太陽能路燈聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控節(jié)能系統(tǒng)方案

從機(jī)硬件結(jié)構(gòu)框圖

從機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)自身太陽能路燈進(jìn)行控制處理并對(duì)電路進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常情況就會(huì)進(jìn)行故障診斷，并將通過主機(jī)將結(jié)果發(fā)給監(jiān)控中心進(jìn)行處理，其主要由AVR單片機(jī)、無線傳輸模塊、光傳感器、人體紅外感應(yīng)模塊、位置檢測(cè)電阻、電機(jī)模塊、電源管理、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路DS1302、后備電源、太陽能電池和蓄電池組成。

3.2 硬件平臺(tái)選用及資源配置

硬件平臺(tái)選用EVK1100,串口用于與GSM模塊通訊,PWM用于背光變頻,光照傳感器用于檢測(cè)環(huán)境周圍光度,液晶顯示器用于顯示各種信息,SPI用于與DS1302通訊，ADC用于太陽能電池電壓檢測(cè)、蓄電池電壓檢測(cè)、環(huán)境光度檢測(cè)、太陽能電池位置檢測(cè)和太陽位置檢測(cè)，1個(gè)通用輸入輸出口用于人體紅外檢測(cè)模塊，4個(gè)通用輸入輸出口用于電機(jī)控制，8個(gè)通用輸入輸出口用于4*4矩陣鍵盤。

3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)

3.4 系統(tǒng)軟件流程

監(jiān)控中心程序運(yùn)行流程圖

系統(tǒng)上電后先對(duì)系統(tǒng)和GSM模塊進(jìn)行初始化，接著更新系統(tǒng)時(shí)間，然后判斷現(xiàn)在是不是白天，如果是就繼續(xù)判斷系統(tǒng)是否收到信息，如果不是則檢查是否有新信息到來；在晚上，有新信息表示主機(jī)或者從機(jī)出現(xiàn)問題，系統(tǒng)進(jìn)入信息處理階段，根據(jù)用戶設(shè)置有本地通知和短信通知兩種方式，如果用戶設(shè)置為短信通知，則系統(tǒng)只會(huì)通過短信通知用戶，而不會(huì)在本地發(fā)警報(bào)通知用戶；接著進(jìn)行按鍵檢測(cè)，有按鍵按下則進(jìn)入按鍵處理程序，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置或者查看狀態(tài)；然后檢測(cè)有沒人接近，有則開液晶顯示器和背光，沒有則將它們關(guān)掉；接著又檢測(cè)是不是白天，如此循環(huán)；在白天，系統(tǒng)檢查是否有信息，有信息則發(fā)警報(bào)通知用戶，并將信息刪除；接著檢測(cè)太陽位置和太陽能電池電壓，如果太陽能電池電壓低于設(shè)定值，標(biāo)志位置位；如果太陽能電池電壓沒有問題，系統(tǒng)則驅(qū)動(dòng)電機(jī)將太陽能電池轉(zhuǎn)向陽光最大處，如果太陽能電池在規(guī)定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)不到指定位置則說明轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)問題，接著判斷太陽能電池是否有問題，如果有，說明太陽能電池個(gè)電機(jī)模塊有問題，如果沒有則再次對(duì)太陽能電池電壓進(jìn)行采樣，將其與上一次采樣電壓進(jìn)行比較，兩次電壓相差不大，說明電機(jī)有問題；兩次電壓相差大，說明位置檢測(cè)電阻有問題，然后，報(bào)警通知用戶，至此程序完成一次循環(huán)。當(dāng)前面太陽能電池轉(zhuǎn)動(dòng)后到達(dá)指定位置后，系統(tǒng)進(jìn)入定時(shí)循環(huán)狀態(tài)，此時(shí)如果系統(tǒng)收到主機(jī)入網(wǎng)請(qǐng)求，則對(duì)主機(jī)進(jìn)行入網(wǎng)處理；沒有收到請(qǐng)求則會(huì)判斷是否有按鍵按下，有則進(jìn)行按鍵處理，沒有則檢測(cè)有沒人接近，有則開液晶顯示器和背光，沒有則將它們關(guān)掉；如此循環(huán)，直到定時(shí)時(shí)間到。

