一种基于STM32F103ZET6的路灯监测控制系统的制作方法

本发明一种基于stm32f103zet6的路灯监测控制系统，适用于偏僻地区或供电不便以及无人巡检和维修的地方，例如农村、乡镇、郊区等，城市也非常适用，能节约大量的电能和人工成本。

背景技术：

路灯是一个城市和农村的基础设施的重要组成部分，也是人类生活中必不可少的工具。但目前大部分地区的路灯的控制方式还处在人工手动控制阶段，不能在光线发生变化时及时调整路灯开关，从而造成了巨大的能源浪费。此外，由于路灯的布设环境复杂，在发生故障时往往难以被巡检人员及时发现，这就造成了故障路灯难以及时得到修复，为人们的夜间出行带来了安全隐患。

随着物联网的发展，越来越多的物联网技术被运用到各行各业之中。路灯作为城市照明的基础，使用物联网技术设计智能化路灯，在智慧城市的推进过程中有着重要的作用。为了解决目前路灯存在的智能化程度低、能源浪费、检修效率低等问题，本发明设计了一种路灯监测控制系统，该系统能够实现光照强度、pm2.5等环境数据采集，根据模式选择手动控制、光照强度加时间控制以及纯光照强度控制进行选择，并实时监测路灯的工作状态、故障检测与报警状态以及电池电量检测与报警状态。此外，本系统能够通过4g无线传输方式与上位机进行信息交互，实现远程传输及远程控制。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于stm32f103zet6的路灯监测控制系统。具有成本低、维护便捷、通用性强、不依赖市电供电、可扩展性好等特点，能广泛应用于路灯系统中，是一种通用性极强的路灯监测控制系统。

本发明的技术方案是：一种基于stm32f103zet6的路灯监测控制系统，包括数据采集仪，数据采集仪通过通信模块实现数据与后台服务器和移动端实时传输，数据采集仪分别与太阳能供电系统、数据检测模块和固态继电器相连，固态继电器与照明灯相连；所述的数据检测模块包括光照强度传感器、pm2.5传感器、电流互感器和电量检测器。

所述的太阳能供电系统，还包括太阳能电池板，太阳能电池板连接光合太阳能控制器，光合太阳能控制器与光合硅能蓄电池和数据采集仪连接。

所述的通信模块，包括4g通信模块和蓝牙通信模块，其中，4g通信模块连接数据采集仪和后台服务器，蓝牙通信模块连接数据采集仪和移动端。

所述的后台服务器为上位机。

所述的移动端为手机。

本发明的有益效果：本发明在太阳能供电系统内设置有光合硅能蓄电池，太阳能电池板对光合硅能蓄电池进行充电，不依赖于市电供电，能广泛应用于任何地方。

工作模式可自由设置：本发明支持用户根据需要自定义系统工作方式的选择（是否休眠及休眠时间长度）、工作模式的选择（手动模式控制、光照强度+时间区间控制、纯光照控制），支持后台与数据采集仪双向实时获取相应的数据。

本发明支持掉电保护：硬件系统使用的数据存储由掉电非易失的铁电存储器组成，铁电存储器存储有近期的采集数据和系统配置信息等。

本发明具有节能功能：在采集完数据后，进入休眠模式，从而降低系统功耗，延长蓄电池供电时间，特别是在连续阴雨天气等情况下导致蓄电池电量不足时，可延长休眠时间、降低采集频率等方式延长自动检测系统的运作时间。

系统维护：设置的通信协议中含有丰富的报错信息提醒(如命令错误、数据错误、传感器故障等)；采用的维护方式是手机端进行现场配置和维护(包括模式设置、参数设置、实时数据显示、历史数据显示等)，现场调试与维护更方便快捷；当然，还可以通过后台服务器进行远程配置维护(包括参数设置、数据收集、历史数据显示等)，降低了维护难度和成本。

系统通用扩充能力：传感器基本上使用rs485或iic通信模式，采集仪上预留较多的rs485和iic接口并有相关软件支持，方便用户定义和扩充所接传感器的类型和数量，一套软硬件系统监测设备能够同时监测多种因子，降低了成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

附在图中的标记为：1-后台服务器，2-通信模块，3-4g通信模块，4-蓝牙通信模块，5-移动端，6-数据采集仪，7-固态继电器，8-照明灯，9-太阳能电池板，10-太阳能供电系统11-光合太阳能控制器，12-光合硅能蓄电池，13-光照强度传感器，14-pm2.5传感器，15-电流互感器，16-电量检测器，17-数据检测模块。

