果； 在天线设计上采用柔性天线， 柔性天线可以 很灵活地弯曲， 能便于将天线绕到灯盖边缘， 增强信号的接收面积。 在灯盖的 结构设计方面， 放置天线的线槽采用便于信号穿透的非金属材 料或在线槽处开 设有暗孔， 能尽量避免遮挡物对信号的阻挡， 相比于传统的无线信号能有效提 高信号的穿透能力。

[0069] 如图 6所示， 智能灯盖通过火线、 零线与灯具连接， 实现对灯具开关的控制以 及防盗监控。

[0070] 如图 7所示， 智能灯盖的供电电路包括市电和后备电池， 所述智能灯盖内设有 电子开关模块， 所述电子开关模块与智能灯盖内的低功耗电路 连接， 且电子开 关模块选择性地与市电和后备电池连通， 并由市电或后备电池为智能灯盖内的 低功耗电路供电， 所述电子开关模块与市电的连接之间设有开关 电源， 并通过 开关电源的开闭实现市电的通断； 所述低功耗电路与智能灯盖内的天线以及其 他线路连接， 并分别给智能灯盖内的天线和其他线路供电。

[0071] 所述智能灯盖内还设有用于与远程控制终端通 讯实现门磁报警功能的门磁传感 开关， 所述门磁传感开关与低功耗电路连接， 并通过低功耗电路实现供电。 当 智能灯盖被非法打开时， 门磁传感开关会马上将报警信息传输给远程云 端服务 器， 进而通知工作人员， 实现防盗功能。

[0072] 如图 8所示， 所述 PLC电缆防盗终端包括 PLC发送器和 PLC接收器， 所述 PLC接 收器与远程服务终端网络通讯， 所述 PLC发送器通过电缆定期给 PLC接收器传输 数据包， 所述 PLC接收器根据是否接收到 PLC发送器的数据包选择是否将信号传 输给远程服务终端实现电缆防盗监控。

[0073] 所述 PLC发送器的电路模块包括： 供电电池、 MCU控制电路和电力载波发送模 块。 所述 PLC发送器的 MCU控制电路与电力载波发送模块连接并实现信 号互传 ， 所述供电电池为 MCU控制电路和电力载波发送模块供电。

[0074] 所述 PLC接收器的电路模块包括： 供电电池、 MCU控制电路、 电力载波接收模 块和 NB_IOT无线收发模块。 所述电力载波接收模块与 PLC发送器电力载波发送 模块通过电缆连通， 并通过电缆实现信号发送和信号接收。 所述 NB_IOT无线收 发模块与远程云端服务器通过 _NB-I0 T广域网实现网络通讯。

[0075] 所述数据包为心跳信号包， 所述 PLC发送器定期通过电缆将心跳信号包传输给 PLC接收器， 若 PLC接收器在设定时间内收到心跳信号包则表示 电缆线路正常， 若 PLC接收器在设定的时间内没有接收到心跳信号 包， 则表示电缆线路异常， 则 通过所述 NB_IOT无线收发模块向远程云端服务器传输报警 信号。

[0076] 如图 9所示， 适用于上述的基于多网融合的城市照明智能管 理系统的定位方法 ， 所述系统包括远程云端服务器、 灯具、 分别安装在灯具上且用于监控灯具运 行的智能灯盖、 安装在智能灯盖内的 LORA终端、 用于将 LORA网络转为 NB_IO T网络实现网络通讯的 LORA转 NB_IOT网关， 所述灯具定位方法包括以下定位 步骤：

[0077] S1： 以所需定位的灯具作为定位中心， 选取 3个定位中心周围的 LORA转

NB_IOT网关， 获取所选取的 3个 LORA转 NB_IOT网关的经纬度信息；

[0078] S2： 计算定位中心分别与 3个 LORA转 NB_IOT网关之间的距离；

[0079] S3： 根据 3个 LORA转 NB_IOT网关的经纬度信息以及步骤 S2中计算得到 3个距 离信息计算出定位中心的经纬度， 从而确定所需定位灯具的位置；

[0080] 其中， 步骤 S1中， LORA转 NB_IOT网关的经纬度信息的获取方式为：

[0081] S1-1： 网关初始化， LORA转 NB_IOT网关通过广播方式搜索附近基站的信息 ， 并分别向附近基站多次发出请求信号， LORA转 NB_IOT网关根据是否收到反 馈信息选择是否继续向附近基站再次发出请求 信号。 若收到了反馈信息， 则计 算收到反馈信息的时间， 并向下一基站发送请求信息， 直到收取到 3个基站应答 信号的时间；

