So berechnen Sie USV und Batterie für CCTV-System
Richard Wang 21. Mai 2022
1. Typisches CCTV-Kamera-Szenario
Edgeware wird oft von Kunden gefragt: Wie berechnet man die USV und die Batterie für ein CCTV-System? In Bezug auf diese häufig gestellte Frage wird dieser Artikel diese Frage für Sie beantworten. Wenn es Fehler oder Unklarheiten gibt, korrigieren Sie mich natürlich bitte.
Das obige Bild ist unser übliches CCTV-Kamera-Szenario. Was Ihnen begegnet, kann sich geringfügig von diesem Szenario unterscheiden, das spielt keine Rolle, Sie müssen es nur an Ihr Szenario anpassen. Um die Aufgabe der Berechnung von USV und Batterie durchzuführen, ist es wichtig, zunächst das aktive Gerät und das passive Gerät im gesamten System auszuwählen.
Unter einem aktiven Gerät versteht man einfach ein Gerät, das Strom verbraucht. Zum Beispiel Kamera, POE-Switch. Beachten Sie, dass das Stromversorgungssystem selbst einen gewissen Leistungsverlust aufweist.
Unter einem passiven Gerät verstehen wir ein Gerät, das keinen Strom verbraucht. Wie zum Beispiel Faserplatten.
Wenn wir alle aktiven Geräte identifiziert haben, listen Sie zunächst eine Tabelle wie folgt auf:
Tabelle 1 – Maximale Leistung des aktiven Geräts
Menge (STK) | Maximale Nennleistung der Einheit (W) | Maximale Gesamtnennleistung (W) | |
Kugel Kamera | 1 | ? | ? |
PTZ Kamera | 1 | ? | ? |
POE-Schalter | 1 | ? | ? |
UPS-Eigenverbrauch | 1 | ? | ? |
Gesamtnennleistung | |||
2. Schritt 1 Ermitteln Sie die maximale Leistung des aktiven Geräts
2.1 Maximale Kameraleistung
Verschiedene aktive Geräte haben unterschiedliche maximale Leistungen, die in den Katalogen verschiedener Geräte abgefragt werden können.
Dies ist der Leistungsparameter einer typischen Kamera. Wir können sehen, dass diese Kamera bei Verwendung von Hi-POE maximal 50 W und bei Verwendung einer Heizung maximal 10 W benötigt.
Durch die Kataloge verschiedener Geräte können wir die Parameter dieser maximalen Leistung finden.
2.2 Maximale Nennleistung des POE-Switches
Bei POE-Switches sind die Parameterbezeichnungen verschiedener Hersteller unterschiedlich. Wir müssen darauf achten, dass der maximale Stromverbrauch des POE-Switches selbst im Standby- und Betriebszustand den POE-bereitstellenden Teil nicht einschließt. Da der POE selbst die Kamera mit Strom versorgt, wurde der Stromverbrauch, den sie verbraucht, im vorherigen Kapitel berechnet.
Es ist jedoch zu beachten, dass verschiedene Hersteller die maximale Leistung des POE-Switches unterschiedlich angeben. Das obige Bild zeigt eine typische Situation, in der der Standby- und Betriebsstromverbrauch des PoE-Switches selbst nicht klar gekennzeichnet ist. Aber basierend auf ihrer Identität können wir spekulieren:
Standby <5 W, Volllast <120 W
120 W bedeutet, dass das POE+-System maximal 120 W bereitstellen kann. Für einen Switch dieser Stufe schätzen wir den maximalen Stromverbrauch grundsätzlich auf ca. 8W im Standby und Betrieb. Dies gilt natürlich nur für den Fall, dass diese Nummer im Katalog nicht deutlich vermerkt ist. Wenn die Hersteller von POE-Switches jedoch klar gekennzeichnet sind, ist es besser, ihre Daten so weit wie möglich zu nutzen.
