郝佳祺，劉 洋

（南京普天大唐信息電子有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

太陽能無線監(jiān)控供電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)太陽能充電、監(jiān)控設(shè)備供電等管理功能，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的安全管理。

太陽能無線監(jiān)控供電系統(tǒng)由管理平臺(tái)、終端和手機(jī)App三部分構(gòu)成。終端通過GNSS組件完成定位并實(shí)現(xiàn)太陽能充電、監(jiān)控設(shè)備等功能，并通過2G設(shè)備與管理平臺(tái)進(jìn)行信息交換。

1 系統(tǒng)組成

如圖1，本系統(tǒng)選定意法半導(dǎo)體STM32F103RBT6芯片作為MCU進(jìn)行定位終端硬件設(shè)計(jì)。該芯片程序空間為128K，RAM空間為20K。由于支持遠(yuǎn)程應(yīng)用程序下載，因此，實(shí)際程序分為三個(gè)區(qū)域，Bootload區(qū)，應(yīng)用區(qū)和應(yīng)用存儲(chǔ)區(qū)域。目前，應(yīng)用程序?yàn)榧s80K字節(jié)。MCU中各功能模塊介紹如下。

（1）USART1

與PC通信實(shí)現(xiàn)，配置游船參數(shù)、下載電子圍欄數(shù)據(jù)，提取運(yùn)營數(shù)據(jù)、越界數(shù)據(jù)、充放電數(shù)據(jù)。

（2）USART2

與2G模組的GNSS組件進(jìn)行通信，該串口通信速度為115 200 b/s，間隔時(shí)間為1 s，定時(shí)輸出位置數(shù)據(jù)和衛(wèi)星時(shí)鐘信息。

（3）USART3

與2G模組的GPRS組件進(jìn)行通信，定位終端通過GPRS向平臺(tái)報(bào)送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在線地理位置坐標(biāo)更新，同時(shí)，能接收平臺(tái)的查詢和配置數(shù)據(jù)。

（4）RTC

實(shí)時(shí)時(shí)鐘，通過GNSS數(shù)據(jù)按算法更新，提供中斷，啟動(dòng)每日的定時(shí)重啟工作。

（5）ADC

2路12位分辨率ADC，檢測蓄電池電壓和充放電電流。

（6）LED

紅色，用于指示通信狀態(tài)，由通信模組的 GSM/GNSS組件控制。

GPRS遠(yuǎn)程通信功能具體如下：

一是設(shè)備登錄，二是定時(shí)向后臺(tái)發(fā)送心跳包，三是查詢設(shè)備運(yùn)行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，四是查詢設(shè)備事件處理過程報(bào)告，五是查詢設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，六是遠(yuǎn)程更新定位終端應(yīng)用程序。

2 衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)合法性判斷

（1）幀數(shù)據(jù)的合法性

計(jì)算校驗(yàn)和，判斷幀數(shù)據(jù)是否合法。

（2）衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)是否可以使用

a.GGA幀通過定位質(zhì)量指示，如果為1，則可以使用。

b.RMC幀通過定位狀態(tài)指示，如果為A，則可以使用。

（3）衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)是否合理

由于各種因素會(huì)導(dǎo)致GNSS定位設(shè)備出現(xiàn)準(zhǔn)確率和精度偏差，因此，需要在使用衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)之前進(jìn)行過濾和篩查

（4）借助非GNSS系統(tǒng)確定衛(wèi)星數(shù)據(jù)的合法性

3 一鍵報(bào)修功能設(shè)計(jì)

終端設(shè)備內(nèi)置包括北斗、GPS、格洛納斯、伽利略在內(nèi)多種衛(wèi)星定位系統(tǒng)。

終端設(shè)備故障，用戶用電話上報(bào)桿號(hào)，便可在云平臺(tái)中查詢到終端位置，管理人員通過人工方式安排售后人員用最短時(shí)間內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場。

如圖2，終端設(shè)備故障，用戶按動(dòng)終端上的“一鍵報(bào)修”按鈕，終端自動(dòng)將信息發(fā)送到云平臺(tái)，云平臺(tái)自動(dòng)將設(shè)備位置信息發(fā)送到指定的售后人員手機(jī)上，售后人員根據(jù)手機(jī)App的指示的終端位置，迅速進(jìn)行維修[1]。

4 硬件設(shè)計(jì)簡述

如圖3，ZigBee主要完成設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)互連，其可以將電壓等信息，傳送至集中器。

如圖4，gprs主要負(fù)責(zé)將電壓等信息，傳送至后臺(tái)。

如圖5，實(shí)時(shí)時(shí)鐘主要負(fù)責(zé)保存時(shí)間，以方便設(shè)備進(jìn)行計(jì)時(shí)。

如圖6，LED主要負(fù)責(zé)指示系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)。

如圖7，EEPROM主要負(fù)責(zé)保存系統(tǒng)的配置信息。

5 后臺(tái)軟件的設(shè)計(jì)

后臺(tái)采用三層架構(gòu)，管理平臺(tái)、調(diào)度服務(wù)器、代理可以根據(jù)客戶的負(fù)載集中部署，也可以分來部署。系統(tǒng)對三層架構(gòu)都提供了高可用方案。管理平臺(tái)通過應(yīng)用服務(wù)器的負(fù)載均衡來達(dá)到更高的并發(fā)數(shù)。支持多個(gè)調(diào)度服務(wù)器的分布式調(diào)度，以分擔(dān)負(fù)載[2]。

（1）靈活的調(diào)度配置

調(diào)度及相關(guān)配置簡單、靈活、易用;支持靈活的、多角度的模型作業(yè)調(diào)度機(jī)制，包括事件、數(shù)據(jù)庫就緒、文件到達(dá)和計(jì)劃調(diào)度以及手工觸發(fā)。

（2）多角度的運(yùn)行監(jiān)控

監(jiān)控平臺(tái)提供了總攬全局的總體監(jiān)控和明細(xì)型的計(jì)劃監(jiān)控以及事件監(jiān)控;可視化的多維 度作業(yè)運(yùn)行監(jiān)控，使得極佳的易用性獲得最大限度推廣。

（3）跨平臺(tái)和豐富的數(shù)據(jù)源支持

平臺(tái)采用 Java 開發(fā)，可以運(yùn)行在 SUN Solaris、HP-UX、IBM AIX、AS/400、OS/390、 Sco UNIX、Linux、Windows 等各種操作系統(tǒng) ;支持 Oracle、SQLServer、 DB2、Text、Excel、XML、CSV、PDF、MySQL等各種數(shù)據(jù)源。

（4）完全界面設(shè)計(jì)

企業(yè)在實(shí)施數(shù)據(jù)集成項(xiàng)目時(shí)往往面臨大批量的異構(gòu)數(shù)據(jù)，原始通過手工編寫代碼或者采用數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)過程的方式通常也可實(shí)現(xiàn)簡單的數(shù)據(jù)集成功能，但隨著項(xiàng)目實(shí)施范圍不斷擴(kuò)大，項(xiàng)目面臨不可控。數(shù)據(jù)交換服務(wù)平臺(tái)提供了基于界面化的數(shù)據(jù)變換和模型設(shè)計(jì)工具，開發(fā)人員只需在界面中通過配置方式就可以描述復(fù)雜的數(shù)據(jù)變換和任務(wù)流程，不需要進(jìn)行任何編碼，業(yè)務(wù)人員也可非常容易的了解數(shù)據(jù)的流向。

6 結(jié) 論

本文實(shí)現(xiàn)了太陽能無線監(jiān)控供電系統(tǒng)，其可以使監(jiān)控系統(tǒng)的分布，更加合理。