基本信息
- 项目名称：
- 基于龙芯平台的翔龙太阳能无线网络服务器
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 基于西部地区中小学，网络普及率低，以及组建网络成本高维护难得特点基于GNU/Linux开发的翔龙太阳能无线网络服务器，使用中国自主知识产权的低功耗龙芯CPU以太阳能作为能源供给。服务器使用无线网络技术，为局域网用户提供多种无线缓存服务以及无线网络服务，如DNS，DHCP，代理，apt-proxy，ADSL，防火墙，WiKi等等。基于其使用清洁能源，成本低，易移植，易维护等多种特点。翔龙太阳能无线网络服务器将会有广泛的社会性，适应性以及丰厚的经济效益。
- 详细介绍：
- 基于龙芯平台的翔龙太阳能无线网络服务器主要针对西部地区中小学由于地理环境，资金，网络维护人员少等一系列问题所导致的组建传统网络难，投入大，维护成本高的难题，所提出的一种快速组建小型局域网的解决方案。 服务器使用无线网络技术，在节省传统组网布线的繁杂工作的同时扩展了网络的使用范围。在无线服务范围内，用户通过安全验证，均可自由接入。与传统的网络服务器相比翔龙在为局域网用户提供稳定的路由功能基础上，提供丰富的网络缓存服务以及本地网络服务。如DNS，DHCP，代理，ADSL，防火墙，各种实时咨询，资料等等。翔龙无线网络服务器更重要的一点改变了传统网络用户被动接受服务器服务的现状，服务器可以根据不同环境，不同用户群体定制相应的网络服务。同时用户可根据自己的喜好自主在服务器端定制自己所需要的信息，同局域网用户分享自己计算机上的数据，从被动接受到主动定制，将使用户体会到更多网络带来的乐趣。在网络管理上，翔龙为了简化传统网络服务器管理难，技术水品要求高的需求，经WEB图形界面的网络管理模式引入，所有的服务器状态信息、局域网状态、网络流量、网络服务配置均可从远程通过浏览器在WEB界面下进行查看和配置。翔龙使用GUN/Linux操作系统以及中国自主知识产权的龙芯CPU为核心处理器，在保证产品安全的同时，也降低了相应的软硬件、软件成本。 由于西部地区得天独厚的太阳能资源，以其作为服务器的能源供给，由于太阳能不受地理环境限制，解决了一些特殊环境下能源的来源问题。其次太阳能资源的持续性，降低了能源的使用成本。同时太阳能作为清洁能源，避免了传统的化石能源使用时带来的环境污染问题。 翔龙太阳能无线网络服务器由太阳能板，蓄电池，电源管理模块，翔龙服务器四部分组成。太阳能和蓄电池分别为能源采集和能源存储单元，电源管理模块负责24V—12V，4A的电压转换以及蓄电池、太阳能板电压的实时显示。同时为了保证翔龙服务器的稳定，电源管理模块通过串口与服务器进行外部电压的实时通信，当电压过低时通知服务器保存数据自动关机。太阳能板也一改传统的静止接收状态，为了最大限度获取太阳能，为太阳能板增加了可以追随太阳转动的云台以及反光板。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 翔龙主要针对西部地区中小学特殊环境下，组建传统网络困难，所提出的一种廉价的，快速的组建小型无线局域网的方案。 在硬件架构上，服务器使用中国自主知识产权的低功耗龙芯CPU，以及完全自主设计的电源管理模块。同时在项目中我们为太阳能板设计了可以自动追踪太阳的云台，以及在太阳能板周围增加了反光板，将更多的光能转化为电能。 软件架构上，首先服务器运行在经过裁剪和定制的GUN/Linux操作系统上，将多种网络缓存服务以及网络服务集成在一个服务器上，并且服务端提供多种资讯以及网络数据服务，供用户定制。其次，电源管理模块能够实时采集蓄电池以及太阳能板的电压情况，并反馈给服务器。 网络管理中，管理员可以通过图形化WEB界面远程进行整个网络的管理。此项技术在很大程度上简化了网络管理的难度，以及技术要求。 主要技术指标 软件部分1)在服务器上实现基本的路由器功能2)为本地局域网用户提供DNS、DHCP、防火墙、代理等基本网络服务3)为局域网内用户提供可根据喜好、需求自由定制的网络服务或数据的界面4)为管理员提供WEB图形界面的网络管理接口 硬件部分1)24V到12V，最大电流4A的电源模块2)蓄电池以及太阳能板电压实时监控模块3)与服务器的实时通信模块4)电机驱动模块（驱动电机，调整太阳能板的角度） 机械部分1)能够支持3块～5块7W太阳能板转动的云台2)根据光线的反射定律，由布儒斯特角等相关理论计算出来的合适大小的太阳能反光板。
科学性、先进性
