藏區太陽(yáng)能照明壁柜磚系統的設計實(shí)現

1 引言
太陽(yáng)能作為一種可持續利用的清潔能源，日益受到世界各國的重視。西藏地區，地廣人稀，太陽(yáng)能光伏發(fā)電成為首選。西藏地區最為迫切的問(wèn)題不是廣泛建立光伏發(fā)電站，具體原因有：首先，光伏發(fā)電站的建站成本高，目前，其成本是采用燃煤發(fā)電的10倍左右；另一方面，要考慮到維護成本，如果設備在交付使用后，終身由供貨公司維護，勢必付出高昂的維護經(jīng)費，尤其設備安裝在偏遠山區，維護不方便。而高昂的成本使太陽(yáng)能光伏發(fā)電設備在西藏地區推廣步履維艱。該系統是為西藏地區藏式建筑設計的一個(gè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電照明系統，可嵌入到建筑材料中，使用方便。

2 設計思路
通過(guò)調查發(fā)現，藏民們最希望解決照耀和手機充電問(wèn)題。不難看出，采用小型化的光伏發(fā)電系統解決藏民的切身問(wèn)題才是關(guān)鍵。西藏地區的陽(yáng)光充分，藏式建筑多是南北朝向，并且在朝向南方的地方設置陽(yáng)臺或窗戶(hù)。如果在靠南的墻上設計一個(gè)壁柜形狀的“磚”，在這塊“磚”靠墻外處安裝上太陽(yáng)能光伏電池板，而“磚”靠墻內處則安裝上照明負載、手機充電接頭及控制面板，那么，這塊壁柜照明“磚”可同時(shí)解決照明和手機充電問(wèn)題。光伏充電系統、蓄電池、系統控制板、太陽(yáng)能光伏充電控制器等電子設備全部安裝在壁柜“磚”內，同時(shí)，為了方便更換電池，把太陽(yáng)能壁柜磚設計成能夠像壁柜一樣，可以通過(guò)合頁(yè)打開(kāi)(安裝高度宜為1．5 m處，方便用戶(hù)操作)。
為了使該系統能夠為廣大藏民所接受，必須考慮以下幾點(diǎn)：(1)由于終端用戶(hù)是廣大藏區，因此系統控制界面必須考慮藏文界面、漢字界面以及藏語(yǔ)提示3種功能，使人機交互更加人性化，方便藏民使用；(2)在偏遠山區，夜晚藏式建筑室內光線(xiàn)很弱，必須增加遙控功能；(3)在系統充電時(shí)，必須考慮兩級保護措施，即：硬件電路保護和軟件電路保護，以免在誤操作情況下系統無(wú)法正常工作；(4)為了保護鉛酸蓄電池，必須使用功率稍大的太陽(yáng)能電池板，提高充電效率，避免鉛酸電池處于虧損狀態(tài)，從而可以延長(cháng)蓄電池的使用壽命。

3 系統硬件組成
系統硬件主要由SPCE061A主控板、太陽(yáng)能電池板、太陽(yáng)能充放電控制器、蓄電池組成，如圖1所示。

圖1中，LCD采用SPLC501模組，通過(guò)SPCE061A直接控制，配合鍵盤(pán)輸入來(lái)設置和顯示系統的相關(guān)信息；狀態(tài)指示燈直接顯示系統當前的狀態(tài)(如充電狀態(tài))；鍵盤(pán)設計比較簡(jiǎn)潔，主要仿造鼠標的操作來(lái)設計，使用戶(hù)對系統的設置和操作簡(jiǎn)單化，共設置3個(gè)鍵：上翻、下翻和確認鍵；語(yǔ)音提示則使用SPCE061A的DA通道，經(jīng)過(guò)由SPY0030構成的音頻放大電路直接輸出到揚聲器；太陽(yáng)能電池板的開(kāi)路電壓為20 V，考慮到對蓄電池的保護，選用8 W型號；蓄電池選用20AH，DC12V型；最后，在控制器引出多路強制開(kāi)關(guān)和負載輸出接口。