كيفية إنشاء شبكة CCTV تعمل بالطاقة الشمسية
ريتشارد وانج مايو/31/2022
استهل
قامت Edgeware بتصميم العديد من الأنواع المختلفة لشبكات CCTV التي تعمل بالطاقة الشمسية. ستلخص هذه المقالة الخبرة المكتسبة من حالات مشروع Edgeware وتناقش كيفية إنشاء شبكة CCTV تعمل بالطاقة الشمسية من جوانب كاميرا CCTV وشبكة التوصيل والتشغيل والصيانة.
1. لماذا نحتاج إلى شبكة CCTV تعمل بالطاقة الشمسية
غالبًا ما يتم نشر شبكة CCTV في بعض المناطق النائية، أو في بعض المناطق التي لا تحتوي على ألياف ضوئية ولا توجد طاقة مرافق. في هذه المناطق، إذا تم إنشاء شبكة الألياف الضوئية وشبكة الكهرباء من الصفر، فمن المتصور أن تكلفة التسليم ووقت التسليم للمشروع بأكمله سيكون مشكلة كبيرة. لذلك، يجب استخدام الطاقة الشمسية كمصدر رئيسي للطاقة، ويتم استخدام التكنولوجيا اللاسلكية كأساس لتوصيل الشبكة لبناء شبكة الدوائر التلفزيونية المغلقة بأكملها. على عكس بعض سيناريوهات الطاقة الشمسية المدنية، فإن شبكة CCTV لديها متطلبات عالية فيما يتعلق بموثوقية النظام وتوافره. لذلك، عند تصميم نظامها الشمسي وشبكة التوصيل اللاسلكية، يجب مراعاة الجوانب المختلفة للتصميم.
كان لدى شركة Edgeware ذات مرة مشروع في أمريكا اللاتينية حيث لم تكن هناك كهرباء ولا ألياف ضوئية. اعتدنا أن تكون لدينا خطتان، الأولى كانت استخدام شبكة CCTV للطاقة الشمسية مع تقنية LTE Small Cell. والثاني هو نشر الألياف الضوئية والطاقة المساعدة باستخدام تقنية GPON باعتبارها جوهرًا. استنادًا إلى مقارنة التكلفة الإجمالية ووقت البناء لكل مشروع محلي، تجري Edgeware مقارنة البيانات التالية:
البيانات الواردة أعلاه عبارة عن مقارنة لأوقات تسليم مشروعنا في أمريكا اللاتينية. لاحظ أن أوقات التسليم هذه ستختلف حسب المنطقة والمشروع. في هذه المنطقة أكبر المشاكل التي واجهتنا مع ألياف GPON وطريقة بناء شبكة الكهرباء هي كما يلي:
(1) يتضمن البناء المحلي لشبكة الألياف عوامل مثل ترخيص الموقع وترخيص البناء، ووقت الموافقة طويل.
(2) فترة بناء الأعمال المدنية المبنية حديثًا لشبكة الألياف طويلة، وستختلف فترة بناء فرق البناء في المناطق المختلفة بشكل كبير. من الصعب على شركة دولية تحديد الظروف المحلية المحددة.
(3) غالبًا ما يتطلب إنشاء شبكة الطاقة الحصول على موافقات الحكومة المحلية والموافقات الإدارية، ويمكن أن تكون هذه الدورات طويلة أو قصيرة. واجهت Edgeware دورات موافقة مدتها سنتان. ولذلك، فإن دورة هذا الجزء من التسليم لا تعتمد في كثير من الأحيان على عوامل تصميم المشروع والمسلم نفسه.
ونظرًا لأن هذه العوامل لا يمكن التحكم فيها، فإن سرعة تسليم الطاقة الشمسية بالإضافة إلى LTE Small Cell تتسارع بشكل كبير.
المصدر بيانات مشروع منطقة أمريكا اللاتينية لبرنامج Edgeware
كما يتبين من الشكل أعلاه، من منظور الاستثمار الرأسمالي، هناك فجوة كبيرة بين نشر LTE Small Cell وGPON Fiber. في الواقع، السبب الرئيسي ليس النفقات الرأسمالية للمعدات، ولكن عامل العمل المدني.
