太阳能无线-对射防盗修改20130509剖析

项目编号: 武汉纺织大学“国家大学生创新创业训练计划”项目申请表项 目 名 称： 太阳能无线对射防盗系统设计 所 属 学 科： 电气工程 项目负责人： 瞿志勤 指 导 老 师： 王晓晶 项 目 类 型： 创新训练 创业训练 创业实践学 院： 电子与电气工程学院 起 止 时 间： 2013年1月2014 年 6月 武汉纺织大学制填 写 须 知一、项目分类说明：1.创新训练项目是本科生个人或团队，在导师指导下，自主完成创新性实验方法的设计、设备和材料的准备、实验的实施、数据处理与分析、总结报告撰写等工作。2.创业训练项目是本科生团队，在导师指导下，团队中每个学生在项目实施过程中扮演一个或多个具体的角色，通过编制商业计划书、开展可行性研究、模拟企业运行、进行一定程度的验证试验，撰写创业报告等工作。3.创新创业训练项目是学生团队，在学校导师和企业导师共同指导下，采用前期创新训练项目（或创新性实验）的成果，提出一项具有市场前景的创新性产品或者服务，以此为基础开展创业实践活动。申报该类项目需额外提交企业导师合作指导协议书作为附件。二、申报书请按顺序逐项填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。“项目编号”一栏不填。空缺项要填“无”。三、创新训练项目学生可以个人或团队进行申报，团队人数5人，项目实施时间1-2年；创业训练项目须以团队进行申报，3人团队人数8人，项目实施时间1-2年；创业实践项目须以团队进行申报，团队成员不少于3（含3人）人，项目实施时间1-3年。四、本申请书为大十六开本（A4），左侧装订成册。可网上下载、自行复印或加页，但格式、内容、大小均须与原件一致，签字的地方必须手写。项目名称太阳能无线对射防盗系统设计项目所属一级学科电气工程项目所属二级学科电力电子技术申请经费18,000起止时间2013年1月至2014年6月申请人(团队第一人为立项人)姓名学号专业班级学院联系电话签字瞿志勤1003731020电气101电子与电气工程学院13247185918程明1003731134电气102电子与电气工程学院15527951148舒元刚1003731076电气101电子与电气工程学院13129953117陈瑞智1009501070电气101电子与电气工程学院13026148082导 师姓名王晓晶年龄35部门电子与电气工程学院行政职务/业技术职务讲师电话13638612447邮箱wxjisme126.com导师主要成果武汉纺织大学校级教学成果二等奖（成果名称“战略性新兴（支柱）产业光伏班人才培养模式的探索”），指导本科生在中文核心期刊材料导报上发表论文一篇。以第一作者发表科研论文8篇，其中SCI收录5篇。主持厅级科研项目一项，参与省级科研项目一项。一、申请目的及意义1. 项目背景当前，随着经济的迅速发展，人们物质生活水平的不断提高，一个个新建高档住宅小区如雨后春笋般拔地而起，与之相对应的是人们对小区的安全防范意识也逐渐增强，采取了许多措施以保护小区住户的安全。随着社会的发展，人们安防意识的提高，现代化的安防技术得到了广泛应用。在一些重要的区域，如机场、高档住宅小区、军事仓库、监狱、银行金库、博物馆、发电厂、厂房等处，为了防范非法入侵和各种破坏活动，安装智能化周界报警系统已是一种必要手段。    目前，周界防范主要以主动式红外报警系统为主。其侦测原理乃是利用红外线经LED红外光发射二极体,再经光学镜面做聚焦处理使光线传至很远距离,由受光器接受。当光线被遮断时就会发出警报。说的通俗点就是：红外对射的发送端发出肉眼不可见的红外光，接收端接收，当有人或物体从中间穿过，遮挡了发送端发出的红外光，导致接收端接收不到，接收端就会发出报警信号到接警中心。但是传统的红外对射由于要布线（安装电源线和信号线），安装起来比较麻烦。对于广大工程商来说，周界报警工程是一个烫手山芋，单单在几公里的周界上布线已经够浪费时间，而且维护时排线更让人头疼。本项目采用太阳能光伏发电技术发电，为防盗系统提供电源，不仅解决了布线问题，降低成本，而且具有环保节能的效果，符合“两型”社会的发展要求。 2.项目意义（1）设计成果符合节能环保的发展要求，有广阔的市场前景和升级空间。太阳能全无线对射防盗系统它可以彻底解决周界防盗中安装维护麻烦的问题。它的基本设计思路是这样的：第一，对射内置可充电锂电池，供电部分采用太阳能板提电，这样就可以循环利用太阳能，无需电源线缆。一般来说太阳能板为非晶硅，不需要太阳直射就内产生电能，安装环境大大扩展。另外，太阳能板的供电能力要远大于对射的功耗，保证晚上无光线和连续阴雨天也能照常工作。第二，对射内置无线发送模块，报警信号用无线传输，在符合国家相关政策法规的前提下，尽可能用大功率以保证对射与主机间的无线距离。（2）训练内容涵盖广泛的专业知识和学科交叉知识，具有很强的实践性和创新性。 本项目的训练内容具有很强的综合性，几乎涵盖本专业绝大多数专业基础课程和专业课程的知识，包括：电路、模拟电子技术、数字电子技术、电力电子技术、电源变换技术、自动控制理论、太阳能光伏发电技术等。同时，根据系统功能的选择和扩展，训练内容还可拓展到通信、材料等学科领域。知识的交叉和融合更容易激发和碰撞出新的思想，新的手段，新的形式。（3）项目选题能够很好的发挥了我院及我校的学科技术优势。