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2010年重庆地区第三届“盛群杯”大学生单片机

应用设计竞赛作品创意书

参赛编号：

基于HT46RU25的智能风光互补电源控制系统

学校名称：重庆交通大学 科系所名称：电子信息工程 指导老师：张开洪

参赛学生 ：陈 杰 、陈 剑

吴德伟、 孙凤兰

公元 2010 年 3 月 10 日

作 品 创 意 书

一、 摘要

本设计主要介绍一种用于桥梁健康监测设施，基于单片机的风光互补电源控制系统。该系统以盛群公司的HT46RU25作为核心器件，能够在风能和太阳能两种供电方式之间实现智能切换。同时，能根据设定的工作流程对监测设施的工作时序和频率进行控制。另外，该系统还能通过GSM网络与远程服务器之间实行通信，报告电源工作状态，并接收远程服务器命令对监测设施和工作流程进行调整。

该系统具有价格低、实用性强、可靠性高、功能齐全、智能化而且能够进行远程监控等特点。

二、 作品介绍

桥梁健康监测系统是保证桥梁正常运营的重要设施。随着传感器、通信、计算机、信号处理以及人工智能等技术的迅速发展，嵌入式技术的应用是桥梁健康监测系统发展的趋势。稳定的电源是桥梁健康监测系统正常工作的基本条件。而桥梁多位于偏远地区的高山峡谷中，采用传统的长距离电网输送电存在价格昂贵、施工困难、电线易损坏、难以维护等缺点。

风能、太阳能等可再生能源具有清洁、使用无污染、分布广泛、用之不竭等特点，并已经应用于许多领域，但独立的太阳能和风能供电系统都不能提供可靠的电能供应。在白天，日照强度高、风小，而晚上风大，这一特性可以使独立的太阳能和风能结合起来组成风光互补混合供电系统，提高了供电系统的可靠性。

一般桥梁所处位置的风量大、阳光充足，很好的互补性能且基于嵌入式的监测系统功耗较低，所以利用在时间上互补性好的风能和太阳能建立为桥梁健康监测提供能源的供电系统是合理的。现有的风光互补控制器多是为大功率的民用发电设备所设计，体积大、稳定性差、价格昂贵，不适合于桥梁健康监测系统使用。

鉴于以上原因，我们设计出针对桥梁健康监测的“基于HT46RU25的智能风光互补电源控制系统”。该系统通过风光互补的方式进行太阳能风能发电来给桥梁监测系统提供各种稳定的电压。通过GSM无线网络远程控制各种传感器的工作时间和频率并监测电源控制系统的工作状态， 以便为桥梁监测系统能够正常稳定的工作提供最基本的条件。该系统具有价格低、实用性强、可靠性高、功能齐全、智能化而且能够进行远程监控等特点。

另外，本系统除了对桥梁监测系统提供电源外，也可以用于隧道、大坝等各种设施的远程无线监测系统供电，以及用于农村家庭照明，高速公路路灯等小功率用电系统。

三、 工作原理

1、系统构架

本系统主要由风光发电部分、风电控制部分、蓄电池管理部分、核心控制单元和远程信息交换单元，结构框图如图1。本系统是基于单片机的智能风光互补电源控制系统，通过对蓄电池电压电流的监测来智能选择发电方式且自动选择合理的蓄电池进行充电与供电，并将检测到的发电、储