(1) العمل المدني في كل بلد له ظروف محددة مختلفة. على الرغم من أن تكاليف العمالة منخفضة في بعض البلدان النامية، إلا أنه من الصعب التنبؤ بالتكلفة الإجمالية بسبب قدرة فريق البناء. وفي البلدان المتقدمة، تكاليف العمالة مرتفعة بشكل فاحش.
(2) أدت دورة النشر الطويلة لـ GPON Fiber بشكل مباشر إلى زيادة هائلة في الإدارة الشاملة للمشروع والنفقات الأخرى.
المصدر بيانات مشروع منطقة أمريكا اللاتينية لبرنامج Edgeware
الصورة أعلاه عبارة عن مقارنة بين بناء الشبكة بالكامل بالاعتماد على الطاقة الشمسية وبين مد الطاقة الخدمية من الصفر. يرجى التأكد من ملاحظة أنه بالنسبة لشبكة CCTV، فإن طلب الطاقة الخاص بها غالبًا ما لا يكون كبيرًا، خاصة عند مستوى 30W-300W. وعلى هذا المستوى من الطاقة، فإن الاستثمار في الطاقة الشمسية ليس كبيرًا في الواقع. وفي المقابل، إذا كنت ترغب في بناء شبكة الكهرباء من الصفر، فسوف يشمل ذلك جميع جوانب المشكلة. لأنه في معظم البلدان، ترتبط شبكة الكهرباء بالموافقة الإدارية للحكومة وخطة التطوير لشركة الكهرباء. سيتعين على منفذ المشروع مواجهة المشكلات التالية:
(1) لا يمكن لشركة خاصة أن تقرر تخطيط وتصميم شبكة الكهرباء من قبل الحكومة. إذا كان من الضروري توجيه الحكومة لبناء شبكة الكهرباء من الصفر، فإن الوقت والتكاليف الخفية الأخرى المعنية كلها عوامل خطر للمشروع.
(2) نظرًا للاحتكار الطبيعي والخصائص الإدارية لشركات شبكات الطاقة، فإن وقت النشر الفعلي لشبكة الطاقة طويل جدًا.
(3) قبل الانتهاء من بناء وتسليم شبكة الكهرباء، لا تعتبر شبكة CCTV بأكملها مكتملة، ولا يمكن الحصول على ATP للعميل، ولا يمكن استرداد الدفع. وهذا الانتظار الطويل لم يكن سببه مشروع شبكة CCTV.
لذا توصي Edeware مالك مشروع CCTV بتجنب هذا الخيار، والذي سيؤدي بشكل مباشر إلى فشل المشروع في معظم البلدان.
باختصار، في المناطق التي لا توجد بها ألياف أو شبكة كهرباء، يعد حل شبكة CCTV التي تعمل بالطاقة الشمسية مع خلية LTE الصغيرة أكثر ملاءمة من حيث النفقات الرأسمالية ووقت التسليم.
2. موقع كاميرا CCTV تعمل بالطاقة الشمسية
2.1 الهندسة المعمارية الشاملة لموقع كاميرا CCTV التي تعمل بالطاقة الشمسية
تبدو شبكة CCTV التي تعمل بالطاقة الشمسية سيناريو بسيطًا ولكنه معقد. يبدو الأمر بسيطًا لأن حمله الإجمالي يتراوح بين 30 وات إلى 300 وات. معظمها أقل من 100 واط. إذا كانت الطاقة صغيرة، فإن سعة التكوين العام لن تكون كبيرة جدًا. لكن الأمر أكثر تعقيدًا بعض الشيء. بشكل عام، مشاريع شبكات CCTV واسعة النطاق غالبًا ما تكون حكومية ومؤسسات أخرى، والتي لديها متطلبات عالية من حيث الموثوقية. ولذلك، يجب علينا النظر في التصميم العام وتحسينه من جميع الجوانب.
