風光互補智能照明系統的設計

□賴 程 耿 麗 張亞紅

一、基于智能手機藍牙控制的風光互補照明系統

在我國提出建設資源節約型社會發展的目標下，構建循環經濟模式的風光互補智能照明系統，可有效解決城市供電緊張問題，將風能與太陽能作為供電電源，不采用開溝埋線的方式，直接通過獲取能源轉換成電能，不需從常規電網中獲取能源，可便于安裝、實現綠色環保、安全無隱患等供電系統開發，在當下城市發展中具有較強的社會效益與經濟效益。不過為確保路燈工作正常使用，且處于最優狀態，必須要對路燈的實時控制情況進行自動化與智能監控管理，確保供電系統的穩定性。所以，傳統的獨立式的燈光路燈已經無法滿足現代化居民的照明要求，無論是校園、城市照明系統，還是家用照明系統，都朝著智能化、自動化控制的方向實現系統改進。基于Android手機藍牙的無線模塊實現路燈照明系統的智能化控制，可有效通過被控端的HC-05藍牙接受模塊，再在MSP430單片機上實現對繼電器模塊的通、斷控制，從而做到實現智能控制端照明臺燈的通電和斷電。系統由MSP430單片機、藍牙模塊、風光互補電源電路及繼電器模塊組成，在實現Android系統和單片機之間的無線藍牙通信基礎上，對開關進行精準、靈敏度高的環境反應，可有效解決監控管理方式落后以及安全性能較低等問題。

本系統分為兩個部分，主要結構如圖1所示，一是遙控部分Android手機端和功能部分智能控制端。遙控部分是以手機的Android系統所支持的藍牙功能，通過核心控制MSP430單片機、藍牙通訊模塊、風光互補電源部分電路和繼電器開關模塊等部分，對功能部分實現智能控制，構建照明智能反應系統。二是軟件部分，由上位機Android系統JAVA控制程序和下位機單片機程序構成，通過上位機程序調用Android手機端的藍牙API接口，對內部藍牙設備進行遠程操控，控制數據傳輸和處理。然后藍牙模塊收到串口數據，智能控制單片機按照下位機程序執行命令輸出，從而實現光耦合可控硅開關的閉合與開啟。

在物聯網技術的基礎上，供電部分是采用風光互補直流的12V蓄電池進行充電，并用降壓模塊將12V直流電變為3.3V和5V直流電供電給LED燈照明系統，除卻風力發電組件，光伏組件，以及蓄電池組以外，還有智能控制器以及網關、單片機、藍牙和繼電器模塊。所以，基Android手機端的藍牙模塊構建風光互補路燈照明智能系統的設計，利用智能手機的藍牙模塊實現智能化系統開發，可有效實現對供明系統的優質化、科學性控制，便于系統照明體系的智能化控制。

圖1 風光互補照明系統示意圖

二、風光互補智能照明控制系統的硬件設計

風光互補智能照明控制系統重要硬件為控制器、網關，在Android手機藍牙的無線模塊的基礎構建智能照明系統，先要設計好路燈控制器，確?？刂破髋c智能手機藍牙模塊連接，且控制器受整個智能化照明系統的控制。故而在智能路燈控制器設計中，需要對照明系統的發電裝置、蓄電池供放電、路燈照明開閉等進行智能化控制，依據光伏與風力發電的原理，風光互補路燈的控制系統，應選擇微處理器模塊、發電設備發電以及控制控制管理模塊的三大部分，然后依據照明路燈的供電輸出與輸入功率的調整，實現對負載輸出的驅動控制模塊監管。

因此在智能照明系統硬件設計中，應該用智能路燈控制器，當外界氣象條件滿足設備發電要求，以發電設備發電為主，通過整流、恒壓或者是升壓監測后，對蓄電池組進行監測控制，實現放電保護、過充電保護以及短路保護等；等控制節點自動接入Android手機藍牙的無線模塊，就可以通過藍牙對路燈供電進行指令輸送，從而控制路燈的工作狀態以及獲取工作狀態的數據，實現對路燈照明的遠程控制，用LED燈的開燈與關燈調整控制機制，對太陽能電池板的朝向角度進行實時控制。其中蓄電池的剩余電量監測，也是智能正常工作狀態的監測目標之一，針對風機與太陽能板進行預期發電效益調整，通過預測發電效率的放點時間、設置好光源亮度，以最長化的照明時間為準，實現對電源供給來源的調整，若是發電設備無法滿足LED照明負載需求，就控制蓄電池放點，當光能不足就轉變為風力發電，光能與風能氣象條件都滿足時，則以光能優先，通過充放電機制提高蓄電池的電量。

基于Android手機端的智能照明系統設計中，由上位機程序調用藍牙API接口，通過內部藍牙設備和能源應用的操作，對路燈控制的數據進行傳輸與智能放電控制。智能控制器主要是從采用光控與時控方式，對燈的點亮與熄滅進行實時監控與管理，天亮后關閉路燈電源，在滿足氣象條件下實現對照明系統的電源轉換，在風力較強的地區以風力發電為主，在光能優質的地區以太陽能發電為主，將供電系統連接在兩個供電設備中，便于通過控制器進行集中路燈供電控制。

三、結語

綜上所述，在Android手機端藍牙模塊的基礎上實現風光互補路燈的智能照明系統設計，必須要在藍牙通信助手APP軟件與風光互補控制的基礎上，進行家用藍牙設備與抗干擾設備的安裝，實現對燈狀態的分布式自動監控，確保風光互補路燈的工作狀態保持在最優化管理水平。