参考]基于gsm全球移动通信系统的太阳能路灯联网监控系统设计

参考]基于gsm全球移动通信系统的太阳能路灯联网监控系统设计内容摘要：

光电转换 主要 是 应用光学原理，通过 对 光的反射和折射，或者 其他方式 将太阳能转换成 别的 形式的能量进行 一定距离的 传输。 直接传输 的 距离 相对比较短 ， 通常用一下三种方法： 一、是用 反射镜及其它光学元件 搭配 ，改变 太 阳光的 传输 方向， 使他到达需要的 地点； 二、用 光导纤维 传输 ， 光导纤维 可以将入射 到 其一端 口 的阳光传输到另一端口 ，传输时光导纤维任意 布置 ； 三、 采用 的光导管 表面 被 镀 了一层 高反射涂 料 ，通过 太阳光的 反射 特性使 阳光 到达 需要 的 地方。 间接传输 可以 说是 适用于各种不同 长短 距离。 它是 将 得到的 太阳能转换 成 热能， 再 通过 铺设的 热力管道 可将太阳能 输送 到室内； 也可以 使用 将太阳能转换 成 化学 物的内部能量通过化学载能的技术储存 ， 再输 送到相应的区域 ； 最新研究是一项技术是是 太空 建立 电站 直接 进行 换 成 ， 他的能量传输是 通过 以 微波或 者是 激光 为载体传给 地面 采集电 站。 太阳能电池板的原理是当阳光照射到半导体上，使半导体在 pn 结之间产生势垒电厂，同时 p区产生空穴， n 区产生电子在势垒电场的作用下电子和空穴向两级移动产生电流。 太阳能照明系统 在进行 设计 太阳能灯具 时，一些细节需要十分注意，需要考虑到 灯具的使用 要求和使用 地区 的一些气候环境特点。 在 华 北 地区 使用的太阳能路灯， 电池 板实际 功率 与 灯具的 功率 比例 关系 范围 是 24:1， 涉及到 的 一些实际工作中的 比例要根据灯具每天工作 量 ， 第 一 章 XXXXX 3 和在本次 设计中 如果遇到 连续阴雨天 气时道路 照明 怎样提供的 具体 情况 决定。 电池 板 安装 要求 ： 很多 太阳能灯具的 生产厂家都 将太阳能电池 板 水平放置， 这样 的放置方式会使 太阳能电池 板 的输出功率 至少 减少 15%~20%之间。 一般不 在太阳能电池上设置 装饰 和 外罩， 这样会 减少 5%左右 的输出功率 ， 从成本考虑 本身 太阳能电池 板的造价就非常 昂贵， 在 我们收集 和得 到的 许多国外 关于 太阳能灯 设计 的 资料 中 ， 通过对比发现，节能 是设计的最主要思路，美观就相对次要了。 我们在实际的设计中一般不使用 单 片 的 太阳能电池 板 ， 一般都 是 用 成组的 太阳能电池 板。 即 用导线 将太阳能电池板通过串联 或者 并联的方式 将电压 调整到额定 值。 太阳电池组 是 把很多单片的 太阳能电池 板 组合 在一起 ， 把电池组的 输出电压 调节为需要 的电压值。 太阳能电池 板被遮挡就会发热，被遮挡部位因发热烧坏导致整组的损坏。 这就是所谓 的 热岛效应。 防止 可能发生的 热岛效应 的方法有把 太阳能电池 板 倾斜 放置 ， 按 放 位 置的选择上一般 在 树叶 遮挡 不到的地方 ， 安装防鸟针 可以有效的防止鸟类的危害。 在整个系统中， 一个 能够很 好的控制 充放电 的 控制电路 对 太阳能路灯 很重要。 充放电 的 控制 可以很好的延长蓄电池的寿命 ， 有效的 防止过 度 充电及 过 度放电 是保护蓄电池的主要方法。 另外，输入 电压不 稳定 是太阳能发电系统的重要问题 ， 所以 对蓄电池充电过程的 控制 在 光伏发电系统中 会变得相对 复杂 ，不能像在 对待 普通蓄电池那样 不设任何电路 直接充电。 在 太阳能灯具 设计 中 ， 充放电控制电路 的成败直接决定了本次设计的成败 ， 充放电控制电路 的决定了灯具的使用寿命 ， 一个硬件 良好的太阳能灯具 必须有一个良好的 充放电电路。 太阳能路灯 可供选择的有： 12伏 路 灯、 高 /低压钠灯、无极电磁感应灯 等 各类 光源。 无论 选 则 哪种光源， 灯具的 亮度与光源的功率 都是 有直接影响 的 ， 同时也 直接影响 了 系统 的 配置和 初期的 投资费用。 在相同 的 照明 时间 下， 灯具的光源功率越小，广度越低 ，系 统配置越小 ，费用越 低 ；功率 大 时 亮度 提高而且 配置 变 高 也把 费用 加大了。 太阳能灯可以使用现在普遍使用的 灯杆 和 灯具 不必专门设计。 一些 在 路灯灯杆上直接 装太阳能电池 板 的方案，需 要计算 太阳能电池 板 面积 ， 加工 和 制作太阳能电池 板 的支架，同时 还要 考虑灯杆的强度 等承重 问题。 