太陽能無線監控供電系統的設計

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

太陽能無線監控供電系統，實現太陽能充電、監控設備供電等管理功能，實現監控系統的安全管理。

太陽能無線監控供電系統由管理平臺、終端和手機App三部分構成。終端通過GNSS組件完成定位并實現太陽能充電、監控設備等功能，并通過2G設備與管理平臺進行信息交換。

1 系統組成

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

（1）USART1

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

（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，定時輸出位置數據和衛星時鐘信息。

（3）USART3

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

（4）RTC

實時時鐘，通過GNSS數據按算法更新，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，由通信模組的 GSM/GNSS組件控制。

GPRS遠程通信功能具體如下：

一是設備登錄，二是定時向后臺發送心跳包，三是查詢設備運行的基礎數據，四是查詢設備事件處理過程報告，五是查詢設備實時數據，六是遠程更新定位終端應用程序。

2 衛星定位數據合法性判斷

（1）幀數據的合法性

計算校驗和，判斷幀數據是否合法。

（2）衛星定位數據是否可以使用

a.GGA幀通過定位質量指示，如果為1，則可以使用。

b.RMC幀通過定位狀態指示，如果為A，則可以使用。

（3）衛星定位數據是否合理

由于各種因素會導致GNSS定位設備出現準確率和精度偏差，因此，需要在使用衛星定位數據之前進行過濾和篩查

（4）借助非GNSS系統確定衛星數據的合法性

3 一鍵報修功能設計

終端設備內置包括北斗、GPS、格洛納斯、伽利略在內多種衛星定位系統。

終端設備故障，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到達現場。

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

4 硬件設計簡述

如圖3，ZigBee主要完成設備之間的網絡互連，其可以將電壓等信息，傳送至集中器。

如圖4，gprs主要負責將電壓等信息，傳送至后臺。

如圖5，實時時鐘主要負責保存時間，以方便設備進行計時。

如圖6，LED主要負責指示系統當前的狀態。

如圖7，EEPROM主要負責保存系統的配置信息。

5 后臺軟件的設計

后臺采用三層架構，管理平臺、調度服務器、代理可以根據客戶的負載集中部署，也可以分來部署。系統對三層架構都提供了高可用方案。管理平臺通過應用服務器的負載均衡來達到更高的并發數。支持多個調度服務器的分布式調度，以分擔負載[2]。

（1）靈活的調度配置

調度及相關配置簡單、靈活、易用;支持靈活的、多角度的模型作業調度機制，包括事件、數據庫就緒、文件到達和計劃調度以及手工觸發。

（2）多角度的運行監控

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

（3）跨平臺和豐富的數據源支持

平臺采用 Java 開發，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 ;支持 Oracle、SQLServer、 DB2、Text、Excel、XML、CSV、PDF、MySQL等各種數據源。

（4）完全界面設計

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

6 結 論

本文實現了太陽能無線監控供電系統，其可以使監控系統的分布，更加合理。