كيفية حساب UPS والبطارية لنظام الدوائر التلفزيونية المغلقة
ريتشارد وانج مايو/21/2022
1. السيناريو النموذجي لكاميرات CCTV
غالبًا ما يسأل العملاء Edgeware عن كيفية حساب الطاقة والبطارية لنظام CCTV؟ بخصوص هذا السؤال الشائع، هذا المقال سيجيبك على هذا السؤال. وطبعا إذا كان هناك أخطاء أو أماكن غير واضحة أرجو تصحيحي.
الصورة أعلاه هي السيناريو الشائع لكاميرات CCTV. قد يكون ما تواجهه مختلفًا قليلاً عن هذا السيناريو، لا يهم، ما عليك سوى تعديله وفقًا لسيناريوك. لتنفيذ مهمة حساب الطاقة والبطارية، من المهم أولاً اختيار الجهاز النشط والجهاز السلبي في النظام بأكمله.
يُفهم الجهاز النشط ببساطة على أنه جهاز يحتاج إلى استهلاك الطاقة. على سبيل المثال الكاميرا، مفتاح POE. لاحظ أن نظام الطاقة نفسه يعاني من بعض فقدان الطاقة.
نحن نفهم الجهاز السلبي كجهاز لا يستهلك الطاقة. مثل لوحة الألياف.
عندما نحدد جميع الأجهزة النشطة، قم أولاً بإدراج جدول على النحو التالي:
الجدول 1-الطاقة القصوى للجهاز النشط
الكمية (أجهزة الكمبيوتر) | الحد الأقصى للطاقة المقدرة للوحدة (W) | الحد الأقصى لإجمالي الطاقة المقدرة (W) | |
رصاصة الكاميرات والتصوير | 1 | ? | ? |
PTZ الكاميرات والتصوير | 1 | ? | ? |
تبديل POE | 1 | ? | ? |
UPS الاستهلاك الذاتي | 1 | ? | ? |
مجموع الطاقة المصنفة | |||
2.الخطوة-1 اكتشف الطاقة القصوى للجهاز النشط
2.1 قوة الكاميرا القصوى
تتمتع الأجهزة النشطة المختلفة بقدرات قصوى مختلفة، والتي يمكن الاستعلام عنها في كتالوجات الأجهزة المختلفة.
هذه هي معلمة الطاقة للكاميرا النموذجية. يمكننا أن نرى أن هذه الكاميرا تحتاج إلى 50 واط كحد أقصى عند استخدام Hi-POE، و10 واط عند استخدام السخان.
من خلال كتالوجات الأجهزة المختلفة، يمكننا العثور على معلمات هذه الطاقة القصوى.
2.2 POE Switch الطاقة المقدرة القصوى
بالنسبة لمفاتيح POE، تختلف تعريفات المعلمات من مختلف الشركات المصنعة. ما نحتاج إلى الانتباه إليه هو أن الحد الأقصى لاستهلاك الطاقة لمفتاح POE نفسه في وضع الاستعداد والتشغيل لا يشمل الجزء الذي يوفر POE. نظرًا لأن POE نفسه يقوم بتشغيل الكاميرا، فقد تم حساب استهلاك الطاقة الذي تستهلكه في الفصل السابق.
ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن الشركات المصنعة المختلفة لديها طريقة مختلفة لكتابة الطاقة القصوى لمفتاح POE. الصورة أعلاه هي حالة نموذجية حيث لا يتم تحديد استهلاك الطاقة الاحتياطية والتشغيلية لمفتاح PoE نفسه بشكل واضح. لكن بناءً على هوياتهم، يمكننا التكهن بما يلي:
وضع الاستعداد <5 وات ، حمولة كاملة <120 وات
120 واط تعني أن نظام POE+ يمكنه توفير 120 واط كحد أقصى. بالنسبة لمفتاح بهذا المستوى، فإننا نقدر بشكل أساسي الحد الأقصى لاستهلاك الطاقة بحوالي 8 وات في وضع الاستعداد والتشغيل. بالطبع هذا في حالة عدم تحديد هذا الرقم بشكل واضح في الكتالوج. ولكن عندما يتم وضع علامة واضحة على الشركات المصنعة لمفاتيح POE، فمن الأفضل استخدام بياناتها قدر الإمكان.
