基于GSM的太陽能路燈聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)研究

　　DSPIC30F3011 單片機(jī)對太陽能板電壓和蓄電池電壓進(jìn)行采樣比較，當(dāng)采樣值低于設(shè)定值時發(fā)送短信“太陽能板電壓不足”或“蓄電池電壓不足”給監(jiān)控中心，單片機(jī)還可以對路燈工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，出現(xiàn)異常時，以短信形式傳送給監(jiān)控中心。

圖6 DSPIC30F3011 與MAX485 接線

　　GSM 模塊采用MC39i，MC39i 是一個支持中文短信息的工業(yè)級GSM 模塊，可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號，通過接口連接器和天線連接器分別連接SIM 卡讀卡器和天線。MC39i 的數(shù)據(jù)接口通過AT 命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)，可選波特率范圍為300 b/s～115 kb/s，支持Text 和PDU 格式的SMS（ShortMessage Service，短消息），可通過AT 命令或關(guān)斷信號實(shí)現(xiàn)重啟和故障恢復(fù)[4]。

　　MC39i 模塊有40 個引腳，通過一個ZIF（Zero InsertionForce，零阻力插座）連接器引出。這40 個引腳可以劃分為5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入/輸出、SIM 卡、音頻接口和控制。MC39i的第1～5 引腳是正電源輸入腳，第6～10 引腳是電源地，15 腳是啟動腳IGT，系統(tǒng)加電后為使MC39i 進(jìn)入工作狀態(tài)，必須給IGT 加一個大于100 ms 的低脈沖，電平下降持續(xù)時間不可超過1 ms。18 腳RXD、19 腳TXD 為TTL 的串口通訊腳，需要和單片機(jī)或者PC 通訊。MC39i 使用外接式SIM 卡，24～29 為SIM 卡引腳，MC39i 的第32 腳SYNC 引腳為控制腳，有兩種工作模式，一種是指示發(fā)射狀態(tài)時的功率增長情況，另一種是指示MC39i 的工作狀態(tài)，可用AT 命令A(yù)T+SYNC 進(jìn)行切換，35～38 為語音接口[5]。

　　MC39i 的電源輸入采用開關(guān)型可調(diào)高性能微波電路專用穩(wěn)壓芯片LM2941S。啟動腳IGT 可以通過單片機(jī)軟件控制，也可通過按鍵控制其電位高低變化的控制，18 腳RXD、19 腳TXD 直接與DSPIC30F3011 單片機(jī)的異步串口RXD2 和TXD2 進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對MC39i 發(fā)送和接收指令的控制，24～29 引腳直接與SIM 卡的對應(yīng)引腳進(jìn)行連接，便于檢測SIM 卡是否插好，以及完成短信發(fā)送的功能，SYNC 腳可外接發(fā)光二極管用于檢測模塊是否處于工作狀態(tài)。

　　3 軟件設(shè)計

　　3.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　該系統(tǒng)采用DSPIC30F3011 單片機(jī)進(jìn)行監(jiān)控處理，單片機(jī)對太陽能板電壓和蓄電池電壓實(shí)時監(jiān)控。若太陽能板電壓大于設(shè)定值，說明光照強(qiáng)度足夠大，單片機(jī)關(guān)斷LED 燈頭供電，太陽能板對蓄電池充電；若太陽能板電壓小于設(shè)定值，則由蓄電池對LED 燈頭供電，首先檢測蓄電池電壓，若足夠大，則由蓄電池對LED 燈頭供電，若小于下限值，單片機(jī)控制MC39i 模塊發(fā)送短信“蓄電池低電”，若蓄電池電壓高于上限值，則要啟動卸荷電路，以免蓄電池過充電。系統(tǒng)流程圖如圖7 所示。

圖7 系統(tǒng)流程

　　3.2 GSM 軟件設(shè)計

　　可以采用AT 指令對MC39i 模塊進(jìn)行控制。單片機(jī)通過AT 指令對MC39i 模塊進(jìn)行初始化和短消息的接收發(fā)送。對短消息的控制有兩種模式：PDU 模式和Text 模式，但Text 模式不支持正文，設(shè)計采用PDU 模式。通過單片機(jī)異步串口發(fā)送AT 指令“AT CRLF”給MC39i 模塊（其中CR 表示回車；LF換行），如果MC39i 模塊發(fā)送“CRLFOKCRLF”給單片機(jī)，則表明MC39i 模塊連接正常；然后單片機(jī)發(fā)送“AT+CMGF=0CRLF”給MC39i 模塊，設(shè)置短信模式為PDU 格式，如果MC39i模塊回復(fù)“CRLFOKCRLF”表明設(shè)置成功；然后單片機(jī)發(fā)送“AT+CMGS=26 CRLF”給MC39i 模塊，設(shè)置短信總字節(jié)長度為26 個，如果接收到“CRLF>26”表明設(shè)置成功，最后單片機(jī)給MC39i 模塊發(fā)送具體的短信信息，例如發(fā)送短信“太陽能板低電”給監(jiān)控中心，監(jiān)控中心的SIM 卡對應(yīng)號碼為1364217302X，其對應(yīng)的PDU 數(shù)據(jù)為：0891683108200205F011000B813146123720 FX0008A712592A963380FD677F4F4E75351A。其中：08：短信中心地址長度；91：短信中心號碼類型；68：中國代碼（經(jīng)過對調(diào)）；3108200205F0：天津短信中心號碼（末尾填F 后，每兩位對調(diào)，實(shí)際號碼為“13800220500”）；11：文件的頭字節(jié)，默認(rèn)為11；00：信息類型，默認(rèn)為00；0B：被叫號碼長度；81：被叫號碼類型；3146123720FX：被叫號碼（經(jīng)過對調(diào)，實(shí)際為1364217302X）；0008：00 標(biāo)志協(xié)議 08 表示使用Unicode 編碼；A7：有效天數(shù)=A7-A6;12:短信內(nèi)容長度；592A 太；9633 陽；80FD 能；677F 板；4F4E低；7535 電；最后短信內(nèi)容以1A 結(jié)尾，1A 為發(fā)送結(jié)束標(biāo)志。

　　4 結(jié)語

　　這里系統(tǒng)對現(xiàn)有的太陽能路燈控制器進(jìn)行改造，將光伏電源最大功率點(diǎn)設(shè)置集成到太陽能控制器中，借助于串口通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了主從機(jī)的通信連接，借助GSM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了主機(jī)與監(jiān)控中心之間的通信連接，最終實(shí)現(xiàn)了太陽能路燈控制系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。因此該系統(tǒng)不僅提高了太陽能的利用效率，還實(shí)現(xiàn)了太陽能控制器間的無線數(shù)據(jù)傳輸，提高了現(xiàn)有太陽能路燈控制器的使用價值。