2.3 Eigenverbrauch des Stromversorgungssystems
Bitte beachten Sie, dass die USV im tatsächlichen Betrieb nicht 100 % effizient sein kann. Insbesondere wenn die USV über eine AC-DC-, DC-AC-Umwandlung verfügt, kommt es zu einem Effizienzverlust. Der Großteil der verlorenen Energie wird in Wärme umgewandelt. Dieser Teil ist der von der USV selbst verbrauchte Strom. Dieser Parameter ist bei verschiedenen USVs sehr unterschiedlich. Zuverlässige USV-Hersteller stellen entsprechende Parameter bereit. Geht man davon aus, dass der von einem USV-Hersteller angegebene Effizienzparameter 98 % beträgt, ergibt sich ein Leistungsverlust von 2 %. Unter der Annahme, dass die maximale Nennleistung der USV 500 W beträgt, können wir einfach Folgendes berücksichtigen:
Eigenverbrauchsleistung des Stromversorgungssystems = Maximale USV-Nennleistung * (1-USV-Effizienz)
Wenn die maximale Nennleistung der USV 500 W beträgt, beträgt der Wirkungsgrad der USV 98 %.
Eigenverbrauchsleistung des Stromversorgungssystems = 500 W*(1-98 %) = 10 W
Beachten Sie, dass diese Berechnung nicht vollständig wissenschaftlich ist. Unsere Aufgabe besteht jedoch darin, klarzustellen, wie USV und Batterie für ein CCTV-System berechnet werden. Deshalb haben wir viele Vereinfachungen vorgenommen.
2.4 Füllen Sie die maximale Leistung des aktiven Geräts aus
Basierend auf den oben genannten Methoden können wir die maximale Leistung der Kamera, des POE-Switches oder anderer aktiver Geräte ermitteln. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die maximale Leistung jedes Geräts in unserem Szenario wie folgt beträgt:
Maximale Leistung der Bullet-Kamera = 15.4 W
Maximale Leistung der PTZ-Kamera = 30 W
PoE-Switch (Eigenstromverbrauch) = 8 W
USV-Eigenverbrauch = 10 W
Dann können wir unsere Tabelle bekommen:
Tabelle 2 – Maximale Leistung des aktiven Geräts (gefüllt)
Menge (STK） | Maximale Nennleistung der Einheit (W) | Maximale Gesamtnennleistung (W) | |
Kugel Kamera | 1 | 15.4W | 15.4W |
PTZ Kamera | 1 | 30W | 30W |
POE-Schalter | 1 | 8W | 8W |
UPS-Eigenverbrauch | 1 | 10W | 10W |
Gesamtnennleistung | 63.4W | ||
Dann haben wir laut Berechnung schließlich herausgefunden, dass der maximale Stromverbrauch des gesamten Systems 63.4 W beträgt. Diese Daten sind für uns von entscheidender Bedeutung, um h zu verstehenSo berechnen Sie die USV und die Batterie für das CCTV-System
3. Schritt 2: Wählen Sie die USV, die zu Ihrem Szenario passt
3.1 USV-Kapazität
Gemäß der Berechnung im vorherigen Kapitel haben wir erfahren, dass der maximale Stromverbrauch des Systems 63.4 W beträgt. Da CCTV-Systeme viele Jahre lang im Freien betrieben werden, sind Systemzuverlässigkeit und -stabilität wichtig. Dann sollte die USV-Kapazität unseres Systems etwas größer sein als der maximale Stromverbrauch des Systems. Dieser Erfahrungswert variiert von Fall zu Fall. Edgeware empfiehlt unseren Kunden, 30 % zusätzliche Kapazität in Betracht zu ziehen und die USV nicht zu oft zu Spitzenzeiten laufen zu lassen. Andererseits sollten Sie für eine umfassende Entscheidung auch die am Markt verfügbare USV-Kapazität berücksichtigen.
Dann empfehlen wir entsprechend unserer maximalen Systemlast von 63.4 W den Einsatz einer 100-W-USV.
100 W-63.4 W = 36.6 W
Wir verfügen über eine redundante Kapazität von 36.6 W. Erstens können wir die Zuverlässigkeit des Systems garantieren. Zweitens: Sollte es in der Zukunft zu einer Erweiterung kommen, haben wir noch Spielraum.