本项目依托单位武汉纺织大学电子与电气工程学院，在新能源并网发电方面有较为雄厚的科研优势。尤其在光伏发电方向成果突出。为湖北省首个光伏并网发电系统示范基地。承担了国家建设部第二批可再生能源建筑应用示范项目“武汉科技学院（现武汉纺织大学）阳光校区70KW太阳能建筑应用示范”，科技部国家科技攻关计划课题“5kW太阳电池与建筑结合的工程设计和示范与建筑结合小型并网系统的示范”项目等国家级重点示范项目。与武汉地区光伏应用方面的知名企业日新公司合作与的太阳能半导体照明系统并网控制技术、数据采集和远程监控技术已成功应用于武汉青山火炬大厦光伏项目和黄石黄金山光伏示范项目（30兆瓦）等，在此过程中创建了良好的实验室硬件试验条件：包括高性能计算机、精密测试仪器、嵌入式开发硬件平台，正版商用仿真软件等；并凝聚了一批在电力、自动控制、信息处理等方面优秀的中青年专家和骨干。设计团队成员通过此次实践创新项目，能够结合专业，学以致用，用知识丰富生活；让学习的自主、合作和对知识的渴望在项目中得到充分体现；使自身的观察、思维、实践、探究能力和综合素质得到提升！二、本项目创新之处及已具备的条件（包括自身具备的知识条件、已有的实践创新成果等）1.创新点（1）太阳能无线对射施工、维护方便由于采用全无线工作方式，不用再挖沟、铺管、布线，施工更方便，特别是在复杂的布线环境中或已做好的路面条件下，太阳能全无线对射优势更显。同时，太阳能全无线对射在主机的显示中每对都拥有唯一的地址代码，某对对射发生故障或报警都会在主机上有相应提示，比如008这对对射电池低电压，就会在主机显示屏上显示“008低电压”，所以对于故障的对射维护比较方便。而传统的有线对射不仅要检查对射本身是否有异常，还要排查电缆线路方面的问题，维护起来比较繁琐（2）太阳能无线对射较传统的红外对射更加安全因为对射装于室外，所以在夏季遭受雷击的可能性较大。太阳能全无线对射无金属线连接，即使单个产品遭受雷击也只是单个损坏，不会影响整个系统。（3）太阳能无线对射节能环保安防工程采用太阳能全无线对射既节省线缆的使用，同时无需消耗电能，是真正的绿色环保产品。2.已具备的条件 扎实的理论基础和实践经验：团队成员已在大学前阶段的学习中掌握了或即将掌握实施本项目所需要大部分理论知识，包括光伏发电技术、模拟电子技术、数字电子技术、电力电子技术、电源变换技术、DSP原理、C语言程序设计等。且他们均是学习成绩优秀者和课外电子设计积极分子，具备了扎实的理论基础和一定的实践经验。退队成员具有的与本项目相关的知识储备包括： 掌握多门编程语言：汇编，C/C+ 熟悉光伏发电原理和光伏系统设计方法 掌握数据结构和算法 掌握网络通信和web技术：用于实现云模块 掌握Windows系统原理 我院学科技术优势的积累：在电力电子和光伏应用方面，我院在承担国家科技部太阳能建筑一体化和光伏并网发电系统示范工程等相关项目的过程中积累了良好的软硬件条件，为本项目的顺利进行提供了保证。 熟悉DSP平台开发：学院教学实验室具备DSP开发平台，采用TMS320F28035DSP作为主控制器，保证团队能够顺利上手，熟练掌握，顺利进行项目设计。三、项目方案（包括项目的训练目标、前期准备、组织实施、进度及时间安排、实践环节、教师指导等）1训练目标本项目实施所需知识覆盖面广，设计任务充实饱满，包括无线对射设计，太阳能小系统设计两大部分。其中，无线对射设计包括无线对射设备设计和安装，其中设备主要由市场提供；太阳能小系统设计，包括硬件设计和软件系统设计两个部分。硬件设计任务主要有：（1）AC/DC变换电路。包括主电路拓扑设计、电力电子开关等元器件参数计算及选型，电力电子开关驱动电路等；（2）充放电电路设计。包括主电路拓扑设计，元器件参数计算及选型；（3）主控制器电路设计和相关负载的接口电路设计等。软件系统设计任务主要有：（1）按照系统功能要求进行软件总体结构设计。（2）太阳能电池最大功率跟踪算法实现；（3）充放电电路进行驱动、保护和控制等。通过上述设计任务的完成，可以使团队成员的专业知识、创新意识及创新能力、实践能力、团队协作及进取精神得到强化与提升，达到预期的训练目的。2.前期准备组织项目组全体学生对整个项目的基本原理和总体任务进行理解把握，统一设计思想。根据学生知识基础和兴趣进行项目分组。各小组进行相关理论知识的温习、自学与强化提升。根据本次设计进行有目的性的理论知识强化，具体包括：光伏系统设计方法、太阳电池输出最大功率跟踪原理及算法；电力电子变换电路、充放电电路、 C语言程序设计等。掌握跟本次设计相关的理论知识，可以在实践过程中事半功倍。3.组织实施按照训练目标，本项目实施路径如图1所示：理论研究太阳能小系统设计总体设计产品安装与调试无线对射设计图1 项目实施路径4.进度及时间安排 2013.1-2013.5：前期准备阶段 2013.5-2013.6：选择元器件：1个月2013.6-2013.7: 对元器件进行性能测试与调试：1个月2013.7-2013.12：总体设计：5个月 2013.12-2014.3：制作样件：3个月 2014.3-2014.6：户外测试，改善定型：3个月以上完成太阳能无线对射防盗系统设计5.实践环节需要完成各AC/DC变换电路，充放电电路，放大电路，接口电路等硬件设计；完成太阳能电池输出最大功率跟踪、USB接口驱动、等软件设计；文档资料的编写等实践