以巧思融拙力，绘青春之华章｜ 嵌赛最佳创意奖获奖团队 – 无尽能源队专访
最新更新时间：2024-09-20
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今年的嵌赛参赛作品水平再获突破，作品涉及行业前沿及热点应用领域，涌现出一批极具创新性、完整性的可产品化优秀作品。那些具备奇思妙想又贴近产业实际应用的方案设计给人留下了极其深刻的印象。
其中，由来自成都理工大学任学睿、王佳、周攀枝三名同学组建的
无尽能源队
设计的
光伏板无水清洁系统
获得嵌赛一等奖最佳创意奖。该作品设计思路可谓清奇，采用静电感应除尘方法，以STM32U575ZI 为主控芯片，设计了具备自主识别清洁功能的智能光伏板清洁系统，结合蓝牙芯片实现了数据传输控制，并运用深度学习技术，完成了自动识别检测平台的搭建，具有无水清洁、自给自足能源、全自动化操作、避免机械摩擦、技术集成等特点。据了解，基于这种除尘方法的方案目前在光伏行业内还未看到。
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系统框图
光伏板清洁这个课题还未受到广泛关注，怎么想到用高压静电这种方式来解决光伏板除尘问题？在这个独具匠心的方案中，STM32U575ZI又是如何发挥作用的？设计过程中遇到了哪些难点，如何克服？带着这些问题，我们连线了三名获奖队员，希望给更多高校的学子们参考借鉴。
任学睿同学表示，国家对新能源的高质量发展很重视，因此他们本着绿色清洁和高度自动化的理念来进行方案构思和设计。在设计开发过程中，发现太阳能电池板上的灰尘堆积会阻挡阳光，目前多使用大量纯净水进行定期清洁，这对于沙漠环境来说不仅是巨大挑战，也是巨大的浪费。而人工操作擦去太阳能电池板上的灰尘又会造成无法修复的磨损，极大降低了光能的转换效率。因此，他们提出了一种使用静电感应从太阳能电池板上除尘的无水方法，清洁效果十分惊艳。
系统构成包括 STM32U575 核心板、K210 视觉模块、42步进电机和导轨模块、集电极模块、高压模块、光伏板和光伏支架模块、透明导电薄和铝片。STM32U575 核心板通过光伏板控制器供电，存储剩余电能到 12V 电池。核心板连接电机驱动模块、42步进电机、继电器(用于高压模块控制)。K210 视觉模块实时抓拍光伏板情况，通过UART 发送数据到 STM32U5 核心板用于清洁参数。
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系统实物图
系统利用硬件+STM32U575ZI 的双重低功耗设计，保证系统长期稳定运行。整个系统电能由光伏板提供，自给自足，整套设备功率在 6W左右，平均三个月仅耗 1 度电。
在团队分工上，整个系统的硬件框架搭建、函数编写由任学睿完成，王佳负责深度学习部分。系统软件的控制逻辑框架及各模块之间的通信由周攀枝负责。
STM32U5：低功耗高性能让应用破圈
作为主控芯片，STM32U575在整个项目中负责各个模块的控制（如清洁极板的运动）、高压通断、智能识别摄像头的启动和休眠，以及各个模块之间的通信等。
“选择STM32U5最重要的就是看中它的超低功耗能力。” 任学睿同学说。“我们的能源来自于太阳能板，系统的能源是自给自足的，STM32U5的低功耗特性完美适配我们项目的节能理念。太阳能板提供的电量已足够STM32U5很好地运行和控制。”
此外，方案自动化和智能化的特色十分突出。STM32U5基于Cortex-M33核的强大性能也为此提供了助力，如自动清洁功能、定时功能都不需要人为操控，都是在U5里实现的。
完善的生态，给力的支持
STM32U5这款芯片架构基于先进高能效的Arm® Cortex®-M33处理器内核，跟同学们很熟悉的STM32F103系列性能差别巨大，因此选择U5做开发相当有挑战。
“最大的挑战还是整个设备和环境的搭建，需要靠自己去摸索。对比其他厂商的芯片，STM32 MCU对新手非常友好，整体的产业链和生态都挺完善的，容易上手，开发周期也短。有些厂商的环境搭建会更麻烦，相关资料和社区支持力度不够，板子购买也不是那么方便。”
此外，同学们表示在学校就接触到了STM32 的不少产品，如STM32F103、STM32L4等，这说明学校为同学们学习STM32 MCU也提供了很好的支持和帮助，同时映射出STM32在高校的普及度及产品的生态影响力。
结识新朋友，提升新能力
聊到参加这次嵌赛的收获，同学们都感慨颇多。
首先，在这次比赛当中同学们结识了优秀的人，见识到了优秀的作品；同时还积累了宝贵的开发经验，提升了文献查阅能力、动手能力、团队协作能力和解决问题的能力。“最重要的就是遇到问题不放弃。”周攀枝同学特别强调。
对于这些参赛老手们来说，这次嵌赛让他们有了不同的体验，那就是嵌赛格外看重产品的高应用价值，而非一味追求性能参数或酷炫效果。
对此，周攀枝同学特别有感触：“当去各个现场比赛的时候，能明显地感觉到这次评委老师对整体项目的实际落地、商业价值，以及具体的实用性更看重。而有些作品看起来好像挺酷炫的，但评委老师通过提问发现它并没有体现出具体的实用价值。“
这也充分体现出本届嵌赛注重应用价值、贴近产业前沿的核心理念。相信嵌赛点燃的万千“芯”火也必将转化成推动中国科技产业创新的燎原之势。
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