1 引言

　　隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,，能源短缺問(wèn)題日益成為各行各業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。太陽(yáng)能,、風(fēng)能等新能源正越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域,，并且所占據(jù)的比重份額逐漸增大。作為太陽(yáng)能在交通管理領(lǐng)域應(yīng)用的新成果,，杰瑞太陽(yáng)能無(wú)線信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生了,。這一系統(tǒng)解決了兩個(gè)重要的問(wèn)題:一是由于應(yīng)用了太陽(yáng)能供電技術(shù)，不再需要市電供電,，更節(jié)能更環(huán)保,；二是由于將無(wú)線通訊技術(shù)和太陽(yáng)能供電技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的分布式控制,，系統(tǒng)各分機(jī)之間不再需要任何電纜連接,，從而省去了埋管、布線等一系列工程成本,，使信號(hào)控制系統(tǒng)的總體成本大大降低,，真正做到了省時(shí)、省力,、省錢,。可以預(yù)見(jiàn),，應(yīng)時(shí)代潮流而生的杰瑞太陽(yáng)能無(wú)線信號(hào)系統(tǒng)將會(huì)給交通信號(hào)控制系統(tǒng)的變革帶來(lái)新的模式,。

　　太陽(yáng)能無(wú)線信號(hào)系統(tǒng)的產(chǎn)生經(jīng)歷了一個(gè)探索、創(chuàng)新的過(guò)程,。在立項(xiàng)之初,，國(guó)內(nèi)外沒(méi)有成熟的先例可循，早期的無(wú)線信號(hào)系統(tǒng)采用的無(wú)線通訊技術(shù)相對(duì)落后：通訊誤碼率高,，通訊距離有限,，通訊的可靠性很難保證，更重要的是沒(méi)有與太陽(yáng)能供電技術(shù)結(jié)合起來(lái)的無(wú)線信號(hào)系統(tǒng)因?yàn)樾枰娫匆€而無(wú)法真正發(fā)揮其無(wú)線的優(yōu)勢(shì),，也沒(méi)有節(jié)能環(huán)保的比較優(yōu)勢(shì),。經(jīng)過(guò)對(duì)系統(tǒng)的充分理解，并在實(shí)驗(yàn)了多種無(wú)線技術(shù)的基礎(chǔ)上,，我們?cè)跀?shù)種方案中選定了以無(wú)線通訊組件配合無(wú)線通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊控制,，以成熟的太陽(yáng)能供電技術(shù)為基礎(chǔ)結(jié)合無(wú)線設(shè)計(jì)共同實(shí)現(xiàn)無(wú)電纜連接的分布式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。經(jīng)過(guò)多次的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證試驗(yàn)和不斷的改進(jìn),，太陽(yáng)能無(wú)線信號(hào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)線通訊的自組織,、自檢測(cè),、自恢復(fù)功能，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的充放電控制和保護(hù)功能,，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)無(wú)線分布式高可靠控制的設(shè)計(jì)目標(biāo),。下面將就這一系統(tǒng)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)思路做詳細(xì)介紹。

　　2 系統(tǒng)構(gòu)成和特點(diǎn)

　　2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

　　全系統(tǒng)由分布于四個(gè)方向的信號(hào)控制設(shè)備和太陽(yáng)能電源設(shè)備組成,，四個(gè)方向分別由一個(gè)主機(jī)和三個(gè)從機(jī)控制（從機(jī)數(shù)目可應(yīng)實(shí)際路口情況選擇）,。主機(jī)方向設(shè)備為太陽(yáng)能電源設(shè)備、主機(jī)和控制箱,、太陽(yáng)能信號(hào)燈,；從機(jī)方向設(shè)備為太陽(yáng)能電源設(shè)備、從機(jī),、太陽(yáng)能信號(hào)燈。系統(tǒng)構(gòu)成圖如圖1,。

　　2.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

　　本系統(tǒng)進(jìn)行了多項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì),，其主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)包括：

