Cómo crear una red de CCTV con energía solar
Richard Wang 31 de mayo/2022
Prefacio
Edgeware ha diseñado muchos tipos diferentes de redes de CCTV alimentadas por energía solar. Este artículo resumirá la experiencia de los casos de proyectos de Edgeware y analizará cómo crear una red de CCTV alimentada por energía solar desde los aspectos de la cámara de CCTV, la red de retorno, la operación y el mantenimiento.
1.¿Por qué necesitamos una red de CCTV con energía solar?
La red de CCTV suele desplegarse en algunas zonas remotas, o en algunas zonas sin fibra óptica y sin energía eléctrica. En estas zonas, si la red de fibra óptica y la red eléctrica deben establecerse desde cero, es concebible que el coste y el tiempo de entrega de todo el proyecto sean un gran problema. Por lo tanto, hay que utilizar la energía solar como fuente principal de energía, y la tecnología inalámbrica como base para el backhaul de la red para construir toda la red de CCTV. A diferencia de algunos escenarios civiles de energía solar, la red de CCTV tiene altos requisitos de fiabilidad y disponibilidad del sistema. Por lo tanto, a la hora de diseñar su sistema solar y la red de retroceso basada en tecnología inalámbrica, hay que tener en cuenta varios aspectos del diseño.
Edgeware tuvo una vez un proyecto en América Latina donde no había electricidad ni fibra óptica. Teníamos dos planes, el primero era utilizar una red de CCTV con energía solar y tecnología LTE Small Cell. El segundo consistía en desplegar fibra óptica y energía eléctrica con tecnología GPON como núcleo. Basándose en la comparación del coste total y el tiempo de construcción de cada proyecto local, Edgeware extrae los siguientes datos comparativos:
Los datos anteriores son una comparación de los plazos de entrega de nuestros proyectos en América Latina. Hay que tener en cuenta que estos plazos de entrega varían según la región y el proyecto. En esta región, los mayores problemas que encontramos con la fibra GPON y la forma de construir la red eléctrica son los siguientes:
(1) La construcción local de la red de fibra implica factores como la autorización del emplazamiento y la autorización de la construcción, y el tiempo de aprobación es largo.
(2) El periodo de construcción de la obra civil de la red de fibra óptica es largo, y el periodo de construcción de los equipos de construcción en las diferentes regiones variará mucho. Es difícil para una empresa internacional identificar las condiciones locales específicas.
(3) La construcción de la red eléctrica suele implicar aprobaciones administrativas y del gobierno local, y estos ciclos pueden ser largos o cortos. Edgeware se ha encontrado con ciclos de aprobación de dos años. Por lo tanto, el ciclo de esta parte de la entrega no suele basarse en los factores del diseño del proyecto y del propio proveedor.
Dado que estos factores son incontrolables, la velocidad de entrega de la energía solar más la célula pequeña LTE se acelera enormemente.
Fuente: Datos del proyecto Edgeware para la región de América Latina
Como puede verse en la figura anterior, desde la perspectiva de la inversión CAPEX, hay una gran diferencia entre el despliegue de LTE Small Cell y el de GPON Fiber. De hecho, la razón principal no es el CAPEX de los equipos, sino el factor de la obra civil.
(1) La obra civil en cada país tiene diferentes circunstancias específicas. Aunque los costes de la mano de obra son bajos en algunos países en desarrollo, el coste global es difícil de predecir debido a la capacidad del equipo de construcción. En los países desarrollados, los costes de la mano de obra son prohibitivos.
(2) El largo ciclo de despliegue de la fibra GPON ha provocado directamente un aumento exponencial de la gestión global del proyecto y otros gastos.
Fuente: Datos del proyecto Edgeware para la región de América Latina
La imagen de arriba es una comparación entre la construcción de toda la red basada en la energía solar y la instalación de energía ultility desde cero. Por favor, tenga en cuenta que para la red de CCTV, su demanda de potencia no suele ser grande, principalmente a nivel de 30W-300W. En este nivel de potencia, la inversión en energía solar no es realmente grande. En consecuencia, si se quiere construir la red eléctrica a partir de cero, implicará todos los aspectos del problema. Porque en la mayoría de los países, la red eléctrica está relacionada con la aprobación administrativa del gobierno y el plan de desarrollo de la compañía eléctrica. El ejecutor del proyecto tendrá que enfrentarse a los siguientes problemas:
(1) La planificación y el diseño de la red eléctrica por parte del gobierno no pueden ser decididos por una empresa privada. Si es necesario que el gobierno construya la red eléctrica desde cero, el tiempo y otros costes ocultos que conlleva son factores de riesgo del proyecto.
