描述

警告：使用高壓設備時要格外小心（在這種情況下最高為 60 伏）。存在火花、損壞、火災和死亡的風險。

進行中的工作：該項目正在開發中。我將在每個硬件、軟件或數據進展后分享更新。這是我的第一個 Arduino 項目，數字是近似值（未校準）。謝謝閱讀！

背景

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

最近，安全成為重中之重，我們的目標是在陸地的關鍵點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，作為燈功能的補充或替代。

關于我們

我是一名擁有大量 C 背景的專業軟件/應用程序開發人員。在這個項目之前，我已經學習了大約三周的 Arduino 和微控制器，我發現這個世界非常令人興奮，讓我在專業項目之間忙于家里。

該物業的所有者是該項目的投資者。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 點到下午 6 點，太陽都會在這里說“你好”。

我們的最終目標

我們想在燈具中插入小型、防水和可拆卸的 Arduino 設備，用于監控和從 Arduino 到 Arduino 到服務器的數據傳輸；簡而言之，監控和使用燈具作為傳輸網絡。

我們希望流式傳輸安全鏡頭以存儲在本地服務器和云中；通過使用燈的面板或電池作為電源連接 IP 攝像機和有線/無線網絡設備。

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我們希望 Arduino 網絡收集的數據能幫助我們了解我們是否過多地損害了太陽能路燈的自主權；以及由于我們所在地區充足的日照時間而沒有收集到多少太陽能。

第一步

第一步是收集數據，所以我們需要構建一個Arduino模塊來監控燈的電壓和電流；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據傳遞到中央服務器進行存儲和遠程監控。

燈及其內部結構

這些燈是我們從中國進口的。幸運的是（或不幸地）供應商收取并發送了雙倍數量的燈，但我們對此表示滿意，因為我們發現它們非常有用。

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

鋁制機身沉重而堅固。卸下傳感器板上的兩個螺釘后，可以輕松訪問燈的內部。對我們來說幸運的是，設計簡單且模塊化，并且控制器可以從系統中分離出來，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字：

• 電池：13-15V

• LED 陣列：60V （高照度模式）

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

監控原型

建立受控環境后；盡我所能切割、剝離、連接和保護電纜，這是第一個監控原型：

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

我在原型中添加了一個蜂鳴器，只是為了確保系統正在運行，因為有時電源設備會因為 USB 電纜損壞而關閉，而且我最初擔心可能會燒毀房子。每隔 3 秒，我就會聽到一聲小小的“嗶”聲，或者擔心它的缺失。

服務器設備正在運行一個 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，包括每行的當前日期和時間。每行的值由表格分隔，可以復制粘貼或在任何電子表格程序中打開以進行后處理，如 Excel 或 Open/LibreOffice。

Arduino 代碼如下，位于該項目的軟件部分。

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用于捕獲和存儲的本地服務器

對于本地服務器，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行以進行測試，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。

為了更長期的運行，最好創建一個系統服務，它會隨服務器自動啟動，并在服務器關閉之前停止：

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

現在讓我們設置權限、啟用和啟動服務：

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

首次監測

在設置本地服務器并確認軟件按預期運行后，是時候在屋頂上設置面板，用長電纜將其連接到我們的監控原型并等待第一批數據。

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這是使用 Arduino 收集的第一批數據的表示：

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下一步

• 正常運行數據：收集另外幾天的數據。

• 完全放電數據：覆蓋太陽能電池板并收集數據，直到電池放電。

• 充滿電數據：夜間關閉燈并收集數據，直到電池充滿電。

• 外部/寄生負載數據：將我的路由器 (12V 2A) 和調制解調器 (9V 1A) 連接到燈的電池并收集 3 天或更長時間的數據。

• RF通信：實現Arduinos之間的網格通信；我有興趣從頭開始實施一些東西；重點是減少碰撞和能源消耗。

• 最終模塊：構建微型、防水和可拆卸模塊；并將它們安裝到燈具中。

• App ：構建用于遠程監控的應用程序和服務，包括通過推送通知發出警報。

感謝閱讀，我希望在完成每個步驟后更新這個項目。