　　全系統(tǒng)采用主從分布式體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一主多從,，從機(jī)數(shù)目在0-3之間任選,。主機(jī)和從機(jī)分別控制不同方向上的多組信號(hào)燈。各分機(jī)采用太陽(yáng)能獨(dú)立供電,，主從機(jī)間采用無(wú)線控制,，各分機(jī)之間不再需要任何電纜連接，大大節(jié)省工程費(fèi)用,。

　　系統(tǒng)采用太陽(yáng)能分布式供電技術(shù),。太陽(yáng)能供電分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能電池板、蓄電池和負(fù)載之間的充放電控制功能,，具備欠壓保護(hù),、過(guò)充電保護(hù)、滯回啟動(dòng),、滯回充電等控制功能,。有效延長(zhǎng)蓄電池壽命，提升可靠性,。由于采用太陽(yáng)能供電,，不再需要市電供電，系統(tǒng)既節(jié)能又環(huán)保,。

　　主從機(jī)之間采用無(wú)線通訊技術(shù)進(jìn)行控制,。通過(guò)高可靠、高抗干擾和自重置功能的無(wú)線通訊組件結(jié)合完善的通訊協(xié)議有效實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)無(wú)線控制,。

　　系統(tǒng)無(wú)線通訊協(xié)議采用方案發(fā)送應(yīng)答式結(jié)合周期巡檢的方法,，同時(shí)具備多種通訊故障診斷糾錯(cuò)能力,，包括：報(bào)文出錯(cuò)重發(fā)、看門狗限時(shí)重置,、報(bào)文頭尾自恢復(fù)設(shè)計(jì),、系統(tǒng)限時(shí)重置等自我診斷恢復(fù)設(shè)計(jì)，能有效屏蔽雷擊,、無(wú)線電等外來(lái)信號(hào)干擾,。

　　系統(tǒng)具備自組織、自檢測(cè),、自恢復(fù)功能,。當(dāng)主機(jī)或從機(jī)出現(xiàn)斷電、通訊故障,、控制故障等情況時(shí),，系統(tǒng)能自動(dòng)進(jìn)入黃閃狀態(tài)，當(dāng)太陽(yáng)能供電恢復(fù)或故障排除后,，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài),。

　　全系統(tǒng)采用節(jié)電設(shè)計(jì)，主從機(jī)啟動(dòng)后即進(jìn)入省電模式,，信號(hào)燈亦采用節(jié)能LED設(shè)計(jì),。

　　擁有專利技術(shù)的人機(jī)界面，操作方便快捷,。用戶無(wú)須參照使用說(shuō)明書(shū),，即可按照菜單提示完成各種設(shè)置。

　　3 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)概要

　　3.1 無(wú)線通訊協(xié)議的設(shè)計(jì)概要

　　無(wú)線通訊協(xié)議的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容,，在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中我們采用了許多措施來(lái)確保協(xié)議的嚴(yán)密,、安全、可靠,，實(shí)現(xiàn)了自組織,、自檢測(cè)、自恢復(fù)功能,。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

　　異步串行通訊    波特率9600bps,，1起始位、8位數(shù)據(jù)位,、1停止位,，奇校驗(yàn)；

　　開(kāi)機(jī)校驗(yàn)　　  開(kāi)機(jī)后,，向所有從機(jī)發(fā)送校驗(yàn)信號(hào),；

　　方案發(fā)送　　  將運(yùn)行方案發(fā)給所有從機(jī)；

　　故障診斷處理    對(duì)各種偶然和短時(shí)通訊故障進(jìn)行應(yīng)急處理,；

　　校時(shí)和巡檢　　對(duì)各從機(jī)進(jìn)行校時(shí)應(yīng)答,，同時(shí)實(shí)現(xiàn)巡檢,，處理長(zhǎng)時(shí)故障。

 　　3.2 系統(tǒng)主機(jī)設(shè)計(jì)概要

　　3.2.1 主機(jī)硬件設(shè)計(jì)