الصورة أعلاه عبارة عن بنية نموذجية للنشر العام لموقع كاميرا CCTV. تنقسم بشكل عام إلى الأنظمة التالية:
(1) جهاز التحكم بالطاقة الشمسية
(2) إدارة البطارية والبطارية
(3) تصاعد القامع
(4) الكسارة
(5) البيئة
(6) مفتاح بو
(7) لوحة شمسية
(8) وصلة 4G
بعد تلخيص مشاريع Edgeware الدائمة، هناك العديد من الأماكن التي نحتاج إلى الاهتمام بها وتحسينها. هذه التجارب هي أيضًا الأساس النظري لـ Edgeware لتصميم نظامنا.
2.1 وحدة التحكم بالطاقة الشمسية واللوحة الشمسية لموقع كاميرا CCTV التي تعمل بالطاقة الشمسية
2.1.1 تكوين اللوحة الشمسية لموقع كاميرا CCTV التي تعمل بالطاقة الشمسية
تختلف سيناريوهات شبكة CCTV كثيرًا عن السيناريوهات المدنية العامة. تحتوي السيناريوهات المدنية بشكل عام على مساحة كافية لوضع الألواح الشمسية. كما هو موضح في الصورة أدناه، أستطيع أن أرى أنه سيتم تركيب اللوحة الشمسية على السطح في السيناريوهات المدنية العامة. المساحة الموجودة على السطح ليست محدودة للغاية، لذا فإن نشر الألواح الشمسية بأكبر حجم ممكن مفيد لتجميع الطاقة الشمسية. من السهل تثبيت اللوحة الشمسية ذات المساحة الكبيرة على السطح، وتكون مقاومة الرياح قوية عندما يتم تثبيتها بشكل جيد.
لكن سيناريو موقع الكاميرا التي تعمل بالطاقة الشمسية مختلف تمامًا. الطاقة الإجمالية لموقع الكاميرا التي تعمل بالطاقة الشمسية ليست كبيرة، ولكن لا يزال يتعين علينا تكوين اللوحة الشمسية بأكبر قدر ممكن من الكفاءة. السبب الرئيسي هو أن تركيب الألواح الشمسية يحتاج إلى مراعاة عوامل أكثر بكثير من تركيب السقف في السيناريوهات المدنية العامة.
الصورة أعلاه هي سيناريو نموذجي لتركيب الألواح الشمسية على القطب. ومن المتصور أن مثل هذا السيناريو لا يمكنه دعم الألواح الشمسية ذات الطاقة العالية جدًا. الطاقة الإجمالية لموقع الكاميرا التي تعمل بالطاقة الشمسية ليست كبيرة، ولكن
متطلبات التوفر مرتفعة. ولذلك، فإن نشر الألواح الشمسية ذات الطاقة الأعلى قدر الإمكان يساعد على تحسين توافر النظام. ومع ذلك، نظرًا لأن معظم مواقع الكاميرات التي تعمل بالطاقة الشمسية عبارة عن سيناريوهات مثبتة على عمود، فيجب مراعاة مقاومة الرياح لتكوين اللوحة الشمسية بشكل كامل، مما يجعل من المستحيل تكوين لوحة شمسية كبيرة. يجب حساب التكوين المحدد للألواح الشمسية، والأعمدة السميكة والقوية التي تحتاج إلى تكوين، وفقًا للمنطقة ومستوى الرياح المشترك.
