项目说明

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资料主要包含项目完整的全部源码、完整设计文档、原理图、用到的软件工具。

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下面是本项目资源包内包含的内容

一、前言

1.1 项目介绍

【1】项目开发背景

随着城市化进程的加速，智慧城市的建设成为全球范围内的重要趋势。在智慧城市中，智能照明系统作为基础设施的一部分，对于提升城市管理效率、节约能源以及改善居民生活质量具有重要意义。传统的路灯系统往往采用固定时间开关的方式，这种方式不仅能耗高，而且不能根据实际环境和需求进行灵活调整。基于此背景，本项目提出了一个基于STM32微控制器和OneNet物联网云平台设计的太阳能智慧路灯解决方案。

该方案通过集成先进的传感器技术和无线通信技术来实现对环境条件的监测，并据此自动调节路灯的工作状态，从而达到节能减排的目的。能够根据光照强度自动开启或关闭路灯；当检测到行人经过时，路灯会调整至全亮模式以确保安全；而在无人活动时段，则自动调低亮度，进一步减少电力消耗。此外，考虑到紧急情况下的需求，还特别加入了SOS求救功能，一旦有人按下求助按钮，相关信息将立即上传至云端并显示于管理界面上，便于及时响应处理。

为了更好地管理和监控整个路灯网络的状态，本项目利用了OneNet提供的物联网服务，构建了一个用户友好的可视化界面。在这个平台上，管理者不仅可以远程查看每盏路灯的工作状况及其所在区域的环境参数（如温度、湿度、空气质量等），还可以接收来自现场设备发出的异常警报信息，极大地提高了维护效率与安全性。同时，为了解决传统路灯依赖市电供电所带来的局限性问题，我们采用了太阳能作为主要能源供给方式，配合高效的电池管理系统，使得这套智慧路灯能够在各种环境下稳定运行，真正实现了绿色环保的理念。综上所述，该项目不仅符合当前节能减排的社会发展趋势，也为未来智慧城市的发展探索了一条可行之路。

【2】设计实现的功能

（1）环境监测与显示：

• • 温度和湿度检测：通过DHT11温湿度检测模块实时监测环境的温度和湿度，所采集的数据在本地OLED显示屏上实时更新，并通过NBIOT模块上传至OneNet物联网云平台，在可视化页面上远程查看。

• • 光照强度监测：BH1750光照强度传感器用于检测环境光照强度，同样本地显示并远程上传至云平台。

• • 空气质量监测：MQ135空气质量模块实时监测空气质量，指标包括但不限于二氧化硫、氮氧化物、酒精等有害气体浓度，并将数据同步至本地和云端。

（2）智能路灯控制：

• • 自动模式：路灯根据BH1750传感器检测到的光照强度自动控制LED灯的开关，当光照强度低于预设阈值时，自动开启LED路灯；并且，结合红外热释电人体检测模块，实现“有人时全亮，无人时半亮”的智能节能功能。

• • 手动模式：通过专门的按键实现对单个路灯的手动开、关控制。

（3）故障报警与远程监控：

• • 当路灯系统出现异常或故障时，STM32主控芯片通过NBIOT模块将异常状态信息实时上报至OneNet物联网云平台，便于运维人员远程监控并及时处理问题。

（4）GPS定位与SOS求救：

• • 集成了中科微电子的GPS模块，实现路灯的精确定位。一旦有人按下SOS按键请求帮助，不仅会在本地设备上触发警报，而且会将求救信息和定位数据迅速上传至云平台的可视化页面，以便于救援人员快速响应。