灯具和灯杆 在 选择 方面比较自由 ，一般满足使用 要求 、外形 美观即可。 在这 些 方面可以根据实际情况自行 选择 ，没有 人会做 特殊要求。 第 一 章 XXXXX 1 第三章 系统概述 太阳能电池板及 工作原理 太阳能电池板 的 主要材料是“硅”， “硅”是 地球 上储藏 非常丰富 的材料之一。 分类 晶体硅电池板：多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池。 非晶硅电池板：薄膜太阳能电池、有机太阳能电池。 化学染料电池板：染料敏化太阳能电池。 组成 （ 1） 单晶硅太阳能电池 现在生产的单晶硅太阳能电池大 约 只有 15%左右 的光电转换效率 ， 自实验室研究出的 最高 的是 24％。 目前 单晶硅太阳能电池 所具有 的光电转换效率在所有各类太阳能电池中 还 是最高的 ，但 是其制作成本 也相对的 很高 ， 所以 它 暂时 还不能被大量 的生产 使用。 现在是设计一般是用钢化玻璃对 单晶硅 进行封装或者是 采 用 防水树脂 对其 封装， 所以 生产出的成品 坚固耐用， 很长的 使用寿命 是它的一个优点， 一般 的在 15年 左右 目前测得的最高 记录是 25年。 （ 2）多晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池 在生产技术上 与 单晶硅 很相似 ， 不过从 光电转换效率上 来讲单晶硅要比它高很多 ， 多晶硅 的普遍 光电转换效率约 为 12％左右 (日本夏普 公司在 2020年 7月 1日做的测试中多晶硅太阳能电池 效率为 %的 这是目前 世界最高 的 效率 )。 在 制作成 本 方面 来讲， 多晶硅 比单晶硅便宜 很多 ， 它的 制造 材料 简便，耗 电少 ，总 体 生产成本较 单晶硅要 低 很多 ，因此 被 大量 使用。 不过 ， 在 寿命 方面 多晶硅 也 不如 单晶硅 的时间长久。 总体来说 在 性价比上 ，单晶硅太阳能电池 比较好。 （ 3）非晶硅太阳能电池 在 1976年被研究出的 非晶硅太阳能电池 也被称为 新型薄膜式太阳能电池， 它与以上两个太阳电池 在制作方法上 没有任何相同之处 ， 它的制作 工艺过程 被 进行了 简化， 它对硅 和 电量 的需求大大降 低，它的 明显 优势 是在 日照不强 时 也 依然可以工作。 但非晶硅太阳电池 同时 也 存 很重 要 的 问题 ，在 光电转换效率 方面 普遍 偏 低， 现今世界 上 最 先进水平也就 只能使其达到 10％左右， 并且还不是 一个 很 稳定 的数值。 当时间变长时， 转换效率会逐渐 衰减。 （ 4）多元化合物太阳电池 用 含有 多种不同 元素 的 半导体材料 通过复杂工艺 制 造 出来 的太阳电池 称作多元化合 第 一 章 XXXXX 2 物太阳电池。 现在 科学家 研究 出 的品种 个有不同 ， 但 大多数 产品 都没有实现 工业化生产，现在 主要有以下几种： 硫化镉 电池 ； 砷化镓 电池 ； 铜铟硒电池 GSM 模块 GSM 模块 是一个电子集成器件 ， 它是把各种原件如： GSM 射频芯片、 基带处理芯片、功放器件 、存储器等 所有 不同功能的 器件 集成在 一块 电 路板上， 而且 这个电路板自带 GSM 射频处理、 独立的操作系统、基带处理 而且 提供标准接口的 一种 功能模块。 所以 ， GSM 模块 必然会具有 够 语音通话 功能和 发送短信 的功能。 而且还可以进行一些 基于 GSM网络 的 GPRS 数据传输 功能，这些都是 通信 中的 一些 基本功能。 如果把 键盘 、显示屏和电池 接到 GSM 模块上 就是 一部 具有基本功能的 手机。 一般对 GSM模块通信 的 开发 需要 使用 ARM 或者 是 单片机 ，并 通过 RS232 串口 通讯 使用 AT命令 来控制 GSM 模块 ， 实现各种 不同功能的 无线通信。 例如： 给手机 短信， GPRS拨号上网 ， 拨打电话 等 基本通讯 功能。 在 成品的 GSM 模块 基础 进行的 上的 产品 开发 通常都是基于 ARM 平台， 也就是 嵌入式系统 进行开发。 一些 GSM 模块 还 具有 “ 开放内置平台 ”的 功能，可以让客户将自己 编写的 程序嵌入到模块内的软件平台中 运行。 最早 的 GSM模块是供 给 手机厂使用，手机厂直接 使用 购买 大的 模块， 给模块接 上外围的器件就是一部手机。 