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Publicação
Street light synchronisation control using a LoRaWAN-based algorithm
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Resumo(s)
A iluminação com base em luminárias LED, permite o desenvolvimento de sistemas inteligentes e adaptativos de iluminação pública. Estes sistemas representam uma evolução significativa face à iluminação convencional, baseada em lâmpadas de vapor de sódio, permitindo uma gestão mais eficiente da operação das luminárias. As tecnologias LED permitem o ajuste dinâmico da intensidade luminosa, bem como dos horários de funcionamento, nomeadamente em resposta a condições ambientais ou a comandos do utilizador. Essa flexibilidade de operação é possível com o recurso a protocolos de comunicação sem fios, que também permitem a monitorização em tempo real do estado operacional das luminárias. Neste contexto, para que o funcionamento em rede ocorra de forma organizada e coerente, é necessário que os controladores de iluminação partilhem um valor de tempo comum e preciso. Ou seja, é necessário sincronizar a sua operação.
Esta dissertação propõe o desenvolvimento de um algoritmo de sincronização temporal de um conjunto de dispositivos. Pretende-se que o algoritmo desenvolvido seja utilizado com o protocolo de rede LoRaWAN, e seja capaz de permitir a coordenação de forma síncrona da operação das luminárias. Este algoritmo pretende ser utilizado num contexto de zonas sombra de comunicação LoRaWAN. O algoritmo proposto dispensa a utilização de módulos Global Navigation Satellite System, permitindo uma atuação coordenada das luminárias exclusivamente através de comunicação sem fios. Esta abordagem contribui para a redução de custos e complexidade do sistema, mantendo a precisão e a eficiência necessárias para garantir uma operação sincronizada da rede, nomeadamente em ambientes urbanos.
Ainda no contexto dos sistemas de iluminação pública, esta tese tem como objetivo testar o desempenho em ambiente real, de um conjunto de controladores de luminárias LED inteligentes, desenvolvidos no âmbito deste trabalho. O sistema desenvolvido, permitiu investigar se a operação síncrona pode contribuir para a poluição harmónica na rede elétrica, potencialmente afetando a qualidade da energia do sistema.
Smart LED-based street lighting marks a significant improvement over conventional sodium-based devices. LED-based street luminaries allowefficient management through dynamic light intensity adjustments and user command or environmental conditions based on operating schedules. This adaptability may be achieved with wireless communication protocols, which also enable real-time monitoring of luminaries operational status. Within this context, a shared accurate time reference may be a relevant characteristic to obtain a successful synchronous network operation. This project aims to develop a LoRaWAN-based algorithm for the time synchronisation of street luminaries. The designed algorithm is to be used to synchronise street light operation within a LoRaWANnetwork, even on so-called shadowzones. The proposed algorithm waives the need for Global Navigation Satellite System modules, enabling the luminaries’ coordinated operation resorting only to wireless communication. This approach reduces system costs and complexity while maintaining the required precision and efficiency for street light synchronised operation in urban environments. Moreover, the proposed work aims to test the real-world performance of LoRaWAN smart street lighting controllers. In addition, within the context of street light controllers, thiswork investigates whether synchronous node operation contributes to harmonic pollution within the electrical grid, potentially affecting power quality.
Smart LED-based street lighting marks a significant improvement over conventional sodium-based devices. LED-based street luminaries allowefficient management through dynamic light intensity adjustments and user command or environmental conditions based on operating schedules. This adaptability may be achieved with wireless communication protocols, which also enable real-time monitoring of luminaries operational status. Within this context, a shared accurate time reference may be a relevant characteristic to obtain a successful synchronous network operation. This project aims to develop a LoRaWAN-based algorithm for the time synchronisation of street luminaries. The designed algorithm is to be used to synchronise street light operation within a LoRaWANnetwork, even on so-called shadowzones. The proposed algorithm waives the need for Global Navigation Satellite System modules, enabling the luminaries’ coordinated operation resorting only to wireless communication. This approach reduces system costs and complexity while maintaining the required precision and efficiency for street light synchronised operation in urban environments. Moreover, the proposed work aims to test the real-world performance of LoRaWAN smart street lighting controllers. In addition, within the context of street light controllers, thiswork investigates whether synchronous node operation contributes to harmonic pollution within the electrical grid, potentially affecting power quality.
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Palavras-chave
LoRaWAN time synchronisation smart street lighting wireless sensor networks Sincronização temporal Iluminação pública inteligente Redes de sensores sem fios
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