孫廨堯

摘要：為了解決現(xiàn)有太陽能逐日系統(tǒng)控制方式單一問題，給出了一種基于Android移動(dòng)端的太陽能逐日控制系統(tǒng)。系統(tǒng)運(yùn)用傳感器、無線傳輸?shù)任锫?lián)網(wǎng)技術(shù)，舵機(jī)組合作為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，Cortex M3單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能控制單元，通過NB-IoT模塊將信息發(fā)送至云平臺(tái)，用戶可通過手機(jī)查詢并控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽的追蹤。

關(guān)鍵詞：逐日系統(tǒng);Android：NB-loT

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）09-0287-02

1 前言

隨著時(shí)間的推移，人類不得不尋找能源以滿足社會(huì)發(fā)展。由此不可避免的帶來了能源短缺問題，威脅著人類的可持續(xù)發(fā)展[1]。幾年前，習(xí)總書記對(duì)能源“革命”進(jìn)行了定調(diào)，其中，太陽能作為新能源建設(shè)的主要部分，已經(jīng)越來越多的應(yīng)用到國計(jì)民生的各個(gè)方面，新能源的引入及應(yīng)用也越來越廣泛。在世界各國對(duì)太陽能研究中，如何利用其發(fā)電成為熱點(diǎn)[2]。但是太陽能電池板目前多數(shù)還都是固定的，雖然有單軸跟蹤、雙軸跟蹤以及混合式跟蹤等多種追蹤方式以提高光轉(zhuǎn)換率，但在控制方式上卻比較單一。本文在混合式跟蹤的前提下，提出了一種基于Android的太陽能逐日控制系統(tǒng)。相比較目前在控制室操作的復(fù)雜性，用戶只需通過手機(jī)即可遠(yuǎn)程控制云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽的追蹤。操作簡(jiǎn)單，易使用。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)是一套靠光敏傳感器來感知最大強(qiáng)光照度位置，并將太陽能電池板定位到此最佳光照角度的手機(jī)移動(dòng)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)利用光敏電阻作為傳感器，兩個(gè)舵機(jī)組合作為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，結(jié)合NB-IoT通訊將系統(tǒng)相關(guān)信息上傳至云平臺(tái)，M3單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能控制單元，燈泡模擬太陽光。在系統(tǒng)上電工作時(shí)，控制指令先讓太陽能電池板全局掃描所有方向的光線強(qiáng)度，并定位到最大光照度位置。過程中先操作底部舵機(jī)2，再操作頂部舵機(jī)1;由于舵機(jī)本身性能原因，舵機(jī)2只能實(shí)現(xiàn)0-1800的角度掃描，舵機(jī)1由于云臺(tái)的結(jié)構(gòu)及安全的限制，人為設(shè)置好安全范圍后，實(shí)現(xiàn)600以內(nèi)的角度掃描。兩個(gè)舵機(jī)都操作完成后，基本上定位了做大的光源角度點(diǎn)，后續(xù)系統(tǒng)就會(huì)以此定位點(diǎn)跟隨光源的移動(dòng)，機(jī)械臂跟隨光源移動(dòng)。手機(jī)端能夠通過訪問云平臺(tái)獲得光敏傳感器的值及太陽能電池板的角度值，并能手動(dòng)控制裝置的開啟與關(guān)閉、手動(dòng)控制太陽能電池板的方向。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)需求，手機(jī)端能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，包括：1）實(shí)時(shí)獲取光強(qiáng)度信息及舵機(jī)1和舵機(jī)2的角度值，同時(shí)能夠獲取當(dāng)前實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上燈泡的開關(guān)狀態(tài);2）手機(jī)端可以遠(yuǎn)程控制舵機(jī)l和舵機(jī)2的角度值;3）手機(jī)端可以遠(yuǎn)程控制燈的開與關(guān)狀態(tài)。整個(gè)系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程簡(jiǎn)單，輸入用戶名及密碼后，后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行登錄判斷，如果登錄失敗，返回錯(cuò)誤提示信息;登錄成功即可進(jìn)入系統(tǒng)主控制界面，此界面能夠查看相關(guān)設(shè)備信息以及控制相關(guān)設(shè)備。系統(tǒng)流程圖如圖2所示。

4 主要功能展示

4.1 用戶登錄

用戶在云平臺(tái)注冊(cè)信息后，通過注冊(cè)的手機(jī)號(hào)進(jìn)行登錄，云平臺(tái)會(huì)對(duì)當(dāng)前賬號(hào)進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)通過后，才允許進(jìn)行查詢，控制等操作。登錄界面包括用戶名和密碼文本框，以及登錄按鈕。如圖3所示。

4.2 系統(tǒng)主控制界面

軟件界面主要包含以下幾個(gè)部分：顯示當(dāng)前的光照值;控制燈的開啟與關(guān)閉;舵機(jī)1和舵機(jī)2能夠通過自定義滑動(dòng)選擇器進(jìn)行舵機(jī)角度控制。系統(tǒng)軟件控制效果和硬件連接圖如圖4和圖5所示。

5 結(jié)論

本文給出了一種基于Android移動(dòng)端的太陽能逐日控制系統(tǒng)。詳細(xì)設(shè)計(jì)了硬件組成及軟件實(shí)現(xiàn)。并結(jié)合NB-IoT通訊模塊，實(shí)現(xiàn)了手機(jī)訪問云平臺(tái)信息并能在手機(jī)上調(diào)節(jié)控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)逐日。操作簡(jiǎn)單，開拓了應(yīng)用渠道，為今后其他逐日系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了參考價(jià)值與思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳本源，謝淼，錢超.追日型太陽能路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2015，43（11）：2081-2085.

[2]羅金玲，太陽能電池板自動(dòng)追日系統(tǒng)[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2015（22）：31-32，37.

【通聯(lián)編輯：李雅琪】

基金項(xiàng)目：安徽商貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研項(xiàng)目“基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的太陽能逐日系統(tǒng)應(yīng)用研究”（2019KY203）