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            太陽能路燈追光控制系統—實現光電轉換效率最大化

              隨著新能源的發展和利用,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,而使光電轉換效率最高,還能實時遠程監控太陽能路燈系統的工作是設計所要解決的問題。

              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的電動機實現太陽能板上下和左右角度調節,既達到追光的目的,又保證太陽能電池受光轉換能效最高。系統中,路燈模塊與控制器1相連,路燈模塊中采集的數據送給控制器1,經其處理后,一路回送給路燈模塊實現角度控制,另一路將數據傳給無線通信模塊1,再經無線信道傳給無線通信模塊2、控制器2,最終送到上位機顯示,實現人工監控或報警提示。

              2 模塊化設計與功能實現

              (1) 路燈模塊

              如圖2所示,路燈模塊是整個系統最重要的部分,它由太陽能電池、蓄電池、控制器1、整流電路、穩壓電路、逆變電路、亮度和色溫調節電路、旋轉傾角控制電路、數據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,蓄電池通過穩壓電路為路燈、控制器1和無線通信模塊1供電。

              當晚間無光或光弱時,太陽能電池電壓低于蓄電池電壓,控制器1發出控制信號,控制開關K1斷開,蓄電池不充電,逆變電路將蓄電池的直流電壓變為220V的交流電壓,再送到亮度色溫調節電路,供給LED燈發光,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K2接通,路燈由備用交流電源供電,蓄電池供電正常時,開關K2都是斷開的。每天根據夜生活結束的時間,控制路燈亮度為正常時的一半,實現節約用電。根據四季溫度不同,如冬季,調節燈的色溫為暖色;夏季,調節燈的色溫為冷色,給行人以不同感受。還可利用定時,實現周期照明控制,阻斷光感控制。將環境溫度、太陽能電池和蓄電池狀況,通過遠程無線通信模塊1傳送到上位機,人工監控。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) 無線通信和人機交互

              如圖3所示,無線通信模塊1發送的無線信號由無線通信模塊2接收,經控制器2傳給路燈控制中心和管理中心的上位機實現人工監控或報警,注意控制器2需要2個串口;反過來,監控人員通過上位機發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→路燈模塊實現遠程人工控制,無線信號也可用手機接收,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,進而控制城市的路燈網。

              無線通信以4G移動通信網絡為基礎,選用合適的控制器就可完成數據信號和視頻信號的傳送。隨著5G網絡的建設,帶寬的增加,無線通信能力還可繼續提高,以實現更大傳輸量的視頻信號傳送,方便監控。

              整個系統的UI 設計主要包括兩方面,一是整個系統的外部引導UI,包括一些系統的基本配置和相關的參數調整、加載過度頁面、暫停頁面、保存頁面等。另一個則是系統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調整頁面,包括對家具的位置、配色、風格進行調整等頁面。

              3 系統軟件的設計

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

              1.信息技術有利于館藏書籍的數字化。信息技術對傳統圖書管理最大的影響就是數字化保存技術。傳統圖書保存工作量大,保存環境苛刻,需要大量空間,容易造成圖書丟失損壞。信息化技術通過掃描,把大量書籍、海量數據錄入到計算機中,再利用多媒體技術展現出來,還可以計算機聯網,實現遠程傳播。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容,在更大范圍內進行共享,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 論

              利用單片機智能控制技術,太陽能電池板能夠追著太陽移動,最大效率將地太陽能轉換成電能,物聯網技術的引入,可以實時遠程傳輸監控,使太陽能從自動化向智能化的轉變和發展更進了一步。


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