（5）能源管理系统：

• • 路灯系统采用太阳能充电方案，配备太阳能充电板为14500锂电池充电，实现绿色、可持续的能源供给，降低运营成本的同时，符合节能环保的理念

【3】项目硬件模块组成

（1）主控单元： 使用STM32F103C8T6作为核心控制器，负责整体系统的调度管理、数据处理、指令执行以及与其他硬件模块间的通信交互。

（2）环境监测模块：

• • 温湿度传感器模块：采用DHT11温湿度检测模块，实时监测并记录环境中的温度和湿度数据。

• • 光照强度传感器模块：搭载BH1750光照强度传感器，用来检测周围环境的光照强度。

• • 空气质量传感器模块：采用MQ135空气质量模块，监测空气中的有害气体浓度，间接反映空气质量状况。

（3）红外热释电人体检测模块：此模块用于检测周围是否有人体活动，为智能路灯的亮度调节提供依据。

（4）LED照明模块：由一个高光白色LED灯构成，作为模拟路灯的核心部分，其亮度可以根据环境光照强度和行人检测结果智能调整。

（5）无线通信模块：选用BC26 NBIOT模块，实现与OneNet物联网云平台的高速稳定的数据传输，确保远程监控和异常状态报告的及时性。

（6）显示屏模块：采用IIC协议的0.96寸OLED显示屏，实时显示环境温湿度、光照强度、空气质量等监测数据以及路灯的工作状态。

（7）按键模块：包含4颗独立按键，分别用于模式切换、翻页、路灯控制和SOS求救信息的发送操作。

（8）GPS定位模块：使用中科微电子的GPS模块，实现设备的精准地理定位，并在发生SOS求救事件时将位置信息发送至云平台。

（9）电源管理模块：路灯系统配备太阳能充电板，通过太阳能转换为电能存储在14500锂电池中，为整个系统提供持续、稳定的能源供应。

1.2 设计思路

（1）系统架构设计： 核心理念是基于物联网技术，构建一个高度智能化、绿色节能的太阳能智慧路灯系统。 选定STM32F103C8T6作为主控MCU，因其具有强大的处理能力和丰富的外设接口，能够满足多传感器数据处理、智能控制、无线通信等复杂任务的需求。

（2）环境监测设计： 通过集成DHT11温湿度检测模块、BH1750光照强度传感器以及MQ135空气质量模块，实时监测并采集环境中的温度、湿度、光照强度和空气质量数据。这些数据一方面在本地通过OLED显示屏直观展现，另一方面通过NBIOT模块上传至OneNet物联网云平台，实现实时远程监控。

（3）智能照明控制设计： 设计了自动和手动两种模式。在自动模式下，路灯根据光照强度传感器的反馈，在光照不足时自动开启LED灯，并结合红外热释电人体检测模块，实现“有人全亮，无人半亮”的节能策略。而在手动模式下，用户可以通过按键进行路灯的开关控制。

（4）故障检测与上报设计： 当路灯系统出现故障或运行异常时，STM32主控器将捕捉到的异常信息通过NBIOT模块实时上报给OneNet云平台，便于远程诊断和维护。

（5）定位与求救系统设计： 配备中科微电子的GPS模块，不仅可以实时获取路灯的地理位置信息，而且在遇到紧急情况时，通过SOS按键触发求救信号，云平台接收并显示求救信息和定位坐标，有助于快速响应和救援。

（6）能源供应设计： 采用太阳能充电方案，配合太阳能充电板和14500锂电池，实现绿色、可持续的能源供给，降低了对市电的依赖，体现了节能环保的设计原则。

1.3 项目开发背景

【1】选题的意义

本项目以基于STM32+OneNet设计太阳能智慧路灯为核心，具有显著的实用价值和社会意义。随着智慧城市的发展和环保节能理念的普及，智慧照明作为城市基础设施的关键组成部分，正在经历一场深刻的变革。太阳能智慧路灯以其独特的绿色能源利用、智能感知调控和远程管理优势，逐渐成为未来城市照明的新方向。

项目利用太阳能充电技术，配备太阳能充电板和14500锂电池，实现能源的自我供给和循环利用，减少了对传统电网的依赖，有利于推动绿色能源的应用和城市可持续发展。

通过集成多种传感器模块（如DHT11温湿度检测模块、BH1750光照强度传感器、MQ135空气质量传感器以及红外热释电人体检测模块），系统能够实时监测环境中的多项关键指标，为城市环境监测和数据分析提供了重要支撑，同时也为路灯智能调控创造了条件。

在智能控制层面，路灯支持自动和手动两种模式，自动模式下根据光照强度和行人活动智能调节亮度，有效节约能源；手动模式则赋予了用户灵活便捷的操作权限。此外，当路灯出现故障时，能立即通过NBIOT通信模块将异常状态上传至OneNet物联网云平台，便于管理部门及时掌握并处理问题。

通过GPS定位模块和SOS求救功能的设置，进一步增强了路灯的安全性和实用性，当有人按下SOS按键时，云平台可视化页面能够立刻显示求救信息和精确位置，这对于突发事件的应急处理具有重要意义。

