太阳能无线监控供电系统的设计

郝佳祺，刘 洋

（南京普天大唐信息电子有限公司，江苏 南京 210000）

0 引 言

太阳能无线监控供电系统，实现太阳能充电、监控设备供电等管理功能，实现监控系统的安全管理。

太阳能无线监控供电系统由管理平台、终端和手机App三部分构成。终端通过GNSS组件完成定位并实现太阳能充电、监控设备等功能，并通过2G设备与管理平台进行信息交换。

1 系统组成

如图1，本系统选定意法半导体STM32F103RBT6芯片作为MCU进行定位终端硬件设计。该芯片程序空间为128K，RAM空间为20K。由于支持远程应用程序下载，因此，实际程序分为三个区域，Bootload区，应用区和应用存储区域。目前，应用程序为约80K字节。MCU中各功能模块介绍如下。

（1）USART1

与PC通信实现，配置游船参数、下载电子围栏数据，提取运营数据、越界数据、充放电数据。

（2）USART2

与2G模组的GNSS组件进行通信，该串口通信速度为115 200 b/s，间隔时间为1 s，定时输出位置数据和卫星时钟信息。

（3）USART3

与2G模组的GPRS组件进行通信，定位终端通过GPRS向平台报送数据，实现在线地理位置坐标更新，同时，能接收平台的查询和配置数据。

（4）RTC

实时时钟，通过GNSS数据按算法更新，提供中断，启动每日的定时重启工作。

（5）ADC

2路12位分辨率ADC，检测蓄电池电压和充放电电流。

（6）LED

红色，用于指示通信状态，由通信模组的 GSM/GNSS组件控制。

GPRS远程通信功能具体如下：

一是设备登录，二是定时向后台发送心跳包，三是查询设备运行的基础数据，四是查询设备事件处理过程报告，五是查询设备实时数据，六是远程更新定位终端应用程序。

2 卫星定位数据合法性判断

（1）帧数据的合法性

计算校验和，判断帧数据是否合法。

（2）卫星定位数据是否可以使用

a.GGA帧通过定位质量指示，如果为1，则可以使用。

b.RMC帧通过定位状态指示，如果为A，则可以使用。

（3）卫星定位数据是否合理

由于各种因素会导致GNSS定位设备出现准确率和精度偏差，因此，需要在使用卫星定位数据之前进行过滤和筛查

（4）借助非GNSS系统确定卫星数据的合法性

3 一键报修功能设计

终端设备内置包括北斗、GPS、格洛纳斯、伽利略在内多种卫星定位系统。

终端设备故障，用户用电话上报杆号，便可在云平台中查询到终端位置，管理人员通过人工方式安排售后人员用最短时间内到达现场。

如图2，终端设备故障，用户按动终端上的“一键报修”按钮，终端自动将信息发送到云平台，云平台自动将设备位置信息发送到指定的售后人员手机上，售后人员根据手机App的指示的终端位置，迅速进行维修[1]。

4 硬件设计简述

如图3，ZigBee主要完成设备之间的网络互连，其可以将电压等信息，传送至集中器。

如图4，gprs主要负责将电压等信息，传送至后台。

如图5，实时时钟主要负责保存时间，以方便设备进行计时。

如图6，LED主要负责指示系统当前的状态。

如图7，EEPROM主要负责保存系统的配置信息。

5 后台软件的设计

后台采用三层架构，管理平台、调度服务器、代理可以根据客户的负载集中部署，也可以分来部署。系统对三层架构都提供了高可用方案。管理平台通过应用服务器的负载均衡来达到更高的并发数。支持多个调度服务器的分布式调度，以分担负载[2]。

（1）灵活的调度配置

调度及相关配置简单、灵活、易用;支持灵活的、多角度的模型作业调度机制，包括事件、数据库就绪、文件到达和计划调度以及手工触发。

（2）多角度的运行监控

监控平台提供了总揽全局的总体监控和明细型的计划监控以及事件监控;可视化的多维 度作业运行监控，使得极佳的易用性获得最大限度推广。

（3）跨平台和丰富的数据源支持

平台采用 Java 开发，可以运行在 SUN Solaris、HP-UX、IBM AIX、AS/400、OS/390、 Sco UNIX、Linux、Windows 等各种操作系统 ;支持 Oracle、SQLServer、 DB2、Text、Excel、XML、CSV、PDF、MySQL等各种数据源。

（4）完全界面设计

企业在实施数据集成项目时往往面临大批量的异构数据，原始通过手工编写代码或者采用数据库存储过程的方式通常也可实现简单的数据集成功能，但随着项目实施范围不断扩大，项目面临不可控。数据交换服务平台提供了基于界面化的数据变换和模型设计工具，开发人员只需在界面中通过配置方式就可以描述复杂的数据变换和任务流程，不需要进行任何编码，业务人员也可非常容易的了解数据的流向。

6 结 论

本文实现了太阳能无线监控供电系统，其可以使监控系统的分布，更加合理。