太陽能路燈追光控制系統(tǒng)—實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換效率最大化

　　隨著新能源的發(fā)展和利用，用太陽能電池供電的路燈使用越來越廣泛。太陽能電池基本都是固定在路燈桿上的，怎樣保證太陽能電池板隨著太陽移動，而使光電轉(zhuǎn)換效率最高，還能實時遠(yuǎn)程監(jiān)控太陽能路燈系統(tǒng)的工作是設(shè)計所要解決的問題。

　　1 控制原理

　　路燈模塊、控制器1、無線通信模塊1和太陽能電池(板)都安裝在路燈桿上，工作中，固定在太陽能板四角上的光傳感器采集信號，送給控制器1處理并控制太陽能電池板上下傾角和左右旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)實現(xiàn)太陽能板上下和左右角度調(diào)節(jié)，既達(dá)到追光的目的，又保證太陽能電池受光轉(zhuǎn)換能效最高。系統(tǒng)中，路燈模塊與控制器1相連，路燈模塊中采集的數(shù)據(jù)送給控制器1，經(jīng)其處理后，一路回送給路燈模塊實現(xiàn)角度控制，另一路將數(shù)據(jù)傳給無線通信模塊1，再經(jīng)無線信道傳給無線通信模塊2、控制器2，最終送到上位機(jī)顯示，實現(xiàn)人工監(jiān)控或報警提示。

　　2 模塊化設(shè)計與功能實現(xiàn)

　　(1) 路燈模塊

　　如圖2所示，路燈模塊是整個系統(tǒng)最重要的部分，它由太陽能電池、蓄電池、控制器1、整流電路、穩(wěn)壓電路、逆變電路、亮度和色溫調(diào)節(jié)電路、旋轉(zhuǎn)傾角控制電路、數(shù)據(jù)采集電路和無線通信模塊1等組成。

　　太陽能電池正常工作時給蓄電池充電，蓄電池通過穩(wěn)壓電路為路燈、控制器1和無線通信模塊1供電。

　　當(dāng)晚間無光或光弱時，太陽能電池電壓低于蓄電池電壓，控制器1發(fā)出控制信號，控制開關(guān)K1斷開，蓄電池不充電，逆變電路將蓄電池的直流電壓變?yōu)?20V的交流電壓，再送到亮度色溫調(diào)節(jié)電路，供給LED燈發(fā)光，為夜間出行的人們照明。

　　若受天氣影響，蓄電池電能不足，控制器1可控制開關(guān)K2接通，路燈由備用交流電源供電，蓄電池供電正常時，開關(guān)K2都是斷開的。每天根據(jù)夜生活結(jié)束的時間，控制路燈亮度為正常時的一半，實現(xiàn)節(jié)約用電。根據(jù)四季溫度不同，如冬季，調(diào)節(jié)燈的色溫為暖色;夏季，調(diào)節(jié)燈的色溫為冷色，給行人以不同感受。還可利用定時，實現(xiàn)周期照明控制，阻斷光感控制。將環(huán)境溫度、太陽能電池和蓄電池狀況，通過遠(yuǎn)程無線通信模塊1傳送到上位機(jī)，人工監(jiān)控。如果增大控制器1的處理能力，可采集處理圖像信號，增補天眼功能，還可為北斗的地面定位裝置提供平臺和電源。

　　(2) 無線通信和人機(jī)交互

　　如圖3所示，無線通信模塊1發(fā)送的無線信號由無線通信模塊2接收，經(jīng)控制器2傳給路燈控制中心和管理中心的上位機(jī)實現(xiàn)人工監(jiān)控或報警，注意控制器2需要2個串口;反過來，監(jiān)控人員通過上位機(jī)發(fā)出控制信號給控制器2→無線通信模塊2→無線信道→控制器1→路燈模塊實現(xiàn)遠(yuǎn)程人工控制，無線信號也可用手機(jī)接收，使用專用的APP在交互界面上人工操作，方便控制人員的靈活移動，進(jìn)而控制城市的路燈網(wǎng)。

　　無線通信以4G移動通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，選用合適的控制器就可完成數(shù)據(jù)信號和視頻信號的傳送。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，帶寬的增加，無線通信能力還可繼續(xù)提高，以實現(xiàn)更大傳輸量的視頻信號傳送，方便監(jiān)控。

　　整個系統(tǒng)的UI 設(shè)計主要包括兩方面，一是整個系統(tǒng)的外部引導(dǎo)UI，包括一些系統(tǒng)的基本配置和相關(guān)的參數(shù)調(diào)整、加載過度頁面、暫停頁面、保存頁面等。另一個則是系統(tǒng)中提供給客戶的介紹和提示消息，和提供個性化選擇的相關(guān)調(diào)整頁面，包括對家具的位置、配色、風(fēng)格進(jìn)行調(diào)整等頁面。

　　3 系統(tǒng)軟件的設(shè)計

　　系統(tǒng)主要分路燈模塊、無線通信模塊、控制器等，編寫控制程序流程如圖4所示。

　　1.信息技術(shù)有利于館藏書籍的數(shù)字化。信息技術(shù)對傳統(tǒng)圖書管理最大的影響就是數(shù)字化保存技術(shù)。傳統(tǒng)圖書保存工作量大，保存環(huán)境苛刻，需要大量空間，容易造成圖書丟失損壞。信息化技術(shù)通過掃描，把大量書籍、海量數(shù)據(jù)錄入到計算機(jī)中，再利用多媒體技術(shù)展現(xiàn)出來，還可以計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程傳播。比如上海世博會上和故宮博物院里，都可以看到電子版的《清明上河圖》，真跡保存完好，珍貴典藏依然可以廣泛傳播。同時，對書籍的數(shù)字化可以增加圖書館的教育能力和傳播能力，借閱者通過對電子版的借閱看到完整的書籍內(nèi)容，在更大范圍內(nèi)進(jìn)行共享，并不受圖書館場地所在和閉館時間的影響。

　　記Var(^mH(x))=Vn(x),Bias(^mH(x))=E(^mH(x))-m(x)=Bn(x),則m(x)核估計^mH(x)的均方誤差為

　　4 結(jié) 論

　　利用單片機(jī)智能控制技術(shù)，太陽能電池板能夠追著太陽移動，最大效率將地太陽能轉(zhuǎn)換成電能，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入，可以實時遠(yuǎn)程傳輸監(jiān)控，使太陽能從自動化向智能化的轉(zhuǎn)變和發(fā)展更進(jìn)了一步。