太陽能路燈聯網監控節能系統方案

從機硬件結構框圖

從機負責對自身太陽能路燈進行控制處理并對電路進行監測，發現異常情況就會進行故障診斷，并將通過主機將結果發給監控中心進行處理，其主要由AVR單片機、無線傳輸模塊、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、實時時鐘電路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、蓄電池電壓檢測、環境光度檢測、太陽能電池位置檢測和太陽位置檢測，1個通用輸入輸出口用于人體紅外檢測模塊，4個通用輸入輸出口用于電機控制，8個通用輸入輸出口用于4*4矩陣鍵盤。

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模塊進行初始化，接著更新系統時間，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；在晚上，有新信息表示主機或者從機出現問題，系統進入信息處理階段，根據用戶設置有本地通知和短信通知兩種方式，如果用戶設置為短信通知，則系統只會通過短信通知用戶，而不會在本地發警報通知用戶；接著進行按鍵檢測，有按鍵按下則進入按鍵處理程序，對系統進行設置或者查看狀態；然后檢測有沒人接近，有則開液晶顯示器和背光，沒有則將它們關掉；接著又檢測是不是白天，如此循環；在白天，系統檢查是否有信息，有信息則發警報通知用戶，并將信息刪除；接著檢測太陽位置和太陽能電池電壓，如果太陽能電池電壓低于設定值，標志位置位；如果太陽能電池電壓沒有問題，系統則驅動電機將太陽能電池轉向陽光最大處，如果太陽能電池在規定時間內轉不到指定位置則說明轉向系統出現問題，接著判斷太陽能電池是否有問題，如果有，說明太陽能電池個電機模塊有問題，如果沒有則再次對太陽能電池電壓進行采樣，將其與上一次采樣電壓進行比較，兩次電壓相差不大，說明電機有問題；兩次電壓相差大，說明位置檢測電阻有問題，然后，報警通知用戶，至此程序完成一次循環。當前面太陽能電池轉動后到達指定位置后，系統進入定時循環狀態，此時如果系統收到主機入網請求，則對主機進行入網處理；沒有收到請求則會判斷是否有按鍵按下，有則進行按鍵處理，沒有則檢測有沒人接近，有則開液晶顯示器和背光，沒有則將它們關掉；如此循環，直到定時時間到。

主機程序運行流程圖

系統上電后先對系統、GSM模塊和2.4GHz無線模塊進行初始化，接著向監控中心發送聯網請求，直到收到監控中心應答信號，允許入網。接著通過監控中心發回信號更新系統時間，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，如果不是則發信息查詢從機狀態。在晚上，首先向從機發送查詢信息，如果在規定時間內收不到從機應答信號，說明從機有問題，錯誤標志置位；如果收到信息，系統亮燈，并對蓄電池電壓進行檢測，如果蓄電池電壓小于設定值，說明蓄電池有問題，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，則想監控中心發送錯誤代碼直到收到監控中心應答信號，接著判斷主機是否有錯誤，有則進入待機模式等待檢修，沒有則進入路燈工作模式。首先檢測是否有人通過，有則進行功率調整，使路燈處于正常發光模式，沒有則判斷是否到了晚上十二點，是則進行功率調整，使路燈處于觸發工作模式，只有人經過的時候才會亮燈；如果不是則判斷是否到了早上，是則進行功率調整，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，進入白天儲能階段。如果還沒有到白天，則檢測沒有人經過路燈的時間是否大于預定值，是則對路燈進行功率調整，降低功耗；沒有則返回路人檢測程序段，如此循環；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；如果沒有錯誤信息，則接著檢測太陽位置和太陽能電池電壓，如果太陽能電池電壓低于設定值，標志位置位；如果太陽能電池電壓沒有問題，系統則驅動電機將太陽能電池轉向陽光最大處，如果太陽能電池在規定時間內轉不到指定位置則說明轉向系統出現問題，接著判斷太陽能電池是否有問題，如果有，說明太陽能電池個電機模塊有問題，如果沒有則再次對太陽能電池電壓進行采樣，將其與上一次采樣電壓進行比較，兩次電壓相差不大，說明電機有問題；兩次電壓相差大，說明位置檢測電阻有問題，然后，報警通知用戶，至此程序完成一次循環。當前面太陽能電池轉動后到達指定位置后，系統進入定時循環狀態，此時如果系統收到從機聯網請求，則對從機進行聯網處理；如此循環，直到定時時間到。

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似，在此不再復述。

3.5 系統預計實現結果

在白天，太陽能路燈處于蓄能狀態，控制電路通過光傳感器探知太陽所在位置，并控制電機轉動太陽能電池跟蹤太陽，使其能獲取更多的太陽能轉換成電能儲存在蓄電池內；在晚上，從機首先進行自檢，并將結果通過無線網絡發送到主機，主機收到的同時也進行自檢，將結果匯集后通過GSM網絡向監控中心報告，監控中心發現問題則通知管理人員處理；自檢結束后，從機和主機進入照明模式，人體紅外感應模塊工作。當有人經過，路燈進入正常照明模式；當一段時間沒人經過，則路燈進入節能模式，發光強度有所下降。到了晚上十二點，由于該時段行人稀少，故路燈進入觸發工作模式，只在有人經過的情況下才會發光；到了早上路燈再次進入正常照明模式直到天亮。