　　太陽(yáng)能無(wú)線信號(hào)系統(tǒng)主機(jī)主要由以下部分構(gòu)成：

　　單片機(jī),，  主控芯片,，采用華邦的W78E516B；

　　CPLD     接口控制芯片,，采用ALTERA公司產(chǎn)品,；

　　無(wú)線通訊模塊   ISM頻段，無(wú)需申請(qǐng),，發(fā)射功率50mW,，通訊距離200米；

　　面板顯示和燈態(tài)輸出   采用直流驅(qū)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn),；

　　外圍電路    包括存儲(chǔ),、時(shí)鐘、鍵盤,、串口,、電源等。

　　3.2.2 主機(jī)軟件設(shè)計(jì)

　　主機(jī)軟件由主程序和四個(gè)中斷程序構(gòu)成：

　　主程序完成系統(tǒng)初始化,，LCD顯示，看門狗服務(wù),，鍵盤處理,，通訊處理。

　　中斷服務(wù)程序：串口收發(fā)中斷程序,、鍵盤中斷程序,、500ms定時(shí)中斷程序、1秒鐘中斷服務(wù)程序,。

　　3.3 系統(tǒng)從機(jī)設(shè)計(jì)概要

　　從機(jī)硬件由單片機(jī),、無(wú)線通訊模塊、燈驅(qū)動(dòng)電路,、看門狗芯片和電源組成,。

　　從機(jī)軟件包括主程序和中斷服務(wù)程序。主程序完成初始化,、通訊控制,、燈態(tài)控制、看門狗服務(wù)等,。中斷服務(wù)程序包括：串口中斷服務(wù)程序和500ms定時(shí)中斷,。

　　3.4 太陽(yáng)能電源分系統(tǒng)設(shè)計(jì)概要

　　太陽(yáng)能供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要考慮以下設(shè)計(jì)要素：

　　電源負(fù)載的最大功率；

　　蓄電池的陰天最大放電時(shí)間,；

　　太陽(yáng)能電池板對(duì)蓄電池滿充電的最大充電時(shí)間,；

　　當(dāng)?shù)氐钠骄照諘r(shí)間,；

　　當(dāng)?shù)氐木暥龋?/p>

　　太陽(yáng)能電源控制電路必須具備滯回啟動(dòng)和滯回充電功能。

　　4 總結(jié)

　　以太陽(yáng)能供電結(jié)合無(wú)線通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)分布式控制的杰瑞太陽(yáng)能無(wú)線信號(hào)系統(tǒng)是一項(xiàng)創(chuàng)新型產(chǎn)品,。與以往的系統(tǒng)相比,，該系統(tǒng)采用了方案發(fā)送應(yīng)答式無(wú)線通訊協(xié)議，運(yùn)用了多種自我診斷恢復(fù)設(shè)計(jì)方法,，使其在抗雷擊,、抗干擾能力，系統(tǒng)自組織,、自恢復(fù)能力方面有上佳表現(xiàn),；尤其是系統(tǒng)結(jié)合了太陽(yáng)能供電技術(shù)，從而更加節(jié)能,、更加環(huán)保,，符合國(guó)家能源政策的方向；系統(tǒng)由于真正實(shí)現(xiàn)了分機(jī)間無(wú)電纜連接,，完全省去了鋪埋管道,、電纜的材料、人工成本,，系統(tǒng)總體成本遠(yuǎn)低于市電系統(tǒng),，從而做到了省時(shí)、省力,、省錢,！從整體來(lái)看，本系統(tǒng)是一款實(shí)用性強(qiáng),、性價(jià)比較高的產(chǎn)品,，已在保加利亞、尼日利亞等多個(gè)國(guó)家和國(guó)內(nèi)得到實(shí)際應(yīng)用,，并得到了良好*價(jià),。相信隨著市場(chǎng)認(rèn)知度的提高，太陽(yáng)能無(wú)線信號(hào)系統(tǒng)一定會(huì)有更大的應(yīng)用空間,！