2.3 نظام الطاقة استهلاك الطاقة الذاتي
يرجى ملاحظة أن UPS لا يمكن أن تكون فعالة بنسبة 100% في التشغيل الفعلي. خاصة عندما يكون لدى UPS تحويل AC-DC، DC-AC، هناك خسارة في الكفاءة. يتم تحويل معظم الطاقة المفقودة إلى حرارة. هذا الجزء هو الطاقة التي يستهلكها UPS نفسه. تختلف هذه المعلمة الخاصة بـ UPS المختلفة تمامًا، وسيوفر مصنعو UPS الموثوقون المعلمات المقابلة. بافتراض أن معلمة الكفاءة المقدمة من قبل الشركة المصنعة لـ UPS هي 98%، فإن هناك فقدان للطاقة بنسبة 2%. بافتراض أن الحد الأقصى للطاقة المقدرة لـ UPS هو 500 واط، فيمكننا ببساطة التفكير في ما يلي:
طاقة الاستهلاك الذاتي لنظام الطاقة = الحد الأقصى للطاقة المقدرة لـ UPS *(كفاءة 1-UPS)
إذا كان الحد الأقصى للطاقة المقدرة لـ UPS هو 500 وات، فإن كفاءة UPS = 98%
طاقة الاستهلاك الذاتي لنظام الطاقة = 500 وات*(1-98%) = 10 وات
لاحظ أن هذا الحساب ليس علميًا تمامًا، ولكن مهمتنا هي توضيح كيفية حساب الطاقة والبطارية لنظام CCTV. لذلك قمنا بالكثير من التبسيط.
2.4 املأ الطاقة القصوى للجهاز النشط
بناءً على الطرق المذكورة أعلاه، يمكننا الحصول على الطاقة القصوى للكاميرا أو مفتاح POE أو الأجهزة النشطة الأخرى. من المفترض هنا أن الحد الأقصى للطاقة لكل جهاز في السيناريو الخاص بنا هو كما يلي:
أقصى قوة للكاميرا = 15.4 وات
أقصى قوة لكاميرا PTZ = 30 وات
مفتاح PoE (استهلاك الطاقة الذاتي) = 8 وات
استهلاك UPS الذاتي = 10 وات
ثم يمكننا الحصول على طاولتنا:
الجدول 2 - الطاقة القصوى للجهاز النشط (مملوءة)
الكمية (جهاز كمبيوتر شخصى) | الحد الأقصى للطاقة المقدرة للوحدة (W) | الحد الأقصى لإجمالي الطاقة المقدرة (W) | |
رصاصة الكاميرات والتصوير | 1 | 15.4W | 15.4W |
PTZ الكاميرات والتصوير | 1 | 30W | 30W |
تبديل POE | 1 | 8W | 8W |
UPS الاستهلاك الذاتي | 1 | 10W | 10W |
مجموع الطاقة المصنفة | 63.4W | ||
ثم وفقًا للحساب، حصلنا أخيرًا على الحد الأقصى لاستهلاك الطاقة للنظام بأكمله وهو 63.4 واط. هذه البيانات ضرورية بالنسبة لنا لفهم حآه لحساب UPS والبطارية لنظام الدوائر التلفزيونية المغلقة
3.الخطوة-2 اختر UPS الذي يناسب السيناريو الخاص بك
3.1 قدرة UPS
وفقا للحسابات في الفصل السابق، علمنا أن الحد الأقصى لاستهلاك الطاقة للنظام هو 63.4 واط. نظرًا لأن أنظمة CCTV ستعمل في الهواء الطلق لسنوات عديدة، فإن موثوقية النظام واستقراره أمران مهمان. ثم يجب أن تكون سعة UPS لنظامنا أكبر قليلاً من الحد الأقصى لاستهلاك الطاقة للنظام. وتختلف هذه القيمة التجريبية من حالة إلى أخرى. توصي Edgeware بأن يأخذ عملاؤنا في الاعتبار سعة إضافية بنسبة 30% وعدم السماح بتشغيل UPS في أوقات الذروة كثيرًا. من ناحية أخرى، يجب عليك أيضًا أن تفكر في سعة UPS المتوفرة في السوق لاتخاذ قرار شامل.
وبعد ذلك، وفقًا لحمل النظام الأقصى لدينا وهو 63.4 وات، نوصي باستخدام UPS بقدرة 100 وات.
100 واط-63.4 واط = 36.6 واط
لدينا قدرة زائدة عن الحاجة تبلغ 36.6 واط. أولا، يمكننا ضمان موثوقية النظام. ثانياً، إذا كان هناك أي توسع في المستقبل، فلا يزال لدينا مجال.
