太阳能路灯联网监控节能系统方案

从机硬件结构框图

从机负责对自身太阳能路灯进行控制处理并对电路进行监测，发现异常情况就会进行故障诊断，并将通过主机将结果发给监控中心进行处理，其主要由AVR单片机、无线传输模块、光传感器、人体红外感应模块、位置检测电阻、电机模块、电源管理、实时时钟电路DS1302、后备电源、太阳能电池和蓄电池组成。

3.2 硬件平台选用及资源配置

硬件平台选用EVK1100,串口用于与GSM模块通讯,PWM用于背光变频,光照传感器用于检测环境周围光度,液晶显示器用于显示各种信息,SPI用于与DS1302通讯，ADC用于太阳能电池电压检测、蓄电池电压检测、环境光度检测、太阳能电池位置检测和太阳位置检测，1个通用输入输出口用于人体红外检测模块，4个通用输入输出口用于电机控制，8个通用输入输出口用于4*4矩阵键盘。

3.3系统软件架构

3.4 系统软件流程

监控中心程序运行流程图

系统上电后先对系统和GSM模块进行初始化，接着更新系统时间，然后判断现在是不是白天，如果是就继续判断系统是否收到信息，如果不是则检查是否有新信息到来；在晚上，有新信息表示主机或者从机出现问题，系统进入信息处理阶段，根据用户设置有本地通知和短信通知两种方式，如果用户设置为短信通知，则系统只会通过短信通知用户，而不会在本地发警报通知用户；接着进行按键检测，有按键按下则进入按键处理程序，对系统进行设置或者查看状态；然后检测有没人接近，有则开液晶显示器和背光，没有则将它们关掉；接着又检测是不是白天，如此循环；在白天，系统检查是否有信息，有信息则发警报通知用户，并将信息删除；接着检测太阳位置和太阳能电池电压，如果太阳能电池电压低于设定值，标志位置位；如果太阳能电池电压没有问题，系统则驱动电机将太阳能电池转向阳光最大处，如果太阳能电池在规定时间内转不到指定位置则说明转向系统出现问题，接着判断太阳能电池是否有问题，如果有，说明太阳能电池个电机模块有问题，如果没有则再次对太阳能电池电压进行采样，将其与上一次采样电压进行比较，两次电压相差不大，说明电机有问题；两次电压相差大，说明位置检测电阻有问题，然后，报警通知用户，至此程序完成一次循环。当前面太阳能电池转动后到达指定位置后，系统进入定时循环状态，此时如果系统收到主机入网请求，则对主机进行入网处理；没有收到请求则会判断是否有按键按下，有则进行按键处理，没有则检测有没人接近，有则开液晶显示器和背光，没有则将它们关掉；如此循环，直到定时时间到。

主机程序运行流程图

系统上电后先对系统、GSM模块和2.4GHz无线模块进行初始化，接着向监控中心发送联网请求，直到收到监控中心应答信号，允许入网。接着通过监控中心发回信号更新系统时间，然后判断现在是不是白天，如果是就判断系统是否有错误信息，如果不是则发信息查询从机状态。在晚上，首先向从机发送查询信息，如果在规定时间内收不到从机应答信号，说明从机有问题，错误标志置位；如果收到信息，系统亮灯，并对蓄电池电压进行检测，如果蓄电池电压小于设定值，说明蓄电池有问题，错误标志置位；如果蓄电池电压大于设定值，则判断路灯是否亮，路灯不亮，错误标志置位；路灯亮，判断是否有错误置位，如果有，则想监控中心发送错误代码直到收到监控中心应答信号，接着判断主机是否有错误，有则进入待机模式等待检修，没有则进入路灯工作模式。首先检测是否有人通过，有则进行功率调整，使路灯处于正常发光模式，没有则判断是否到了晚上十二点，是则进行功率调整，使路灯处于触发工作模式，只有人经过的时候才会亮灯；如果不是则判断是否到了早上，是则进行功率调整，使路灯处于正常工作模式，否则判断是否到了白天，如果到了白天，则路灯熄灭，进入白天储能阶段。如果还没有到白天，则检测没有人经过路灯的时间是否大于预定值，是则对路灯进行功率调整，降低功耗；没有则返回路人检测程序段，如此循环；在白天，系统检查是否有错误信息，有则不执行下面程序，直到晚上；如果没有错误信息，则接着检测太阳位置和太阳能电池电压，如果太阳能电池电压低于设定值，标志位置位；如果太阳能电池电压没有问题，系统则驱动电机将太阳能电池转向阳光最大处，如果太阳能电池在规定时间内转不到指定位置则说明转向系统出现问题，接着判断太阳能电池是否有问题，如果有，说明太阳能电池个电机模块有问题，如果没有则再次对太阳能电池电压进行采样，将其与上一次采样电压进行比较，两次电压相差不大，说明电机有问题；两次电压相差大，说明位置检测电阻有问题，然后，报警通知用户，至此程序完成一次循环。当前面太阳能电池转动后到达指定位置后，系统进入定时循环状态，此时如果系统收到从机联网请求，则对从机进行联网处理；如此循环，直到定时时间到。

从机程序运行流程图

从机程序运行流程图与主机程序运行流程图类似，在此不再复述。

3.5 系统预计实现结果

在白天，太阳能路灯处于蓄能状态，控制电路通过光传感器探知太阳所在位置，并控制电机转动太阳能电池跟踪太阳，使其能获取更多的太阳能转换成电能储存在蓄电池内；在晚上，从机首先进行自检，并将结果通过无线网络发送到主机，主机收到的同时也进行自检，将结果汇集后通过GSM网络向监控中心报告，监控中心发现问题则通知管理人员处理；自检结束后，从机和主机进入照明模式，人体红外感应模块工作。当有人经过，路灯进入正常照明模式；当一段时间没人经过，则路灯进入节能模式，发光强度有所下降。到了晚上十二点，由于该时段行人稀少，故路灯进入触发工作模式，只在有人经过的情况下才会发光；到了早上路灯再次进入正常照明模式直到天亮。