太陽能無線監(jiān)控供電系統(tǒng)的設(shè)計

郝佳祺，劉 洋

（南京普天大唐信息電子有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

太陽能無線監(jiān)控供電系統(tǒng)，實現(xiàn)太陽能充電、監(jiān)控設(shè)備供電等管理功能，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的安全管理。

太陽能無線監(jiān)控供電系統(tǒng)由管理平臺、終端和手機App三部分構(gòu)成。終端通過GNSS組件完成定位并實現(xiàn)太陽能充電、監(jiān)控設(shè)備等功能，并通過2G設(shè)備與管理平臺進行信息交換。

1 系統(tǒng)組成

如圖1，本系統(tǒng)選定意法半導(dǎo)體STM32F103RBT6芯片作為MCU進行定位終端硬件設(shè)計。該芯片程序空間為128K，RAM空間為20K。由于支持遠程應(yīng)用程序下載，因此，實際程序分為三個區(qū)域，Bootload區(qū)，應(yīng)用區(qū)和應(yīng)用存儲區(qū)域。目前，應(yīng)用程序為約80K字節(jié)。MCU中各功能模塊介紹如下。

（1）USART1

與PC通信實現(xiàn)，配置游船參數(shù)、下載電子圍欄數(shù)據(jù)，提取運營數(shù)據(jù)、越界數(shù)據(jù)、充放電數(shù)據(jù)。

（2）USART2

與2G模組的GNSS組件進行通信，該串口通信速度為115 200 b/s，間隔時間為1 s，定時輸出位置數(shù)據(jù)和衛(wèi)星時鐘信息。

（3）USART3

與2G模組的GPRS組件進行通信，定位終端通過GPRS向平臺報送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)在線地理位置坐標更新，同時，能接收平臺的查詢和配置數(shù)據(jù)。

（4）RTC

實時時鐘，通過GNSS數(shù)據(jù)按算法更新，提供中斷，啟動每日的定時重啟工作。

（5）ADC

2路12位分辨率ADC，檢測蓄電池電壓和充放電電流。

（6）LED

紅色，用于指示通信狀態(tài)，由通信模組的 GSM/GNSS組件控制。

GPRS遠程通信功能具體如下：

一是設(shè)備登錄，二是定時向后臺發(fā)送心跳包，三是查詢設(shè)備運行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，四是查詢設(shè)備事件處理過程報告，五是查詢設(shè)備實時數(shù)據(jù)，六是遠程更新定位終端應(yīng)用程序。

2 衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)合法性判斷

（1）幀數(shù)據(jù)的合法性

計算校驗和，判斷幀數(shù)據(jù)是否合法。

（2）衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)是否可以使用

a.GGA幀通過定位質(zhì)量指示，如果為1，則可以使用。

b.RMC幀通過定位狀態(tài)指示，如果為A，則可以使用。

（3）衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)是否合理

由于各種因素會導(dǎo)致GNSS定位設(shè)備出現(xiàn)準確率和精度偏差，因此，需要在使用衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)之前進行過濾和篩查

（4）借助非GNSS系統(tǒng)確定衛(wèi)星數(shù)據(jù)的合法性

3 一鍵報修功能設(shè)計

終端設(shè)備內(nèi)置包括北斗、GPS、格洛納斯、伽利略在內(nèi)多種衛(wèi)星定位系統(tǒng)。

終端設(shè)備故障，用戶用電話上報桿號，便可在云平臺中查詢到終端位置，管理人員通過人工方式安排售后人員用最短時間內(nèi)到達現(xiàn)場。

如圖2，終端設(shè)備故障，用戶按動終端上的“一鍵報修”按鈕，終端自動將信息發(fā)送到云平臺，云平臺自動將設(shè)備位置信息發(fā)送到指定的售后人員手機上，售后人員根據(jù)手機App的指示的終端位置，迅速進行維修[1]。

4 硬件設(shè)計簡述

如圖3，ZigBee主要完成設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)互連，其可以將電壓等信息，傳送至集中器。

如圖4，gprs主要負責(zé)將電壓等信息，傳送至后臺。

如圖5，實時時鐘主要負責(zé)保存時間，以方便設(shè)備進行計時。

如圖6，LED主要負責(zé)指示系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)。

如圖7，EEPROM主要負責(zé)保存系統(tǒng)的配置信息。

5 后臺軟件的設(shè)計

后臺采用三層架構(gòu)，管理平臺、調(diào)度服務(wù)器、代理可以根據(jù)客戶的負載集中部署，也可以分來部署。系統(tǒng)對三層架構(gòu)都提供了高可用方案。管理平臺通過應(yīng)用服務(wù)器的負載均衡來達到更高的并發(fā)數(shù)。支持多個調(diào)度服務(wù)器的分布式調(diào)度，以分擔(dān)負載[2]。

（1）靈活的調(diào)度配置

調(diào)度及相關(guān)配置簡單、靈活、易用;支持靈活的、多角度的模型作業(yè)調(diào)度機制，包括事件、數(shù)據(jù)庫就緒、文件到達和計劃調(diào)度以及手工觸發(fā)。

（2）多角度的運行監(jiān)控

監(jiān)控平臺提供了總攬全局的總體監(jiān)控和明細型的計劃監(jiān)控以及事件監(jiān)控;可視化的多維 度作業(yè)運行監(jiān)控，使得極佳的易用性獲得最大限度推廣。

（3）跨平臺和豐富的數(shù)據(jù)源支持

平臺采用 Java 開發(fā)，可以運行在 SUN Solaris、HP-UX、IBM AIX、AS/400、OS/390、 Sco UNIX、Linux、Windows 等各種操作系統(tǒng) ;支持 Oracle、SQLServer、 DB2、Text、Excel、XML、CSV、PDF、MySQL等各種數(shù)據(jù)源。

（4）完全界面設(shè)計

企業(yè)在實施數(shù)據(jù)集成項目時往往面臨大批量的異構(gòu)數(shù)據(jù)，原始通過手工編寫代碼或者采用數(shù)據(jù)庫存儲過程的方式通常也可實現(xiàn)簡單的數(shù)據(jù)集成功能，但隨著項目實施范圍不斷擴大，項目面臨不可控。數(shù)據(jù)交換服務(wù)平臺提供了基于界面化的數(shù)據(jù)變換和模型設(shè)計工具，開發(fā)人員只需在界面中通過配置方式就可以描述復(fù)雜的數(shù)據(jù)變換和任務(wù)流程，不需要進行任何編碼，業(yè)務(wù)人員也可非常容易的了解數(shù)據(jù)的流向。

6 結(jié) 論

本文實現(xiàn)了太陽能無線監(jiān)控供電系統(tǒng)，其可以使監(jiān)控系統(tǒng)的分布，更加合理。