描述

警告：使用高壓設(shè)備時(shí)要格外小心（在這種情況下最高為 60 伏）。存在火花、損壞、火災(zāi)和死亡的風(fēng)險(xiǎn)。

進(jìn)行中的工作：該項(xiàng)目正在開發(fā)中。我將在每個硬件、軟件或數(shù)據(jù)進(jìn)展后分享更新。這是我的第一個 Arduino 項(xiàng)目，數(shù)字是近似值（未校準(zhǔn)）。謝謝閱讀！

背景

作為提高安全性的第一步，我們在農(nóng)場內(nèi)安裝了大約 12 盞太陽能路燈，其中只有主屋連接到電網(wǎng)。

最近，安全成為重中之重，我們的目標(biāo)是在陸地的關(guān)鍵點(diǎn)安裝攝像頭和傳感器；全太陽能。

我們意識到我們有許多這樣的路燈可用（已安裝和仍然裝箱），我們想知道我們是否可以將它們用作太陽能存儲系統(tǒng)，作為燈功能的補(bǔ)充或替代。

關(guān)于我們

我是一名擁有大量 C 背景的專業(yè)軟件/應(yīng)用程序開發(fā)人員。在這個項(xiàng)目之前，我已經(jīng)學(xué)習(xí)了大約三周的 Arduino 和微控制器，我發(fā)現(xiàn)這個世界非常令人興奮，讓我在專業(yè)項(xiàng)目之間忙于家里。

該物業(yè)的所有者是該項(xiàng)目的投資者。我用“我們”和“我們”來指代他和我。

我們位于中美洲；全年從早上 6 點(diǎn)到下午 6 點(diǎn)，太陽都會在這里說“你好”。

我們的最終目標(biāo)

我們想在燈具中插入小型、防水和可拆卸的 Arduino 設(shè)備，用于監(jiān)控和從 Arduino 到 Arduino 到服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸；簡而言之，監(jiān)控和使用燈具作為傳輸網(wǎng)絡(luò)。

我們希望流式傳輸安全鏡頭以存儲在本地服務(wù)器和云中；通過使用燈的面板或電池作為電源連接 IP 攝像機(jī)和有線/無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

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我們希望 Arduino 網(wǎng)絡(luò)收集的數(shù)據(jù)能幫助我們了解我們是否過多地?fù)p害了太陽能路燈的自主權(quán)；以及由于我們所在地區(qū)充足的日照時(shí)間而沒有收集到多少太陽能。

第一步

第一步是收集數(shù)據(jù)，所以我們需要構(gòu)建一個Arduino模塊來監(jiān)控?zé)舻碾妷汉?a href='http://www.brongaenegriffin.com/tags/電流/' target='_blank' class='arckwlink_none'>電流；換句話說，就是電池和面板的充放電行為。

下一步將是添加射頻通信以將數(shù)據(jù)傳遞到中央服務(wù)器進(jìn)行存儲和遠(yuǎn)程監(jiān)控。

燈及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)

這些燈是我們從中國進(jìn)口的。幸運(yùn)的是（或不幸地）供應(yīng)商收取并發(fā)送了雙倍數(shù)量的燈，但我們對此表示滿意，因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)它們非常有用。

它們的價(jià)格約為每個 250 美元；手冊上說他們可以在沒有太陽的情況下運(yùn)行長達(dá) 3 天；IP66防水；平均消耗5W；2 個照明級別，檢測到運(yùn)動時(shí)最高 100W；太陽能電池板應(yīng)使用 25 年；建議每 2-3 年清潔一次 LED；并提到使用 2 年后可能出現(xiàn)電池故障。

鋁制機(jī)身沉重而堅(jiān)固。卸下傳感器板上的兩個螺釘后，可以輕松訪問燈的內(nèi)部。對我們來說幸運(yùn)的是，設(shè)計(jì)簡單且模塊化，并且控制器可以從系統(tǒng)中分離出來，并且有足夠的電纜長度來使用。

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這些是萬用表的第一個數(shù)字：

• 電池：13-15V

• LED 陣列：60V （高照度模式）

• 面板：不充電時(shí)20V x2A ；充電時(shí)15V x2.2A ；這意味著?30W面板。

監(jiān)控原型

建立受控環(huán)境后；盡我所能切割、剝離、連接和保護(hù)電纜，這是第一個監(jiān)控原型：

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Arduino 輸出每秒通過串行通信發(fā)送到服務(wù)器設(shè)備，在我的情況下是我的 Mac 或我的 Raspberry Pi，但您可以使用其他設(shè)備。