3.1 لا تتجاهل تيار شحن بطارية UPS
لا تتجاهل تيار الشحن الخاص بـ UPS، خاصة عندما يكون نظام CCTV الخاص بك مبنيًا في بعض المناطق حيث تكون طاقة المرافق غير مستقرة، ويكون تيار الشحن أكبر بشكل مناسب، ويمكن شحن البطارية بالكامل في أسرع وقت ممكن. وبالتالي، يتم إعداد كل شيء حتى يعمل النظام لفترة طويلة عند انقطاع التيار الكهربائي التالي عن الأداة المساعدة. فقط تخيل، إذا كان تيار شحن نظام UPS الخاص بك منخفضًا جدًا، فقد تكون بطاريتك قد استنفدت تقريبًا بعد انقطاع التيار الكهربائي لفترة طويلة، ولكن نظامك يستغرق وقتًا طويلاً لشحن البطارية بالكامل. ستأتي الطاقة المساعدة التالية دون اتصال بالإنترنت قبل أن يتم شحن البطارية بالكامل. وهذا يؤثر بشكل كبير على توافر النظام.
أما بالنسبة لتيار الشحن فسوف نقوم بشرحه في فصل حساب سعة البطارية.
لقد قمنا حتى الآن بحل جزء UPS الخاص بحساب UPS والبطارية لنظام CCTV.
4. الخطوة 3 حساب سعة البطارية
4.1 مبدأ سعة البطارية-Wh kWh وAh
ننتقل الآن إلى الخطوة الأخيرة المتمثلة في حساب الطاقة والبطارية لنظام CCTV - حساب سعة البطارية. بادئ ذي بدء، علينا أن نعرف أن القيمة التي تشير إلى الطاقة الكهربائية هي Wh (واط ساعة) وkWh (كيلوواط ساعة). كيلووات ساعة هي وحدة مشتركة تدفعها مقابل فاتورة الكهرباء في المنزل.
1000 واط ساعي = 1 كيلو واط ساعي
لكننا غالبًا ما نرى Ah في ملصق سعة البطارية، وهو أمر مربك بعض الشيء. اه يعني ساعات أمبير. ويعني عدد الأمبيرات التي تستطيع البطارية إيصالها خلال ساعة واحدة. إذن 20AH تعني ساعة واحدة عند 1A أو 20 ساعات عند 10A.
لاحظ أنه يتم إدخال الجهد عندما نحسب شحن البطارية. على سبيل المثال، هناك بطارية بقوة 12V100Ah، ويتم حساب قوتها على النحو التالي:
جهد البطارية * ساعات أمبير البطارية = 12 فولت * 100 أمبير = 1200 وات في الساعة = 1.2 كيلو وات في الساعة
لنفترض أن لدينا بطارية 48V100AH، ويتم حساب قوتها على النحو التالي:
جهد البطارية * ساعات أمبير البطارية =48V*100Ah=4800Wh=4.8kWh
يمكنك أن تجد أن نفس البطارية 100 أمبير، والجهد مختلف، والطاقة مختلفة. عند استخدام أنظمة UPS مختلفة، وفقًا لتكوينات الجهد المختلفة للبطاريات التي تتطلبها UPS، تختلف جهود مجموعات البطاريات التي تقوم بتكوينها، ولكن الصيغة الإجمالية لحساب الطاقة تتوافق مع:
جهد البطارية * ساعات أمبير البطارية = كمية كهرباء البطارية
عند تكوين مجموعة البطارية، انتبه إلى التكوين وفقًا لجهد البطارية المطلوب من قبل الشركة المصنعة.
4.2 حساب تكوين البطارية
فيما يلي أخيرًا فهم كيفية حساب الطاقة والبطارية لنظام CCTV، الخطوة الأخيرة لفهمها عندما نقوم بتكوين البطارية، نحتاج أولاً إلى توضيح وقت استقلالية النظام الذي نتوقعه. يشير وقت استقلالية النظام في سيناريو نظام CCTV إلى عدد الساعات التي يمكن للنظام أن يعمل فيها على البطارية عند انقطاع التيار الكهربائي. يجب تعيين هذه القيمة وفقًا للوضع الفعلي للسيناريو. قد يؤدي تعيينه على حجم كبير جدًا إلى وضع قدر كبير جدًا من النفقات الرأسمالية في البطارية. إذا كان الإعداد صغيرًا جدًا، فقد يؤثر ذلك على توفر النظام.