主機(jī)程序運(yùn)行流程圖

系統(tǒng)上電后先對(duì)系統(tǒng)、GSM模塊和2.4GHz無線模塊進(jìn)行初始化，接著向監(jiān)控中心發(fā)送聯(lián)網(wǎng)請(qǐng)求，直到收到監(jiān)控中心應(yīng)答信號(hào)，允許入網(wǎng)。接著通過監(jiān)控中心發(fā)回信號(hào)更新系統(tǒng)時(shí)間，然后判斷現(xiàn)在是不是白天，如果是就判斷系統(tǒng)是否有錯(cuò)誤信息，如果不是則發(fā)信息查詢從機(jī)狀態(tài)。在晚上，首先向從機(jī)發(fā)送查詢信息，如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)收不到從機(jī)應(yīng)答信號(hào)，說明從機(jī)有問題，錯(cuò)誤標(biāo)志置位；如果收到信息，系統(tǒng)亮燈，并對(duì)蓄電池電壓進(jìn)行檢測(cè)，如果蓄電池電壓小于設(shè)定值，說明蓄電池有問題，錯(cuò)誤標(biāo)志置位；如果蓄電池電壓大于設(shè)定值，則判斷路燈是否亮，路燈不亮，錯(cuò)誤標(biāo)志置位；路燈亮，判斷是否有錯(cuò)誤置位，如果有，則想監(jiān)控中心發(fā)送錯(cuò)誤代碼直到收到監(jiān)控中心應(yīng)答信號(hào)，接著判斷主機(jī)是否有錯(cuò)誤，有則進(jìn)入待機(jī)模式等待檢修，沒有則進(jìn)入路燈工作模式。首先檢測(cè)是否有人通過，有則進(jìn)行功率調(diào)整，使路燈處于正常發(fā)光模式，沒有則判斷是否到了晚上十二點(diǎn)，是則進(jìn)行功率調(diào)整，使路燈處于觸發(fā)工作模式，只有人經(jīng)過的時(shí)候才會(huì)亮燈；如果不是則判斷是否到了早上，是則進(jìn)行功率調(diào)整，使路燈處于正常工作模式，否則判斷是否到了白天，如果到了白天，則路燈熄滅，進(jìn)入白天儲(chǔ)能階段。如果還沒有到白天，則檢測(cè)沒有人經(jīng)過路燈的時(shí)間是否大于預(yù)定值，是則對(duì)路燈進(jìn)行功率調(diào)整，降低功耗；沒有則返回路人檢測(cè)程序段，如此循環(huán)；在白天，系統(tǒng)檢查是否有錯(cuò)誤信息，有則不執(zhí)行下面程序，直到晚上；如果沒有錯(cuò)誤信息，則接著檢測(cè)太陽位置和太陽能電池電壓，如果太陽能電池電壓低于設(shè)定值，標(biāo)志位置位；如果太陽能電池電壓沒有問題，系統(tǒng)則驅(qū)動(dòng)電機(jī)將太陽能電池轉(zhuǎn)向陽光最大處，如果太陽能電池在規(guī)定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)不到指定位置則說明轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)問題，接著判斷太陽能電池是否有問題，如果有，說明太陽能電池個(gè)電機(jī)模塊有問題，如果沒有則再次對(duì)太陽能電池電壓進(jìn)行采樣，將其與上一次采樣電壓進(jìn)行比較，兩次電壓相差不大，說明電機(jī)有問題；兩次電壓相差大，說明位置檢測(cè)電阻有問題，然后，報(bào)警通知用戶，至此程序完成一次循環(huán)。當(dāng)前面太陽能電池轉(zhuǎn)動(dòng)后到達(dá)指定位置后，系統(tǒng)進(jìn)入定時(shí)循環(huán)狀態(tài)，此時(shí)如果系統(tǒng)收到從機(jī)聯(lián)網(wǎng)請(qǐng)求，則對(duì)從機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)處理；如此循環(huán)，直到定時(shí)時(shí)間到。

從機(jī)程序運(yùn)行流程圖

從機(jī)程序運(yùn)行流程圖與主機(jī)程序運(yùn)行流程圖類似，在此不再?gòu)?fù)述。

3.5 系統(tǒng)預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)結(jié)果

在白天，太陽能路燈處于蓄能狀態(tài)，控制電路通過光傳感器探知太陽所在位置，并控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)太陽能電池跟蹤太陽，使其能獲取更多的太陽能轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存在蓄電池內(nèi)；在晚上，從機(jī)首先進(jìn)行自檢，并將結(jié)果通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到主機(jī)，主機(jī)收到的同時(shí)也進(jìn)行自檢，將結(jié)果匯集后通過GSM網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)控中心報(bào)告，監(jiān)控中心發(fā)現(xiàn)問題則通知管理人員處理；自檢結(jié)束后，從機(jī)和主機(jī)進(jìn)入照明模式，人體紅外感應(yīng)模塊工作。當(dāng)有人經(jīng)過，路燈進(jìn)入正常照明模式；當(dāng)一段時(shí)間沒人經(jīng)過，則路燈進(jìn)入節(jié)能模式，發(fā)光強(qiáng)度有所下降。到了晚上十二點(diǎn)，由于該時(shí)段行人稀少，故路燈進(jìn)入觸發(fā)工作模式，只在有人經(jīng)過的情況下才會(huì)發(fā)光；到了早上路燈再次進(jìn)入正常照明模式直到天亮。