藏區(qū)太陽能照明壁柜磚系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1 引言
太陽能作為一種可持續(xù)利用的清潔能源，日益受到世界各國的重視。西藏地區(qū)，地廣人稀，太陽能光伏發(fā)電成為首選。西藏地區(qū)最為迫切的問題不是廣泛建立光伏發(fā)電站，具體原因有：首先，光伏發(fā)電站的建站成本高，目前，其成本是采用燃煤發(fā)電的10倍左右；另一方面，要考慮到維護(hù)成本，如果設(shè)備在交付使用后，終身由供貨公司維護(hù)，勢必付出高昂的維護(hù)經(jīng)費(fèi)，尤其設(shè)備安裝在偏遠(yuǎn)山區(qū)，維護(hù)不方便。而高昂的成本使太陽能光伏發(fā)電設(shè)備在西藏地區(qū)推廣步履維艱。該系統(tǒng)是為西藏地區(qū)藏式建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)太陽能光伏發(fā)電照明系統(tǒng)，可嵌入到建筑材料中，使用方便。

2 設(shè)計(jì)思路
通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，藏民們最希望解決照耀和手機(jī)充電問題。不難看出，采用小型化的光伏發(fā)電系統(tǒng)解決藏民的切身問題才是關(guān)鍵。西藏地區(qū)的陽光充分，藏式建筑多是南北朝向，并且在朝向南方的地方設(shè)置陽臺或窗戶。如果在靠南的墻上設(shè)計(jì)一個(gè)壁柜形狀的“磚”，在這塊“磚”靠墻外處安裝上太陽能光伏電池板，而“磚”靠墻內(nèi)處則安裝上照明負(fù)載、手機(jī)充電接頭及控制面板，那么，這塊壁柜照明“磚”可同時(shí)解決照明和手機(jī)充電問題。光伏充電系統(tǒng)、蓄電池、系統(tǒng)控制板、太陽能光伏充電控制器等電子設(shè)備全部安裝在壁柜“磚”內(nèi)，同時(shí)，為了方便更換電池，把太陽能壁柜磚設(shè)計(jì)成能夠像壁柜一樣，可以通過合頁打開(安裝高度宜為1．5 m處，方便用戶操作)。
為了使該系統(tǒng)能夠?yàn)閺V大藏民所接受，必須考慮以下幾點(diǎn)：(1)由于終端用戶是廣大藏區(qū)，因此系統(tǒng)控制界面必須考慮藏文界面、漢字界面以及藏語提示3種功能，使人機(jī)交互更加人性化，方便藏民使用；(2)在偏遠(yuǎn)山區(qū)，夜晚藏式建筑室內(nèi)光線很弱，必須增加遙控功能；(3)在系統(tǒng)充電時(shí)，必須考慮兩級保護(hù)措施，即：硬件電路保護(hù)和軟件電路保護(hù)，以免在誤操作情況下系統(tǒng)無法正常工作；(4)為了保護(hù)鉛酸蓄電池，必須使用功率稍大的太陽能電池板，提高充電效率，避免鉛酸電池處于虧損狀態(tài)，從而可以延長蓄電池的使用壽命。

3 系統(tǒng)硬件組成
系統(tǒng)硬件主要由SPCE061A主控板、太陽能電池板、太陽能充放電控制器、蓄電池組成，如圖1所示。

圖1中，LCD采用SPLC501模組，通過SPCE061A直接控制，配合鍵盤輸入來設(shè)置和顯示系統(tǒng)的相關(guān)信息；狀態(tài)指示燈直接顯示系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)(如充電狀態(tài))；鍵盤設(shè)計(jì)比較簡潔，主要仿造鼠標(biāo)的操作來設(shè)計(jì)，使用戶對系統(tǒng)的設(shè)置和操作簡單化，共設(shè)置3個(gè)鍵：上翻、下翻和確認(rèn)鍵；語音提示則使用SPCE061A的DA通道，經(jīng)過由SPY0030構(gòu)成的音頻放大電路直接輸出到揚(yáng)聲器；太陽能電池板的開路電壓為20 V，考慮到對蓄電池的保護(hù)，選用8 W型號；蓄電池選用20AH，DC12V型；最后，在控制器引出多路強(qiáng)制開關(guān)和負(fù)載輸出接口。