[发明专利]太阳能无线联网监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能无线联网监控系统，属于信息处理领域，涵盖视频图像采集、处理与监控、太阳能充电控制、路灯照明控制及射频无线网络等技术，具体指的是通过射频无线网络将复数个基于太阳能供电的监控终端设备进行无线联网监控。

背景技术

迄今为止，能源危机的加剧一直是世界各国非常关注也是亟需解决的问题，而寻求新能源和干净可再生能源是寻求解决能源危机的有效方法。太阳能以其清洁无污染和可再生性的优势被世界各国公认为今后解决能源紧缺的有效新能源之一。基于太阳能设计的产品正是利用了太阳能作为能源供给方式而被称为绿色环保产品，因其具有不消耗不可再生能源，清洁不污染环境并且不需破坏建筑结构的繁复布线，只要有充足的阳光即可安装应用等特点。因此，对于此类系统的研究与开发具有重要的意义。

目前使用的视频图像网络监控系统大多都是使用市电供电，一旦切断市电供给将无法使用；基于有线网络的视频图像监控因复杂的电线布置增加了成本与施工难度；一些无线网络的视频图像监控采用3G、WIFI等无线网络方式，网络条件受到网络运营商的制约且在未覆盖的地方无法使用。目前使用的太阳能路灯照明大多都是孤立的，存在管理困难、利用效率不高等问题；太阳能电源上大多使用直充方式，未能充分有效地利用太阳能电池板的最大功率，而照明方式也大多比较单调；单机独立工作的控制器未能对太阳能电源和路灯照明的实时状态进行实时监控与集中统一管理。

虽然目前有一些专利针对以上提出的几个关键问题展开了相关研究工作，在视频图像网络监控上通过有线宽带、3G、WIFI、手机终端等进行的研究有很多，而在路灯照明的联网监控上大多需要连接个GPRS或GSM模块，这两种领域的相关研究固然能够实现它们各自的应用目的，但是它们的成本都较高，并且两种领域的相融合存在相当的难度。至今对于射频无线网络技术在视频图像监控和太阳能照明监控方面的研究还很少，特别是还没有一种能很完善地将视频图像网络监控与太阳能照明联网监控融合在一起并且同时具备以下功能：1.有效实现太阳能电池板的最大功率点追踪（MPPT）策略，并通过合理的充放电策略防止蓄电池过充和过放。2.设计保护电路，为系统各个关键部件进行保护，提高系统的可靠性。3.对采集的视频图像进行压缩缓存处理并去除多余的数据以便于射频无线通信模块进行数据传输。4.嵌入射频无线网络功能，控制监控终端设备自主组建无线监控网络。5.为射频无线通信模块提供功率放大电路和低噪声放大电路，增加无线通信距离并提高数据通信可靠性。

发明内容

针对视频图像网络监控和太阳能照明联网监控领域现有技术的不足，本发明的目的是：设计一种太阳能无线联网监控系统，主要设计一种将视频图像网络监控与太阳能照明联网监控进行良好融合的系统。该系统不仅可以对装有该系统的区域进行视频图像监控，而且能实现太阳能电池板能量的最大化利用并完成该区域的路灯照明联网监控，特别是射频无线网络的自组建使该系统中的分散设备便于集中统一管理。

本发明的一种太阳能无线联网监控系统，其特征在于：包括组成射频无线网络且配备控制器的复数个监控终端设备以及远程监控中心；所述的复数个监控终端设备皆设置有视频图像采集端、太阳能电源和LED照明灯以及射频通信节点；所述的太阳能电源为所述的视频图像采集端、LED照明灯以及射频通信节点供电；所述的远程监控中心设置有一个射频协调设备，用于该远程监控中心与所述的射频无线网络通讯。

在本发明一实施例中，所述的控制器包括核心处理单元以及与该核心处理单元连接的射频无线通信模块、太阳能电源模块、LED照明控制模块、数据采集模块、视频图像数据采集模块和电源管理模块；该控制器的各个模块都直接或间接由太阳能电池板供电，且该控制器集合了MPPT技术、视频图像处理技术和射频无线通信技术。

在本发明一实施例中，所述的控制器将射频无线联网功能直接嵌入其中，能引导射频无线通信节点组建射频无线监控网络实现监控终端设备的联网通信。

在本发明一实施例中，所述的太阳能电源模块和LED照明控制模块的电路结构均采用BUCK型降压电路且配有相应的驱动电路和保护电路，通过调节控制器输出的PWM波占空比控制太阳能电源的充电功率与LED照明功率，太阳能电源的充电策略采用MPPT充电与浮充充电交替的方式，而MPPT充电中采用恒压法与改进型扰动观察法交替的方式。

在本发明一实施例中，所述的数据采集模块在电压上采用电阻分压方式，在电流上利用小电阻获得的小电压经放大芯片MAX4080放大的电压电流信号经控制器的AD采样端送入控制器。