通过OneNet物联网云平台的运用，不仅实现了远程监控、故障预警、数据分析等一系列高级功能，而且还能够通过可视化页面直观展示路灯及环境的各项状态数据，大大提升了城市管理效率和决策准确性。

基于STM32+OneNet设计的太阳能智慧路灯项目，不仅是对传统路灯的一次革新升级，更是对智慧城市建设理念的有效实践，有助于推动城市照明系统的智能化、精细化管理，同时也有利于营造更加安全、舒适、节能的城市生活环境。

【2】可行性分析

（1）技术可行性：STM32F103C8T6作为一款性能强大、资源丰富的32位微控制器，拥有足够的处理能力和多个外设接口，能够满足项目所需的环境监测、智能控制、无线通信等功能要求。同时，各类传感器（如DHT11、BH1750、MQ135和红外热释电人体检测模块）在市场上广泛流通，技术成熟稳定，能够准确、实时地采集环境信息。而NBIOT通信模块和GPS定位模块技术已非常成熟，可确保数据的高速稳定传输和精确定位。

（2）能源可行性：太阳能充电技术日趋完善，结合太阳能充电板和14500锂电池的组合，可在大部分地区实现连续、可靠的清洁能源供应，这完全符合绿色能源和可持续发展的理念，且能够在长期使用中节约大量电费。

（3）物联网平台可行性：OneNet物联网云平台提供可靠的数据存储、处理和展示能力，支持大规模设备接入和远程控制，使项目能够实现对众多分散的太阳能智慧路灯进行统一管理和实时监控，大大提升了城市管理效率。

（4）经济可行性和社会效益：尽管初期投入可能相对较高，但考虑到太阳能路灯系统的长寿命、低运行成本以及显著的节能减排效果，从长远角度看，经济效益明显。此外，提高城市照明系统的智能化水平，优化资源配置，增强公众安全保障能力，均体现出显著的社会效益。

【3】参考文献

参考文献可以在知网、百度学术、或者在其他学术搜索引擎中搜索相关的关键词,可以获取最多的相关文献。

1. 基于STM32的智慧路灯控制系统设计与实现 [J] . 金山城 ,田茂 ,段沛 . 计算机测量与控制 . 2018,第006期
2. 基于LoRa技术的智能路灯系统设计 [J] . 胡晓龙 ,林嘉 ,邱小群 . 现代信息科技 . 2020,第020期
3. 基于STM32的智慧海绵城市数据采集系统设计 [C] . 冯永慧 ,刘路 ,郑双华 . 2018年第十五届全国工业控制计算机学术年会 . -1
4. LoRa技术及其在智慧路灯中的应用研究 [A] . 陈南松 . 2019
5. 基于Android的智慧路灯控制系统客户端的设计与实现 [J] . 陈静 . 电子设计工程 . 2020,第007期
6. 基于STM32芯片的Wi-Fi语音识别风扇控制系统的设计与实现 [J] . 林蔚 . 洛阳师范学院学报 . 2022,第2期
7. 智慧路灯控制系统设计与实现 [A] . 鲁聪 . 2020
8. 基于单片机控制的LED路灯节能驱动系统设计 [J] . 龙兴明 ,周静 ,廖瑞金 . 电源技术 . 2012,第009期
9. 基于单片机的城市路灯节能控制系统 [J] . 耿波 . 新一代信息技术 . 2019,第016期
10. 基于单片机PIC16F877控制的路灯节能控制器设计 [J] . 王晓丽 . 山东工业技术 . 2019,第012期
11. 基于单片机的城市路灯节能控制系统 [J] . 耿波 . 新一代信息技术 . 2019,第016期
12. 基于单片机的太阳能LED路灯节能控制 [J] . 程晖 ,闫坡 . 电子测试 . 2017,第007期
13. 基于单片机控制的LED路灯节能驱动系统 [C] . 龙兴明 ,陈晋龙 . 2011中国道路照明论坛 . 2011
14. 基于单片机的路灯节能装置的研究 [A] . 李朝生 . 2008

【4】项目背景

随着物联网技术、智能控制技术及新能源技术的快速发展，智慧城市建设已成为全球范围内的热门议题。在智慧城市的诸多应用场景中，公共照明系统的智能化改造尤为关键。传统的城市路灯存在能耗大、管理不便、无法实时监控等诸多问题，需向绿色、智能、高效的太阳能智慧路灯转型。

