阳郁为　胡仕刚　张志远　王改义　杨昊　唐志军

基金项目：国家自然科学基金资助项目（61674056，61875054）。

摘要：论文基于STM32f103微控制器搭建太阳能路灯统一管理平台，对太阳能路灯的各项指标进行监测，来判断路灯是否受损，同时结合物联网技术和我国最新的北斗卫星对受损路灯进行精准定位，从而实现太阳能路灯的监测维护与回收利用。

关键词：监测系统;蓄电池回收;物联网;北斗卫星定位

中图分类号：TM923文献标识码：A文章编号：1672-9129（2020）07-0082-01

Abstract：the paper is based on STM32f103 microcontroller to build a unified management platform， solar street lamps of the indicators for monitoring of solar street lamps， judge whether the street light damage， at the same time combined with Internet technology and the latest beidou satellite precise positioning for the damage to the street lamp， so as to realize the monitoring of solar street lights maintenance and recycling.

Key words：monitoring system;Battery recovery;The Internet of things;Beidou satellite positioning

1引言

现如今太阳能路灯的普遍推广与使用，使得太阳能路灯几乎遍布道路的每一个角落，其分布范围之广泛也给太阳能路灯的统一管理与维护带来了困难，受损的路灯不能正常照明，给来往车辆的行驶带来不便，甚至会造成交通事故。此外太阳能路灯的蓄电池有一定的寿命，如果报废不及时回收，其重金属等有害物质就会流入土壤，严重污染环境。因此有必要搭建统一管理平台，及时监测受损路灯并对其维护或回收利用[1]。

2系统硬件设计与实现

在该太阳能路灯监测中，单个的太阳能路灯的监测框图如图1所示，其中包括STM32f103微控制器，LoRa远程通信模块，压敏传感器，光敏传感器，稳压模块，电流测量模块以及蓄电池电压测量模块。

如图1所示的蓄电池电压测量模块，用于在蓄电池不对太阳能路灯进行供电时，测量蓄电池两端的开路电压，由于蓄电池的开路电压与蓄电池电容量成线性关系，所以通过测量所得开路电压，可以推算出蓄电池的电容量，若电容量低于一定值则说明蓄电池需要更换[3]。图一中的四个压敏传感器用于监测太阳能蓄电池是否鼓包，安装于蓄电池的四周并紧贴蓄电池，若压敏传感器传送给微控制器的值超过一定值则说明太阳能蓄电池已经出现鼓包现象，太阳能蓄电池需要更换[2]。图中的电流测量模块，用于夜间检测太阳能路灯是否正常工作，若检测出没有电流通过，说明路灯未亮，若有电流通过，则说明路灯正常照明[2]。图中北斗定位模块和LoRa远程通信模块与微控制器相连，若经过监测发现此路灯出现蓄电池电容量过低，电池鼓包，夜间电路没有电流通过等问题需要维护，则开启北斗定位系统，用于对需要维护的太阳能路灯进行精准定位，方便人员检修，并且使用LoRa远程通信模块发送故障信息和路灯标号至上位机中;否则关闭北斗定位系统并且不使用LoRa模块，以此减少能耗。

3软件设计

系统主程序设计流程图如图2所示，对程序的详细描述如下所述。

3.1微控制器控制整套系统每三个月工作一次，每次对太阳能路灯实行连续一天的监测，并且在一天内进行取样检测，即每一小时获得一组数据，即共检测24次。

3.2记录每次采集到的数据。电流测量模块测出有电流通过则使微控制器控制有电流通过的次数加一，若没有电流通过时，则用微控制器控制没有电流通过的次数加一，并且微控制器将所有监测数据中有电流通过与没有电流通过的次数分别保存下来，若有电流通过的次数少于4次，则说明太阳能路灯可能出现故障。

3.3若四个压敏传感器传送给微控制器的值有一个值超过设定的阈值，则连续接收压敏传感器监测的100次数据，若有90次及其以上压敏传感器传给微控制器的值大于设定的阈值，则说明蓄电池发生鼓包现象[2]。

3.4在白天，即电流测量模块测出没有电流通过，则微控制器控制电压测量模块，测出蓄电池的开路电压，由开路电压与蓄电池的线性关系，可以通过开路电压算出当前的电容量，若电容量低于某一特定值，则表明蓄电池需要更换。

3.5待一天的监测完成之后，微控制器控制LoRa模块将监测得到的数据通过LoRa组网发送到远端电脑上位机中。

4结论

本篇文章从理论上分析了建立起太阳能路灯统一管理平台的可行性，给出了硬件电路的设计方案和软件设计方案，在硬件电路设计中，我们采用STM32f103微控制器，壓敏传感器，光敏传感器，稳压模块，电流测量模块以及蓄电池电压测量模块等实现了对太阳能路灯的各种故障的监测，同时利用了我国最新的北斗卫星定位技术，实现了对故障路灯的精准定位，方便维修人员及时对路灯进行维修和回收利用。基于此，政府可以和企业合作，以县为单位，在每个县级单位的中心建立起一个太阳能路灯的统一管理平台，总而实现对分布范围广泛的路灯高效的统一管理。

参考文献：

[1]普平贵，黄超，王伟.太阳能路灯监控平台的搭建[J].通讯世界，2016（12）：223-224.

[2]马群.太阳能路灯智能控制系统[D].河南科技大学，2014.

[3]兰成荣.蓄电池实时监测系统的研究与设计[D].湖南大学，2014.

通信作者：胡仕刚（1980.9—），男，湖北咸宁人，博士/教授，从事集成电路设计研究与教学。