2.1.2 جهاز التحكم بالطاقة الشمسية لموقع CCTV الذي يعمل بالطاقة الشمسية
تتميز وحدة التحكم بالطاقة الشمسية في سيناريو موقع CCTV الذي يعمل بالطاقة الشمسية بخصائص خاصة معينة، ولا يمكن تغطية متطلباتها بواسطة وحدة التحكم بالطاقة الشمسية على المستوى المدني في السوق. عندما نقوم بتصميم جهاز التحكم بالطاقة الشمسية لموقع CCTV الذي يعمل بالطاقة الشمسية، نحتاج إلى إيلاء اهتمام خاص للنقاط التالية:
(1) جهاز التحكم بالطاقة الشمسية MPPT أمر لا بد منه
كما ذكرنا في الفصل أعلاه، لا يمكن أن يكون موقع CCTV الذي يعمل بالطاقة الشمسية كبيرًا جدًا نظرًا لمحدودية مشهد تركيب العمود. لذا، من أجل تحسين كفاءة النظام بشكل عام، من الضروري استخدام وحدة تحكم للطاقة الشمسية MPPT فعالة.
(2) مشكلة الحماية من الصواعق
يجب أن تأخذ وحدة التحكم بالطاقة الشمسية في الاعتبار التصميم المثالي للحماية من الصواعق. يوصى بالحماية من الصواعق بمستوى 20ka.
(3) مشكلة الجهد الناتج لوحدة التحكم بالطاقة الشمسية
يختلف مشهد شبكة CCTV تمامًا عن السيناريو المدني العام. معظم أجهزة التحميل في السيناريوهات المدنية العامة هي مدخلات تيار متردد. ومع ذلك، في سيناريو شبكة CCTV، لا نحتاج بالضرورة إلى استخدام حمل التيار المتردد. على سبيل المثال، هناك خيارات DC48V وغيرها من خيارات جهد التيار المستمر. علاوة على ذلك، تتطلب طرق إمداد الطاقة لـ POE/POE+/POE++ إدخال DC48V. حتى إذا كان مفتاح POE الذي تختاره يدعم إدخال التيار المتردد، فإن الجوهر هو تحويل التيار المتردد إلى DC48V لآلية إمداد الطاقة POE. تُستخدم تقنية POE على نطاق واسع في شبكة CCTV. لذلك، نعتقد أنه في سيناريو شبكة CCTV، من الأنسب استخدام DC48V باعتباره الجهد الأرضي الرئيسي.
عندما نختار جهاز التحكم بالطاقة الشمسية DC48V، ستجد أنه من الصعب العثور على المنتجات الصناعية المصغرة في السوق. في جميع وحدات التحكم بالطاقة الشمسية المتوفرة في السوق، تم تصميم معظمها للسيناريوهات المدنية. سيناريوهات الطاقة المنخفضة مثل مستوى 500 واط هي بشكل عام DC12V، DC24V. إن وحدة التحكم بالطاقة الشمسية ذات خرج DC48V تكون بشكل عام أكثر من 2000 واط. بالطبع تعتمد معظم وحدات التحكم بالطاقة الشمسية على مخرجات التيار المتردد.
لذلك، ليس من السهل العثور على وحدة تحكم بالطاقة الشمسية مناسبة لسيناريوهات شبكة CCTV، ولهذا السبب قررت Edgeware تطوير وحدة التحكم بالطاقة الشمسية الخاصة بها منذ عدة سنوات.
2.1.3 إدارة البطارية والبطارية لموقع كاميرا CCTV التي تعمل بالطاقة الشمسية
تكون معظم مشاهد كاميرات المراقبة في الهواء الطلق، لذا نوصي بالحذر الشديد عند اختيار البطارية. نوصي باختيار بطاريات الليثيوم أولاً. بسبب صغر حجم ووزن بطاريات الليثيوم، تكون كثافة الطاقة عالية. الشيء الأكثر أهمية هو أن درجة حرارة العمل مرتفعة، ودرجة حرارة العمل لبطارية VRLA العامة هي 25 درجة مئوية. في السيناريوهات الخارجية، يمكن أن تتجاوز درجة الحرارة داخل خزانة الطاقة الخارجية درجة الحرارة هذه بسهولة. وبدون الخوض في التفاصيل هنا، يمكنك الرجوع إلى مقالاتنا السابقة:
كيفية حساب الألواح الشمسية والبطارية لنظام الدوائر التلفزيونية المغلقة 3.1 اختر نوع البطارية بعناية
الأهم من اختيار نوع البطارية هو إدارة البطارية. نحن نعلم أنه عندما يتم نشر موقع CCTV الذي يعمل بالطاقة الشمسية بالكامل في منطقة نائية خارجية، فإن استكشاف الأخطاء وإصلاحها في الموقع يكون مكلفًا للغاية. ولذلك، فإن إدارة البطارية عن بعد أمر ضروري للغاية. عندما تكون هناك بطارية بحاجة إلى الاستبدال في نهاية عمرها الافتراضي، يمكننا معرفة ذلك في مركز الصيانة، بحيث لا تكون هناك حاجة لزيارة المحطة عدة مرات للصيانة.