3.1 Ignorieren Sie nicht den Ladestrom der USV-Batterie
Ignorieren Sie nicht den Ladestrom der USV, insbesondere wenn Ihr CCTV-System in einigen Gegenden gebaut wird, in denen die Netzstromversorgung instabil ist. Der Ladestrom ist entsprechend höher und die Batterie kann so schnell wie möglich vollständig aufgeladen werden. Dadurch ist alles darauf vorbereitet, dass das System beim nächsten Netzausfall lange laufen kann. Stellen Sie sich vor, wenn der Ladestrom Ihres USV-Systems zu niedrig ist, ist Ihre Batterie nach einem längeren Netzausfall möglicherweise fast erschöpft, aber Ihr System braucht zu lange, um die Batterie vollständig aufzuladen. Der nächste Stromausfall erfolgt, bevor Ihr Akku vollständig aufgeladen ist. Dies wirkt sich stark auf die Verfügbarkeit des Systems aus.
Was den Ladestrom betrifft, werden wir ihn im Kapitel zur Berechnung der Batteriekapazität beschreiben.
Bisher haben wir den USV-Teil der Berechnung von USVs und Batterien für CCTV-Systeme gelöst.
4. Schritt 3: Berechnung der Batteriekapazität
4.1 Prinzip der Batteriekapazität – Wh, kWh und Ah
Nun zum letzten Schritt der Berechnung der USV und der Batterie für das CCTV-System – der Berechnung der Batteriekapazität. Zunächst müssen wir wissen, dass der Wert zur Angabe elektrischer Energie Wh (Wattstunde) und kWh (Kilowattstunde) ist. kWh ist eine übliche Einheit, die Sie für Ihre Stromrechnung zu Hause bezahlen.
1000Wh=1kWh
Aber wir sehen oft Ah auf der Batteriekapazitätsbezeichnung, was etwas verwirrend ist. Ah bedeutet Amperestunden. Es gibt an, wie viele Ampere die Batterie in einer Stunde liefern kann. 20AH bedeutet also 1 Stunde bei 20A oder 10 Stunden bei 2A.
Beachten Sie, dass die Spannung bei der Berechnung der Batterieladung berücksichtigt wird. Es gibt beispielsweise eine 12V100Ah-Batterie, deren Leistung wie folgt berechnet wird:
Batteriespannung * Batterieamperestunden = 12 V * 100 Ah = 1200 Wh = 1.2 kWh
Angenommen, wir haben eine 48V100AH-Batterie, deren Leistung wird wie folgt berechnet:
Batteriespannung*Batterie-Amperestunden =48V*100Ah=4800Wh=4.8kWh
Sie können feststellen, dass die gleiche Batterie 100 Ah hat, die Spannung unterschiedlich ist und die Leistung unterschiedlich ist. Wenn Sie unterschiedliche USV-Systeme verwenden, sind die Spannungen der von Ihnen konfigurierten Batteriepakete entsprechend den unterschiedlichen Spannungskonfigurationen der von der USV benötigten Batterien unterschiedlich, aber die Gesamtformel zur Berechnung der Leistung stimmt mit Folgendem überein:
Batteriespannung * Batterieamperestunden = Batteriestrommenge
Achten Sie bei der Konfiguration des Akkupacks auf die Konfiguration entsprechend der vom Hersteller geforderten Akkuspannung.
4.2 Berechnung der Batteriekonfiguration
Im Folgenden erfahren Sie abschließend, wie Sie die USV und die Batterie für ein CCTV-System berechnen. Der letzte Schritt zum Verständnis. Wenn wir die Batterie konfigurieren, müssen wir zunächst die erwartete Systemautonomiezeit klären. Die Systemautonomiezeit im CCTV-Systemszenario bezieht sich darauf, wie viele Stunden das System mit der Batterie betrieben werden kann, wenn der Netzstrom ausgeschaltet ist. Dieser Wert muss entsprechend der tatsächlichen Situation des Szenarios festgelegt werden. Wenn Sie den Wert zu groß einstellen, wird möglicherweise zu viel Investitionsaufwand in die Batterie gesteckt. Wenn die Einstellung zu klein ist, kann dies Auswirkungen auf die Verfügbarkeit des Systems haben.
