太陽(yáng)能路燈聯(lián)網(wǎng)監控節能系統方案

從機硬件結構框圖

從機負責對自身太陽(yáng)能路燈進(jìn)行控制處理并對電路進(jìn)行監測，發(fā)現異常情況就會(huì )進(jìn)行故障診斷，并將通過(guò)主機將結果發(fā)給監控中心進(jìn)行處理，其主要由AVR單片機、無(wú)線(xiàn)傳輸模塊、光傳感器、人體紅外感應模塊、位置檢測電阻、電機模塊、電源管理、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路DS1302、后備電源、太陽(yáng)能電池和蓄電池組成。

3.2 硬件平臺選用及資源配置

硬件平臺選用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環(huán)境周?chē)舛?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(yáng)能電池電壓檢測、蓄電池電壓檢測、環(huán)境光度檢測、太陽(yáng)能電池位置檢測和太陽(yáng)位置檢測，1個(gè)通用輸入輸出口用于人體紅外檢測模塊，4個(gè)通用輸入輸出口用于電機控制，8個(gè)通用輸入輸出口用于4*4矩陣鍵盤(pán)。

3.3系統軟件架構

3.4 系統軟件流程

監控中心程序運行流程圖

系統上電后先對系統和GSM模塊進(jìn)行初始化，接著(zhù)更新系統時(shí)間，然后判斷現在是不是白天，如果是就繼續判斷系統是否收到信息，如果不是則檢查是否有新信息到來(lái)；在晚上，有新信息表示主機或者從機出現問(wèn)題，系統進(jìn)入信息處理階段，根據用戶(hù)設置有本地通知和短信通知兩種方式，如果用戶(hù)設置為短信通知，則系統只會(huì )通過(guò)短信通知用戶(hù)，而不會(huì )在本地發(fā)警報通知用戶(hù)；接著(zhù)進(jìn)行按鍵檢測，有按鍵按下則進(jìn)入按鍵處理程序，對系統進(jìn)行設置或者查看狀態(tài)；然后檢測有沒(méi)人接近，有則開(kāi)液晶顯示器和背光，沒(méi)有則將它們關(guān)掉；接著(zhù)又檢測是不是白天，如此循環(huán)；在白天，系統檢查是否有信息，有信息則發(fā)警報通知用戶(hù)，并將信息刪除；接著(zhù)檢測太陽(yáng)位置和太陽(yáng)能電池電壓，如果太陽(yáng)能電池電壓低于設定值，標志位置位；如果太陽(yáng)能電池電壓沒(méi)有問(wèn)題，系統則驅動(dòng)電機將太陽(yáng)能電池轉向陽(yáng)光最大處，如果太陽(yáng)能電池在規定時(shí)間內轉不到指定位置則說(shuō)明轉向系統出現問(wèn)題，接著(zhù)判斷太陽(yáng)能電池是否有問(wèn)題，如果有，說(shuō)明太陽(yáng)能電池個(gè)電機模塊有問(wèn)題，如果沒(méi)有則再次對太陽(yáng)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(shuō)明電機有問(wèn)題；兩次電壓相差大，說(shuō)明位置檢測電阻有問(wèn)題，然后，報警通知用戶(hù)，至此程序完成一次循環(huán)。當前面太陽(yáng)能電池轉動(dòng)后到達指定位置后，系統進(jìn)入定時(shí)循環(huán)狀態(tài)，此時(shí)如果系統收到主機入網(wǎng)請求，則對主機進(jìn)行入網(wǎng)處理；沒(méi)有收到請求則會(huì )判斷是否有按鍵按下，有則進(jìn)行按鍵處理，沒(méi)有則檢測有沒(méi)人接近，有則開(kāi)液晶顯示器和背光，沒(méi)有則將它們關(guān)掉；如此循環(huán)，直到定時(shí)時(shí)間到。