当今，政府和社会各界对环境保护意识日益增强，追求可持续发展的城市照明解决方案显得尤为重要。太阳能智慧路灯通过利用太阳能这一清洁、无限的可再生能源，结合先进的光电转换技术，能够实现能源自给自足，大幅度减少对传统电网的依赖，降低碳排放，助力我国乃至全球的“碳达峰、碳中和”战略目标的实现。

与此同时，智能感知与控制技术的进步，使得路灯具备了实时监测环境参数（如温度、湿度、光照强度、空气质量）、感知行人动态、实现按需照明的能力。结合物联网技术，尤其是通过接入如OneNet这样的物联网云平台，可以实现对分布广泛的路灯设备进行远程监控、故障预警、数据统计分析和可视化展示，大幅提升城市照明设施的管理水平和服务质量。

在此背景下，本项目提出基于STM32+OneNet设计太阳能智慧路灯，通过集成多种传感器模块、采用高性能微控制器、结合NBIOT通信技术和GPS定位功能，打造一款集环境监测、智能控制、故障报警、远程管理于一体，既能实现节能降耗，又能保障行人安全，符合现代智慧城市建设需求的太阳能路灯系统。该项目不仅具有极高的技术创新价值，更能在推动城市照明产业升级、促进绿色发展方面发挥积极作用。

【5】摘要

本项目提出了一套基于STM32微控制器与OneNet物联网云平台相结合的太阳能智慧路灯系统。该系统集成了多种环境传感器，包括温湿度、光照强度及空气质量检测模块，以及红外热释电人体感应器来实现智能控制。通过分析周围环境数据，路灯能够在自动模式下根据光线变化和行人活动情况调整照明亮度，达到节能效果；同时支持手动控制模式以适应特定需求。此外，系统还包括了SOS紧急求助功能，并且能够将运行状态信息上传至云端，以便于远程监控与管理。采用太阳能作为主要能源供给，搭配14500锂电池储能，确保了系统的可持续性和环保性。整个解决方案不仅提升了城市公共设施智能化水平，也为推动绿色低碳城市发展做出了贡献。通过OneNet提供的可视化界面，管理者可以实时获取各路灯的状态报告及所在区域的环境参数，从而有效提高了运维效率并增强了应急响应能力。

关键字：

太阳能智慧路灯、STM32、OneNet物联网云平台、环境监测、智能控制、远程监控、GPS定位、SOS求救、太阳能充电、锂电池、OLED显示屏。

1.4 开发工具的选择

【1】设备端开发

STM32的编程语言选择C语言，C语言执行效率高，大学里主学的C语言，C语言编译出来的可执行文件最接近于机器码，汇编语言执行效率最高，但是汇编的移植性比较差，目前在一些操作系统内核里还有一些低配的单片机使用的较多，平常的单片机编程还是以C语言为主。C语言的执行效率仅次于汇编，语法理解简单、代码通用性强，也支持跨平台，在嵌入式底层、单片机编程里用的非常多，当前的设计就是采用C语言开发。

开发工具选择Keil，keil是一家世界领先的嵌入式微控制器软件开发商，在2015年，keil被ARM公司收购。因为当前芯片选择的是STM32F103系列，STMF103是属于ARM公司的芯片构架、Cortex-M3内核系列的芯片，所以使用Kile来开发STM32是有先天优势的，而keil在各大高校使用的也非常多，很多教科书里都是以keil来教学，开发51单片机、STM32单片机等等。目前作为MCU芯片开发的软件也不只是keil一家独大，IAR在MCU微处理器开发领域里也使用的非常多，IAR扩展性更强，也支持STM32开发，也支持其他芯片，比如：CC2530,51单片机的开发。从软件的使用上来讲，IAR比keil更加简洁，功能相对少一些。如果之前使用过keil，而且使用频率较多，已经习惯再使用IAR是有点不适应界面的。

【2】上位机开发

上位机可视化页面的开发选择OneNet提供的网页可视化页面框架设计，后台服务器采用OneNet的IOT物联网平台。在文档下面第三章会详细讲解如何搭建OneNet的IOT物联网服务器，设计可视化页面。

1.5 系统功能总结

1.6 系统框架图

1.7 系统原理图

1.8 硬件实物图