GSM 模块 自带一个 标准的通信接口 主要 目的就 是 解决手机 通讯技术 中复杂的射频发送和基带处理 的 问题，并 且 提供了， 手机生产 厂商不用再从 最基础的 的芯片 开始 对 手机的 进行 设计，缩短了 手机的 设计周期。 在 5 年前， 我国国内 的手机生产 厂家 大部分 都是 从 国外 购买 成品 的 GSM 模块 ，再 进行 手机的 二次开发 和 生产。 近 些年 来 ，随着国内手机 生产研发 公司 在 GSM 模块方面的研究 和重视 ，手机厂家 开始 逐渐 摆脱 了 对 国外 GSM模块的依赖， 国内也有 很多公司直接 转为从芯片级 开始进行 对 手机 进行研发。 目前， 对 GSM 模 块 应用最 广泛 是依然是在 工业 领域 ， 我们 在 不同的行业 都 可以 看到应用 了 GSM模块 的 各种 产品。 例如， 在 安防公司开发的 一些 车载 的 监控领域， 它的 最 核心 部分依然 是 使用 GSM 模块 给 车辆管理中心 发送 车辆行驶的 GPS 数据；在 水务、 电力系统 中 ，通过 GSM 模块 可以 实现 远程 的 数据采集 ， 这样就 可以 做到 随时检测 用户的用电和用水量 ，同时也能及时的发现问题 ；在测绘 中 ，为 给一些 偏僻的测绘点安装 上 GSM模块 ，这样就 实现了 对 测绘点 实时的监控，不 需要 人 去 收集数据；在家庭 应用中 安全 报警系统是最常用到的 ， 可以对家里 发生 意外情况 或 着一些 盗窃行为 进行及时发 现 ， 并 可以 自动告 诉 住户和监控中心 ；在国外 应用到生活中的更多 ， 一些 家人给 老人 和 小孩带 上一个定位 跟踪器 ，防止老人和小孩走失或 者 发生 意外， 在 跟踪器 里面也 使用 了 GSM 模块 进行集成。 目前， GSM 的网络 在不断的被 完善 ， 同时带动的 GSM模块 可以应用的 范 围 更 宽广。 GSM 模块 的分类有很多方法一般是通过 数据传输速率 进行的分类： EDGE 模块 和短信模块 、 GPRS 模块。 短信模块 功能最简单 只 能 有 短信 和 语音 功能。 GPRS 就 是 对 GSM 的延 第 一 章 XXXXX 3 续。 “” 指的就是 GPRS， 这样的说法 也 说 明 GPRS 技术 是 在 第二代（ 2G）和第三代（ 3G）移动通讯技术之间 的 一个 技术。 数据 传输速率 GPRS 是 在 56K至 114Kbps 这个范围内 ，从技术 上 讲 理论 研究得出 的传输 速度最 是 170k。 与 GSM 的 的 低 传输 速度 相比 ，GPRS 的 数据 传输 速度 就显得 更加迅速 ， GPRS 技术还 对 时间、 地点都 没有 连接 限制 ， 它可以实现 永 久 在线 和根据 流量 进行 计费等 优 点。 EDGE 技术 对 数据传输的速率 做了 进一步的 提升 ， 数据传 输 速率 已经 到 384K473K， 所以也 被称为。 数据传输速率 比 GPRS高出了 1倍。 目前， 在我 国 的 GSM 网络 一般都 具有 GPRS 的 通讯功能，移动和联通 两个公司的 网络都 是 支持 GPRS， EDGE 在 一 部分 地区 实现了网络覆盖。 最早 的 GSM模块 生产 厂家主要 集中 在国外， 这些公司有 Wav、 西门子、 Sagem 等；近些年 随着国内 GSM 的技术 发展 ，国内 生产 厂家如 Sim、 华为、 BenQ 等 设计的 模块以其 更高的性价比， 逐渐 取消了外国 品牌在 我国 市场 的主导 地位。 现 在市场上 使用 的模块 主要 包括 西门子的 Mc39i、 华为 的 GTM900B、 Wave 公司 的 Q24 等。 在本次设计中我们使用的是 西门子的 TC35I 模块 . 单片机 简介： 单片机 也 是一种 采用 超大规模 的 集成电路 技术 把各种功能 不同功能的器件 集成 在一起 形成是 电路 芯片， 它 把 计算机的各种功能 部件 如 ： 中央 处理器 CPU、 RAM、 ROM、多种 I/O口 、 中断系统、定时器 、 计时器 等功能 部件全部 集成到一块 电路板上构成一个 计算机系统。 可以说 每一个 单片机就是一个简单的计算机。 单片机 也就是为 单片微型计算机 被简称后的结果 ， 单片机 是 采用的是 典型的嵌入式系统 ， 一般 我们 用 英文字母 MCU 代表 单片机， 单片机 最早 被设计出来 是被用在工 控 领域。 单片机 是从 内 只 含 有 CPU处理器 的 芯片 发展 起 来 的。 它的原始 的设计理念是 在。