具体实施方式

实施例：一种基于stm32f103zet6的路灯监测控制系统，其系统框架图如图1所示，包括数据采集仪6，数据采集仪6通过通信模块2实现数据与后台服务器1和移动端5实时传输，数据采集仪6还分别与太阳能供电系统10、数据检测模块17和固态继电器7相连，而固态继电器7又与照明灯8相连；所述的数据检测模块17，还包括光照强度传感器13、pm2.5传感器14、电流互感器15、电量检测器16。所述的太阳能供电系统10，还包括太阳能电池板9，太阳能电池板9连接光合太阳能控制器11，而光合太阳能控制器11连接有与光合硅能蓄电池12和数据采集仪6。所述的通信模块2，包括4g通信模块3、蓝牙通信模块4。其中，4g通信模块3连接数据采集仪6和后台服务器1，蓝牙通信模块4连接数据采集仪6和移动端5。所述的后台服务器1为上位机。所述的移动端5为手机。

实施例中的器件型号如下：

固态继电器cdg1-1da/40a；

光照强度传感器bh1750fvi；

pm2.5传感器sds011；

4g模块usr-g770；

数据采集仪stm32f103zet6；

光合太阳能控制器wxw-0113；

本发明为基于stm32f103zet6的路灯监测控制系统，用于对光照强度、pm2.5的环境数据进行数据采集及路灯监控，并且具有掉电保护的数据存储，具有与后台服务器实时通信功能，具有多种通讯方式。本路灯系统由环境传感器、数据采集仪、太阳能电源系统、通信系统、故障检测与报警、电量检测与报警等部分构成，数据采集仪具有环境数据的采集和处理、实时时钟、断电节能、数据存储（掉电不丢失）、参数设定和存储（掉电不丢失）、标准通讯等功能。

数据采集仪6对数据检测模块17中的各种传感器的采集数据进行处理。

通信模块2，包括4g通信模块3与蓝牙通信模块4。其中，4g通信模块3连接数据采集仪6和后台服务器1，蓝牙通信模块4连接数据采集仪6和移动端5，本通信模块2实现数据采集仪6与后台服务器1之间的通讯，包括数据采集仪6自动监测主动向后台服务器1发送采集数据信息以及后台服务器或移动端5与数据采集仪6间的查询/配置命令和对应的应答指令。

蓝牙通信模块4，本系统支持使用蓝牙模块与智能手机之间的通讯，通过手机app来实现设备的出厂设置、现场配置、现场调试、现场采集等功能。

太阳能供电系统10，硬件系统完全采用太阳能电源系统10对本系统的硬件提供电源，摆脱了传统市电供电的束缚。太阳能电源系统10包括太阳能电池板9，太阳能电池板9连接光合太阳能控制器11，而光合太阳能控制器11连接有与光合硅能蓄电池12和数据采集仪6，本供电模块具备电量稳定输出和电源系统保护功能。

数据采集仪6可实现对光合硅能蓄电池12电量的检测和低电量预警以及电量故障检测与报警。

工作模式可自由设置：本发明支持用户根据需要自定义系统工作方式的选择（是否休眠及休眠时间长度）、工作模式的选择（手动模式控制、光照强度+时间区间控制、纯光照控制），支持后台实时获取相应的数据或路灯自动监测定时采集定时发送数据。

本发明支持掉电保护：硬件系统使用的数据存储由掉电非易失的铁电存储器组成，铁电存储器存储有近期的采集数据和系统配置信息等。

本发明包括环境信息数据采集、路灯系统实时控制、实时故障检测与报警、实时电量检测与报警、实时灯光亮度调节和实时数据传输，支持用户根据实际需求选配。

系统向后台发送的数据帧包括有数据检测模块的采集值、电源电量百分比、信息发出时间、系统工作持续时间、校验信息等。

在采集完数据后，可由开关电路切断传感器的供电，同时光照自动调节路灯明亮程度，从而降低系统功耗，特别是在连续阴雨天气等情况下导致蓄电池电量不足时，可延长休眠时间、降低采集频率等方式延长自动检测系统的运作时间。

本发明的工作原理，系统由太阳能电源系统供电，数据采集仪连接各传感器，待工作定时时间到，数据采集仪采集各传感器的数据、系统电量、状态信息及故障信息，然后进行数据换算、存储备份，同时，通过采集仪处理的信息来控制固态继电器的通断，再然后将数据封装成帧并通过通信模块发送至后台服务器。随后系统进入休眠、切断各传感器的供电，待休眠定时时间到，系统唤醒、传感器恢复供电，系统进入下一个采集/发送周期，如此循环往复执行。

后台服务器或移动端可以对路灯系统发送命令(包含状态查询、模式设置、参数设置、数据获取等)，数据采集仪通过通讯模块接收后台服务器或移动端发来的指令，信息校验后做出对应的应答操作。