主機程序運行流程圖

系統上電后先對系統、GSM模塊和2.4GHz無(wú)線(xiàn)模塊進(jìn)行初始化，接著(zhù)向監控中心發(fā)送聯(lián)網(wǎng)請求，直到收到監控中心應答信號，允許入網(wǎng)。接著(zhù)通過(guò)監控中心發(fā)回信號更新系統時(shí)間，然后判斷現在是不是白天，如果是就判斷系統是否有錯誤信息，如果不是則發(fā)信息查詢(xún)從機狀態(tài)。在晚上，首先向從機發(fā)送查詢(xún)信息，如果在規定時(shí)間內收不到從機應答信號，說(shuō)明從機有問(wèn)題，錯誤標志置位；如果收到信息，系統亮燈，并對蓄電池電壓進(jìn)行檢測，如果蓄電池電壓小于設定值，說(shuō)明蓄電池有問(wèn)題，錯誤標志置位；如果蓄電池電壓大于設定值，則判斷路燈是否亮，路燈不亮，錯誤標志置位；路燈亮，判斷是否有錯誤置位，如果有，則想監控中心發(fā)送錯誤代碼直到收到監控中心應答信號，接著(zhù)判斷主機是否有錯誤，有則進(jìn)入待機模式等待檢修，沒(méi)有則進(jìn)入路燈工作模式。首先檢測是否有人通過(guò)，有則進(jìn)行功率調整，使路燈處于正常發(fā)光模式，沒(méi)有則判斷是否到了晚上十二點(diǎn)，是則進(jìn)行功率調整，使路燈處于觸發(fā)工作模式，只有人經(jīng)過(guò)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)入白天儲能階段。如果還沒(méi)有到白天，則檢測沒(méi)有人經(jīng)過(guò)路燈的時(shí)間是否大于預定值，是則對路燈進(jìn)行功率調整，降低功耗；沒(méi)有則返回路人檢測程序段，如此循環(huán)；在白天，系統檢查是否有錯誤信息，有則不執行下面程序，直到晚上；如果沒(méi)有錯誤信息，則接著(zhù)檢測太陽(yáng)位置和太陽(yáng)能電池電壓，如果太陽(yáng)能電池電壓低于設定值，標志位置位；如果太陽(yáng)能電池電壓沒(méi)有問(wèn)題，系統則驅動(dòng)電機將太陽(yáng)能電池轉向陽(yáng)光最大處，如果太陽(yáng)能電池在規定時(shí)間內轉不到指定位置則說(shuō)明轉向系統出現問(wèn)題，接著(zhù)判斷太陽(yáng)能電池是否有問(wèn)題，如果有，說(shuō)明太陽(yáng)能電池個(gè)電機模塊有問(wèn)題，如果沒(méi)有則再次對太陽(yáng)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(shuō)明電機有問(wèn)題；兩次電壓相差大，說(shuō)明位置檢測電阻有問(wèn)題，然后，報警通知用戶(hù)，至此程序完成一次循環(huán)。當前面太陽(yáng)能電池轉動(dòng)后到達指定位置后，系統進(jìn)入定時(shí)循環(huán)狀態(tài)，此時(shí)如果系統收到從機聯(lián)網(wǎng)請求，則對從機進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)處理；如此循環(huán)，直到定時(shí)時(shí)間到。

從機程序運行流程圖

從機程序運行流程圖與主機程序運行流程圖類(lèi)似，在此不再復述。

3.5 系統預計實(shí)現結果

在白天，太陽(yáng)能路燈處于蓄能狀態(tài)，控制電路通過(guò)光傳感器探知太陽(yáng)所在位置，并控制電機轉動(dòng)太陽(yáng)能電池跟蹤太陽(yáng)，使其能獲取更多的太陽(yáng)能轉換成電能儲存在蓄電池內；在晚上，從機首先進(jìn)行自檢，并將結果通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到主機，主機收到的同時(shí)也進(jìn)行自檢，將結果匯集后通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )向監控中心報告，監控中心發(fā)現問(wèn)題則通知管理人員處理；自檢結束后，從機和主機進(jìn)入照明模式，人體紅外感應模塊工作。當有人經(jīng)過(guò)，路燈進(jìn)入正常照明模式；當一段時(shí)間沒(méi)人經(jīng)過(guò)，則路燈進(jìn)入節能模式，發(fā)光強度有所下降。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(guò)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。