[0082] S1-2： 计算LORA转 NB_IOT网关分别与 3个基站的距离；

[0083] S1-3： 根据步骤S1-2中计算得到的LORA转 NB_IOT网关分别与 3个基站的距离 以及 3个基站的经纬度信息， 计算出LORA转 NB_IOT网关的经纬度。

[0084] 如图 10所示， 步骤S1-1中， LORA转 NB_IOT网关通过NB_IOT广域网分别向附 近基站多次发出请求信号， LORA转 NB_IOT网关根据接收到的基站应答信号选 取其中的 ₃ 个基站， 其中所选取 3个基站为基站 1、 基站 2和基站 3 , 基站 1的经纬 度是 (XI, Y1) ； 基站 2的经纬度是 (X2， Y2) ; 基站 3的经纬度是 (X3， Y3 ) ; LORA转 NB_IOT网关接收到基站 1、 基站 2和基站 3应答信号的平均时间T1 、 T2和T3。

[0085] 步骤S1-2中， 根据距离与时间的计算公式R=TxC， 分别计算出LORA转

NB_IOT网关与基站 1之间的距离Rl、 LORA转

NB_IOT网关与基站 2之间的距离R2， 以及LORA转 NB_IOT网关与基站 3之间的 距离R3 ; 其中C表示电磁波传输速度， 为已知常数， T表示LORA转 NB_IOT网 关接收到基站 1、 基站 2和基站 3应答信号的平均时间Tl、 T2和T3 , 通过步骤S1-1 计算得出。

[0086] 如图 11所示， 步骤S1-3的操作步骤包括： 分别以 3个基站的经纬度为圆心， 以L ORA转 NB_IOT网关与 3个基站之间的距离为半径作圆， 得到 3个圆， 所述 3个圆 的交汇点即为LORA转 NB_IOT网关的位置； 根据 3个基站与LORA转 NB_IOT 网关的计算公式R1=V((X1-X) ^A 2+(Y1-Y) ^A 2 )、 R2=V((X2-X) ^A 2+(Y2-Y) ^a 2 ) _^

R3=V((X3-X) ^A 2+(Y3-Y) ^A 2 ) , 计算出LORA转 NB_IOT网关的经纬度 (X， Y)

[0087] 步骤S2中， 定位中心分别向 3个LORA转 NB_IOT网关发出LORATM数据包， 计算LORATM数据包的传输时间T， 通过LORATM数据包的传输时间T与距离R 的关系公式R=TxC， 分别计算出定位中心与 3个LORA转 NB_IOT网关之间的距 离， 其中， C表示电磁波传输速度， 为已知常数。

[0088] 步骤 S2中， LORATM数据包的传输时间 T等于前导码时间与有效负载时间之和 ， 其中， 前导码时间 Tpreamble通过关系公式 Tpreamble=(Npreamble+4.25)xTs计 算， 有效负载时间 Tpayload等于符号周期 Ts乘以有效负载符号数 payloadSymNb 。 其中， Npreamble

表示已设定的前导码长度， 其值来自寄存器上的 RegPreambleMsb和 RegPreamble Lsb位， Ts表示符号周期， 根据符号速率 Rs与符号周期 Ts的关系 Ts=l/Rs计算得 出。 其中， 符号速率 Rs通过与信号带宽的关系 BW=Rsx(l+a)计算得出。 其中， a 表示低通滤波器的滚降系数， BW表示信号带宽， 均为已知常数。 有效负载符号 数 payloadSymNb通过计算公式 payloadSymNb=8+max[cell((8PL-4SF+28+16-20H)/( 4x(SF-2DE) ))x(CR+4),0]计算得出。 其中， PL表示有效负载的字节数， 使用报头 时， H=0； 没有报头时， H=l； 当 LowDataRateOptimize位设置为 1时， DE=1 ; 否 则 DE=0; CR表示编码率， 取值范围为 1-4; SF表示扩频因子， CR表示编码率， 均为已知常数。

[0089] 如图 12所示， 步骤 S3中， 分别以 3个 LORA转 NB_IOT网关的经纬度为圆心， 以定位中心与 3个 LORA转 NB_IOT网关之间的距离为半径作圆， 得到 3个圆， 所 述 3个圆的交汇点即为定位中心的位置； 通过定位中心与 3个 LORA转 NB_IOT网 关之间的位置关系111= (\:^ 2+( :^；^2 )、 Rj=V((xj-x)^2+(yj-y)^2 )

、 Rk=V((xk-x) ^A 2+(yk-y) ^A 2 )， 计算出所需定位的灯具的经纬度 (x， y) ， 其中， (xi， yi) 、 (xj， yj) 、 (xk， yk) 分别为 3个 LORA转 NB_IOT网关的经纬度 信息， Ri、 Rj和 Rk分别为定位中心与 3个 LORA转 NB_IOT网关之间的距离。