في المناطق العامة، سيتم ضبطه على 1-4 ساعات. هناك حاجة إلى اعتبارات خاصة للمناطق الخاصة. في حالتنا، دعونا نضبط الساعة على ساعتين على سبيل المثال:
(1) قم أولاً بحساب الطاقة التي تحتاجها البطارية
وفقًا لـ Table2-Active Device Max Power(Filled)، توصلنا إلى أن الطاقة القصوى للنظام هي 63.4 واط. إذا كنا بحاجة إلى الحفاظ على تشغيل 63.4 واط لمدة ساعتين، فإن الطاقة التي نحتاجها هي كما يلي:
الحد الأقصى لطاقة النظام (وات) * الوقت (ساعة) = 63.4 وات * 2 ساعة = 126.8 وات في الساعة = 0.1268 كيلو وات في الساعة
لاحظ أنه في كثير من الحالات ليس من الضروري الحساب وفقًا لأقصى طاقة، يمكن حسابها وفقًا لـ 60-70%، لأنه لن يعمل أي جهاز دائمًا بأقصى طاقة. تستخدم هذه المقالة أقصى قوة للنظام للحساب والشرح.
(2) احسب ساعات أمبير التي يجب تهيئتها باستخدام البطاريات
كما ذكرنا في القسم 3.1، ترتبط ساعات أمبير بالجهد. نحن بحاجة إلى توضيح الجهد UPS. بافتراض أن جهد بطارية UPS لدينا هو 12 فولت، فيمكننا حساب ساعات أمبير البطارية على النحو التالي:
كمية الكهرباء المطلوبة/جهد بطارية UPS=126.8 وات/12 فولت= 10.57 أمبير
(3) انتبه بشكل خاص لحجز سعة بطارية أكبر بنسبة 20% من سعة البطارية المطلوبة لتجنب التفريغ العميق
لقد حسبنا أن هناك حاجة إلى بطارية 12V10.57AH، لكن هذه ليست القيمة النهائية. بشكل عام، من أجل تجنب التفريغ العميق للبطارية وإطالة عمر البطارية قدر الإمكان، سنقوم بتكوين سعة أكبر بنسبة 20%.
ساعة الامبير المطلوبة*1.2=10.57Ah*1.2=12.684Ah
لقد خلصنا حتى الآن إلى أننا بحاجة إلى بطارية 12V 12.684Ah.
4.3 وقت شحن البطارية
لقد قمنا هنا بحساب أن UPS يحتاج إلى 100 واط والبطارية تحتاج إلى 12 فولت 12.684 أمبير. ولكن لا تزال هناك حاجة للتحقق مرة أخرى من تيار الشحن الخاص بـ UPS. إذا كان تيار الشحن صغيرًا جدًا، فسيستغرق شحن البطارية بالكامل وقتًا طويلاً. في بعض المناطق التي تكون فيها طاقة المرافق غير مستقرة جدًا، سيكون هناك خطر.
بافتراض أن UPS الحالي بقدرة 100 واط، فإن تيار الشحن الخاص به هو 4A، ولأن جهد الشحن الخاص به هو 12 فولت، فيمكن الحصول على طاقة الشحن على النحو التالي:
تيار الشحن (أ) * جهد الشحن (فولت) = 48 وات
ومن المعروف أننا نقوم بتكوين بطارية 12V 12.684Ah، طاقة البطارية تساوي:
12 فولت * 12.684 أمبير = 152.208 وات في الساعة = 0.152208 كيلو وات في الساعة
ثم لنفترض أننا بحاجة إلى معرفة المدة التي تستغرقها UPS لشحن البطارية بالكامل T(c)
T(c) = 152.208Wh/48W=3.171 ساعة
يجب الحكم على T(c) وفقًا للوضع الفعلي في بلدك.
5. ملخص
الكمية (جهاز كمبيوتر شخصى) | الحد الأقصى للطاقة المقدرة للوحدة (W) | الحد الأقصى لإجمالي الطاقة المقدرة (W) | |
رصاصة الكاميرات والتصوير | 1 | 15.4W | 15.4W |
PTZ الكاميرات والتصوير | 1 | 30W | 30W |
تبديل POE | 1 | 8W | 8W |
UPS الاستهلاك الذاتي | 1 | 10W | 10W |
مجموع الطاقة المصنفة | 63.4W | ||
حتى الآن، وفقًا لقيمتنا المفترضة، تبلغ طاقة الحمل الإجمالية 63.4 واط، ويلزم وجود UPS بقدرة 100 واط. بافتراض أن جهد بطارية UPS هو 12V، فإننا نحتاج إلى بطارية 12V12.684Ah. في هذا الوقت، يمكننا اختيار المنتجات القريبة من حساباتنا والمتوفرة في السوق وفقًا لقيمنا المحددة.
لاحظ أن طرق الحساب المذكورة أعلاه مخصصة فقط للحسابات المبسطة للتطبيقات الهندسية، ونأمل أن تساعدك في حل المشكلات التي غالبًا ما تواجهها في التطبيقات الهندسية اليومية:
كيفية حساب UPS والبطارية لنظام الدوائر التلفزيونية المغلقة؟