كيفية تكوين عتبة رقم دورة حياة البطارية
نظام مروحة خزانة الاتصالات الخارجية الذي يتم التحكم فيه بواسطة برنامج المراقبة عن بعد
وظيفة برنامج المراقبة عن بعد - كيفية تكوين عتبة وقت استخدام البطارية
وظيفة برنامج المراقبة عن بعد - كيفية تكوين عتبة عمر البطارية
2.1.4 الاستعداد للتحدي البيئي
يواجه موقع كاميرا CCTV التي تعمل بالطاقة الشمسية أيضًا تحديات كبيرة من البيئة. لأنه عندما يحتاج موقع كاميرات المراقبة إلى توفير الطاقة المعتمدة على الطاقة الشمسية، فغالبًا ما تكون هذه المواقع في مناطق نائية، والتي تواجه حتماً بيئات خاصة مثل الغابة والجبال والصحاري وشاطئ البحر. وهذا يتطلب اهتمامنا الخاص. يبني موقع كاميرا CCTV العامة التي تعمل بالطاقة الشمسية نظامًا شمسيًا خارجيًا يعتمد على الخزانة الخارجية IP55، ويستخدم الفولاذ المجلفن كمادة أساسية للخزانة الخارجية، الأمر الذي سيؤدي في الواقع إلى سلسلة من المشاكل:
(1) منطقة الغابة
المشكلة الرئيسية في منطقة الغابة هي البعد وعدم إمكانية الوصول إليها، مما يجعل الصيانة أكثر صعوبة. الرطوبة العامة في منطقة الغابة مرتفعة، خاصة في موسم الأمطار، تصل نسبة الرطوبة إلى 90% أو أكثر. بسبب البيئة الجيدة في منطقة الغابة، يوجد العديد من الحشرات والحيوانات. إذا كان حل الطاقة الخارجية يعتمد على الخزانة الخارجية IP55، فهناك احتمال معين لغزو الحشرات والحيوانات.
(2) المنطقة الصحراوية
كما أن هناك العديد من المناطق الصحراوية في العالم، وتتوزع هذه المناطق الصحراوية على نطاق واسع في الدول النامية. أكبر مشكلة في المناطق الصحراوية هي الأضرار التي لحقت بحلول الطاقة الخارجية بسبب الرمال. عادة ما تكون هذه المناطق مليئة بالرمال والغبار، وإذا حدثت عاصفة رملية ستتفاقم المشكلة. أكبر مشكلة في الخزانة الخارجية IP55 هي أنها ليست نظامًا مغلقًا تمامًا، لذلك يمكن للرمل والغبار الدخول بسهولة إلى نظام الطاقة الخارجي والتأثير على استقرار النظام.
(3) بالقرب من البحر
أكبر مشكلة في المنطقة الساحلية هي مزيج الرطوبة العالية والهواء المالح، مما قد يتسبب في صدأ المعدن بسرعة. يمكن أن يسبب هذا الصدأ تحديات كبيرة لطول عمر المعدات واستقرارها
يمكنك الرجوع إلى مقالتنا لمزيد من المعلومات:
المشكلة النموذجية لحلول الطاقة الخارجية بناءً على الخزانة الخارجية IP55
يقع موقع Edgeweare لكاميرات CCTV التي تعمل بالطاقة الشمسية في مستوى IP65، ويشتمل على حاوية خارجية.