In allgemeinen Bereichen wird sie auf 1–4 Stunden eingestellt. Für besondere Bereiche sind besondere Überlegungen erforderlich. Stellen wir in unserem Fall beispielsweise 2 Stunden ein:
(1) Berechnen Sie zunächst die von der Batterie benötigte Leistung
Gemäß Tabelle 2 – Maximale Leistung des aktiven Geräts (ausgefüllt) sind wir zu dem Schluss gekommen, dass die maximale Leistung des Systems 63.4 W beträgt. Wenn wir 63.4 Stunden lang einen Betrieb mit 2 W aufrechterhalten müssen, ist die benötigte Leistung wie folgt:
Maximale Systemleistung (Watt) * Zeit (Stunde) = 63.4 W * 2 Stunden = 126.8 Wh = 0.1268 kWh
Beachten Sie, dass es in vielen Fällen nicht notwendig ist, nach der maximalen Leistung zu rechnen, sondern nach 60-70 % berechnet werden kann, da kein Gerät immer mit maximaler Leistung läuft. In diesem Artikel wird die maximale Systemleistung zur Berechnung und Erläuterung verwendet.
(2) Berechnen Sie die Amperestunden, die mit Batterien konfiguriert werden müssen
Wie wir in Abschnitt 3.1 erwähnt haben, hängen Amperestunden von der Spannung ab. Wir müssen die Spannung der USV klären. Unter der Annahme, dass die Batteriespannung unserer USV 12 V beträgt, können wir die Amperestunden der Batterie wie folgt berechnen:
Benötigte Strommenge/USV-Batteriespannung = 126.8 Wh/12 V = 10.57 Ah
(3) Achten Sie besonders darauf, 20 % mehr Batteriekapazität als die erforderliche Batteriekapazität zu reservieren, um eine Tiefentladung zu vermeiden
Wir haben berechnet, dass eine 12V10.57AH-Batterie erforderlich ist, dies ist jedoch nicht der endgültige Wert. Um eine Tiefentladung des Akkus zu vermeiden und die Lebensdauer des Akkus so weit wie möglich zu verlängern, werden wir generell 20 % mehr Kapazität konfigurieren.
Benötigte Amperestunde*1.2=10.57 Ah*1.2=12.684 Ah
Bisher sind wir zu dem Schluss gekommen, dass wir eine 12-V-12.684-Ah-Batterie benötigen.
4.3 Akkuladezeit
Hier haben wir berechnet, dass die USV 100 W und die Batterie 12 V 12.684 Ah benötigt. Es muss jedoch noch einmal überprüft werden, wie hoch der Ladestrom der USV ist. Ist der Ladestrom zu gering, dauert es zu lange, bis der Akku vollständig geladen ist. In einigen Gebieten, in denen die Stromversorgung nicht sehr stabil ist, kann es gefährlich sein.
Unter der Annahme, dass unsere aktuelle 100-W-USV einen Ladestrom von 4 A hat und die Ladespannung 12 V beträgt, kann die Ladeleistung wie folgt ermittelt werden:
Ladestrom (A) * Ladespannung (V) = 48 W
Es ist bekannt, dass wir eine 12-V-12.684-Ah-Batterie konfigurieren. Die Batterieleistung ist gleich:
12V*12.684Ah=152.208Wh=0.152208kWh
Nehmen wir dann an, wir müssten wissen, wie lange die USV braucht, um die Batteriezeit T(c) vollständig aufzuladen.
T(c) = 152.208Wh/48W=3.171 Stunden
T(c) muss entsprechend der tatsächlichen Situation in Ihrem Land beurteilt werden.
5. Zusammenfassung
Menge (STK） | Maximale Nennleistung der Einheit (W) | Maximale Gesamtnennleistung (W) | |
Kugel Kamera | 1 | 15.4W | 15.4W |
PTZ Kamera | 1 | 30W | 30W |
POE-Schalter | 1 | 8W | 8W |
UPS-Eigenverbrauch | 1 | 10W | 10W |
Gesamtnennleistung | 63.4W | ||
Bisher beträgt die Gesamtlastleistung nach unserem angenommenen Wert 63.4 W und es ist eine 100-W-USV erforderlich. Unter der Annahme, dass die Batteriespannung der USV 12 V beträgt, benötigen wir eine Batterie mit 12 V und 12.684 Ah. Zu diesem Zeitpunkt können wir Produkte auswählen, die unseren Berechnungen nahe kommen und gemäß unseren festgelegten Werten auf dem Markt verfügbar sind.
Beachten Sie, dass die oben genannten Berechnungsmethoden nur zur vereinfachten Berechnung technischer Anwendungen dienen und hoffen, Ihnen bei der Lösung der Probleme zu helfen, die bei täglichen technischen Anwendungen häufig auftreten:
Wie berechnet man die USV und die Batterie für ein CCTV-System?