基于IPv6的环境监测系统的开发和应用

太阳能电源管理系统
该系统通过结合太阳能和储能电池为监测节点提供稳定的电源。通过对软件程序的优化，可以有效降低系统的功耗，保证监测节点持续执行监测任务。智能太阳能电源管理系统是在嵌入式操作系统的基础上开发的，它可以：远程控制电源，包括开启、关闭和重启（时间点、时间段、”开 “或 “关 “的电源模式等都可以设置）；提供12V、5V、3.3V等直流输出；保护系统免受过充和过放（系统根据电源的电压水平决定是否关闭充电设备）以及执行其他操作。该系统可以充分利用安装地点的太阳能，实现相对稳定的供电。本系统设计的智能太阳能电源的性能指标和特点如下。

40/60AH的可充电电池（根据安装地点选择）；支持15W太阳能电池板的太阳能电池板充电接口；对电池的充电和放电进行管理。根据蓄电池的充放电性能和当地温度条件，可以实时修正蓄电池的充电电压和最高电压。

智能电源管理系统主要由两部分组成：软件和硬件。硬件结构如图3所示。其组成部分如下。

1.MCU（主控制单元）。MCU通过内部的嵌入式软件控制整个电源模块，通过ADC采集的太阳能电压和电池电压检查系统的电源状态，并根据不同情况通过开关电路控制电池的充电和对系统其他模块的供电。

2.三极管开关控制电路。电流开关由三极管控制，中央控制器通过普通IO（输入/输出）端口的电平变化控制三极管。当电平为高电平（3.3V）时，开关打开；当电平为低电平（0V）时，开关关闭。

3.ADC（模数转换器）。ADC将太阳能和电池电源的模拟电压转换为数字信号量并提供给中央处理单元，为软件控制提供有效的实时电源信息，并对系统的电源模块进行管理。

4.18V太阳能电池板。该电池板通过可再生的太阳能为系统提供长期的电力供应。

5.12 V电池。一个可充电的电池为系统提供长期的电源。

电压转换电路。稳压器芯片将输入电压转换为所需的输出电压，这部分输入电压由三极管开关控制。电源电压的采样是由STM32F107内部的ADC完成的。ADC将电源电压转换为数字信号，这样软件就可以读取太阳能电池板和蓄电池的实时电压，为系统的自主管理提供去维自身的数据状态。根据蓄电池和太阳能的电压数据，设备可以自动调整传感器的采样频率。当判断出电池电量不足时，系统会通过降低采样频率来减少能量消耗，以确保设备的监测时间能够在不停机的情况下达到最大化。