我在原型中添加了一個蜂鳴器，只是為了確保系統(tǒng)正在運(yùn)行，因?yàn)橛袝r(shí)電源設(shè)備會因?yàn)?USB 電纜損壞而關(guān)閉，而且我最初擔(dān)心可能會燒毀房子。每隔 3 秒，我就會聽到一聲小小的“嗶”聲，或者擔(dān)心它的缺失。

服務(wù)器設(shè)備正在運(yùn)行一個 python 腳本來捕獲串行輸入并將這些行附加到一個輸出文本文件中，包括每行的當(dāng)前日期和時(shí)間。每行的值由表格分隔，可以復(fù)制粘貼或在任何電子表格程序中打開以進(jìn)行后處理，如 Excel 或 Open/LibreOffice。

Arduino 代碼如下，位于該項(xiàng)目的軟件部分。

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用于捕獲和存儲的本地服務(wù)器

對于本地服務(wù)器，此 python 程序“read_serial.py”已添加到我們 RaspberryPi 的主文件夾中：

#!/usr/bin/env python3
import datetime
import serial
import sys
if __name__ == '__main__':
   ser = serial.Serial('/dev/ttyACM0', 9600, timeout=1)
   ser.flush()
   while True:
       if ser.in_waiting > 0:
           line = ser.readline().decode('utf-8').rstrip()
           now = datetime.datetime.now()
           file_object = open('/home/pi/samples.txt', 'a')
           file_object.write(now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"))
           file_object.write("\t")
           file_object.write(line)
           file_object.write("\n")
           file_object.close()

該腳本可以從終端執(zhí)行以進(jìn)行測試，如下所示：

 ./read_serial.py >> samples.txt

輸出將附加到文件“samples.txt”中，按 Ctrl+C 可以中斷程序。您可以從其他終端使用此命令監(jiān)控“samples.txt”文件的增長：

tail -f samples.txt

也可以通過按 Ctrl+C 來中斷。

為了更長期的運(yùn)行，最好創(chuàng)建一個系統(tǒng)服務(wù)，它會隨服務(wù)器自動啟動，并在服務(wù)器關(guān)閉之前停止：

cd /lib/systemd/system/
sudo nano read_serial.service

“read_serial.service”文件將具有以下正文：

[Unit]
Description=Read Serial Arduino
After=multi-user.target
[Service]
Type=simple
ExecStart=/usr/bin/python /home/pi/read_serial.py
Restart=on-abort
[Install]
WantedBy=multi-user.target

現(xiàn)在讓我們設(shè)置權(quán)限、啟用和啟動服務(wù)：

sudo chmod 644 /lib/systemd/system/read_serial.service
chmod +x /home/pi/read_serial.py
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable read_serial.service
sudo systemctl start read_serial.service

這里有幾個有用的命令：

sudo systemctl status read_serial.service
sudo systemctl stop read_serial.service

首次監(jiān)測

在設(shè)置本地服務(wù)器并確認(rèn)軟件按預(yù)期運(yùn)行后，是時(shí)候在屋頂上設(shè)置面板，用長電纜將其連接到我們的監(jiān)控原型并等待第一批數(shù)據(jù)。

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這是使用 Arduino 收集的第一批數(shù)據(jù)的表示：

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下一步

• 正常運(yùn)行數(shù)據(jù)：收集另外幾天的數(shù)據(jù)。

• 完全放電數(shù)據(jù)：覆蓋太陽能電池板并收集數(shù)據(jù)，直到電池放電。

• 充滿電數(shù)據(jù)：夜間關(guān)閉燈并收集數(shù)據(jù)，直到電池充滿電。

• 外部/寄生負(fù)載數(shù)據(jù)：將我的路由器 (12V 2A) 和調(diào)制解調(diào)器 (9V 1A) 連接到燈的電池并收集 3 天或更長時(shí)間的數(shù)據(jù)。

• RF通信：實(shí)現(xiàn)Arduinos之間的網(wǎng)格通信；我有興趣從頭開始實(shí)施一些東西；重點(diǎn)是減少碰撞和能源消耗。

• 最終模塊：構(gòu)建微型、防水和可拆卸模塊；并將它們安裝到燈具中。

• App ：構(gòu)建用于遠(yuǎn)程監(jiān)控的應(yīng)用程序和服務(wù)，包括通過推送通知發(fā)出警報(bào)。

感謝閱讀，我希望在完成每個步驟后更新這個項(xiàng)目。