- 翔龙以中国自主知识产权的低功耗龙芯CPU为核心，针对西部地区特殊的地理环境，将太阳能与无线网络服务器相结合。与传统的组建网络方式相比，翔龙使用无线技术，在快速组建局域网的同时将多种网络服务功能集中于一体，在稳定、安全的前提下全面降低了组建以及维护局域网的难度。同时为了缓解网络管理人才匮乏的现状，服务器端对管理人员提供WEB图形界面接口的网络管理技术。整个作品的科学性可以总结成以下几点：1)将多种网络服务功能融为一体，提供多样化的网络服务。2)为局域网用户提供多种网络服务和缓存服务，同时局域网用户可根据自己的喜好在服务器端定制相应的网络数据业务。3)将字符界面的网络管理简化成为WEB图形界面下的网络管理。4)中国自主知识产权的龙芯CPU，64位MIPS架构，功耗低，安全可靠。5)我国西部地区拥有丰富的太阳能资源，太阳能无污染，不受地理环境的制约，方便使用。6)改进传统的太阳能板被动接受的现状，增加跟随太阳转动装置和阳光反射板，以此来获得更多的太阳能。
获奖情况及鉴定结果
- 甘肃省第七届挑战杯竞赛一等奖 本校创新项目资金支持
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 目前已经和江苏中科龙梦科技有限公司以及甘肃金城恒丰科贸有限公司达成了技术支持合作协议
作品可展示的形式
- 实物和现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 特点和优势为：1)提供多种网络服务以及网络缓存服务2)用户网络数据定制技术3)远程WEB图形界面网络管理技术4)使用清洁的太阳能能源5)将传统的太阳能板进行改良6)太阳能板对太阳的跟随转动技术7)具有稳压，数据传输，电压及状态显示的电源管理模块8)低功耗的福珑计算机以及开源的GNU\Linux操作系统 翔龙由于其体型小，易携带且太阳能不会受地理环境的限制，同时服务器的各种网络功能可以随着外部环境的需求进行实时定制，使得翔龙拥有很好的扩展性，可以应用到多种不同的环境下（小型企业，家庭，野外考察，政府机关，地震等）。 翔龙太阳能无线网络服务器目前已经和甘肃金城恒丰科贸有限公司、中科龙梦科技有限公司就项目的技术特点、产业化以及市场推广等方面有相关合作。本产品具有广泛的市场前景以及丰厚的经济效益。特点如下：1)硬件成本低2)能源消耗低且来源广泛3)维护难度低4)基于COTS（商业现货供应）产品开发，整套产品具有多平台通用性5)无线技术降低了传统有线布线的花费，也扩展了服务器的使用空间
同类课题研究水平概述
- 新技术新材料的应用、电子技术等高科技的高速发展,太阳能光伏发电除了作为航天器的电源以外,在地面的应用范围也逐渐由偏远的农村和特殊用电场合发展到城镇地区。2008年全球光伏市场增至5.5GW,全球太阳能安装总量已累计达15GW。 中国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤。2006年中国光伏发电设备的年销售量为15MW ，光伏系统的总装机容量达到85MW。光伏发电将在中国未来的电力供应中扮演重要的角色，预计到2010 年中国的光伏发电累计装机容量将达到600 MW，2020 年累计装机容量将达到30GW，2050 年将达到100 GW。根据电力科学院的预测，到2050 年中国可再生能源发电将占到全国总电力装机的25%，其中光伏发电将占5%。 无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。无线局域网技术现在已经广泛的应用于便携式计算机、台式计算机、手持计算机、个人数字设备（PDA）、移动电话等。目前它已经开始进入家庭以及教育机构等领域。此外，无线局域网的抗干扰性强、网络保密性好。而且相对于有线网络，无线局域网的组建、配置和维护较为容易，一般计算机工作人员都可以胜任网络的管理工作。现阶段，IEEE已经成立了802.11n工作小组，以指定一项新的高速无线局域网标准802.11n。 IEEE802.11n计划将WLAN的传输速率从802.11a和802.11g的54Mbps增加至108Mbps以上，最高速率可达320Mbps。和以往的802.11标准不同，802.11n协议为双频工作模式（包含2.4GHzh和5GHz两个工作频段），以保证与以往的802.11a,b,g标准兼容。该标准全面改进了802.11标准，不仅涉及物理层标准，同时也采用新的高性能无线传输技术提升MAC层的性能，优化数据帧结构，提高网络的吞吐量性能。 福珑迷你PC，内置龙芯CPU,是一款实现64位MIPSIII指令集的通用RISC处理器，实测功耗5-7瓦，整机功耗小于20W。综合性能已经达到高端Pentium3水平及低端Pentium4处理器的水平。福珑迷你PC支持基于Linux平台的桌面计算应用，具有计算能力强、移动便携、廉价实用等特点，广泛应用于保密机构、产品开发原型、政府办公等桌面计算领域和工业控制领域.