(2) Debido al monopolio natural y a las características administrativas de las empresas de la red eléctrica, el tiempo de despliegue real de la red eléctrica es muy largo.
(3) Antes de que finalice la construcción y entrega de la red eléctrica, no se considera que toda la red de CCTV esté terminada, y no se puede obtener el ATP del cliente, ni recuperar el pago. Y esta larga espera no es causada por el propietario del proyecto de la red de CCTV.
Por ello, Edeware recomienda a los propietarios de proyectos de CCTV que eviten esta opción, que conducirá directamente al fracaso del proyecto en la mayoría de los países.
En resumen, en zonas sin fibra ni red eléctrica, la solución de red de CCTV alimentada por energía solar con célula pequeña LTE es más adecuada en términos de CAPEX y tiempo de entrega.
2.Solar Powered CCTV Camera Site
2.1 Arquitectura general del emplazamiento de la cámara de CCTV alimentada por energía solar
La red de CCTV alimentada por energía solar es un escenario aparentemente sencillo pero complejo. Parece sencillo porque su carga global está entre 30W-300W. La mayoría está por debajo de los 100W. Si la potencia es pequeña, la capacidad de la configuración global no será muy grande. Pero es un poco más complicado. Por lo general, los proyectos de redes de CCTV a gran escala suelen ser instituciones gubernamentales y de otro tipo, que tienen altos requisitos de fiabilidad. Por lo tanto, debemos considerar y mejorar el diseño general desde todos los aspectos.
La imagen anterior es una arquitectura típica de nuestro despliegue general del sitio de cámaras de CCTV. Generalmente se divide en los siguientes sistemas:
(1) Controlador solar
(2) Gestión de la batería y de las pilas
(3) Supresor de sobretensiones
(4) Rompedor
(5) Medio ambiente
(6) Interruptor PoE
(7) Panel solar
(8) Backhaul 4G
Tras el resumen de los proyectos perennes de Edgeware, hay muchos puntos a los que debemos prestar atención y optimizar. Estas experiencias son también la base teórica de Edgeware para diseñar nuestro sistema.
2.1 Controlador solar y panel solar para el emplazamiento de la cámara de CCTV con energía solar
2.1.1 Configuración del panel solar de la cámara de CCTV con energía solar
Los escenarios de la red de CCTV son muy diferentes de los escenarios civiles en general. Los escenarios civiles suelen tener suficiente espacio para colocar los paneles solares. Como se muestra en la imagen siguiente, puedo ver que el panel solar se instalará en el tejado en los escenarios civiles generales. El espacio en el tejado no es demasiado limitado, por lo que extender los paneles solares lo máximo posible es beneficioso para la captación de energía solar. El panel solar de gran superficie es más fácil de fijar en el tejado, y la resistencia al viento es fuerte cuando se fija bien.
Sin embargo, el escenario del emplazamiento de la cámara con energía solar es muy diferente. La potencia total del emplazamiento de la cámara con energía solar no es grande, pero aun así tenemos que configurar el panel solar de la forma más eficiente posible. La razón principal es que el montaje del panel solar en un poste debe tener en cuenta muchos más factores que el montaje en el tejado en los escenarios civiles generales.
La imagen de arriba es un escenario típico de montaje de paneles solares en un poste. Es concebible que dicho escenario no pueda soportar paneles solares de muy alta potencia. La potencia total del emplazamiento de la cámara con energía solar no es grande, pero
Los requisitos de disponibilidad son elevados. Por lo tanto, desplegar paneles solares de mayor potencia en la medida de lo posible ayuda a mejorar la disponibilidad del sistema. Sin embargo, dado que la mayoría de los emplazamientos de cámaras alimentadas por energía solar se montan en postes, es necesario tener en cuenta la resistencia al viento de la configuración de los paneles solares, lo que hace imposible configurar un panel solar de gran tamaño. La configuración específica de los paneles solares, los postes gruesos y resistentes que deben configurarse, debe calcularse en función de la región y del nivel de viento común.
2.1.2 Controlador solar para el sitio de CCTV con energía solar
El controlador solar en el escenario del sitio de CCTV alimentado por energía solar tiene ciertas características especiales, y sus requisitos no pueden ser cubiertos por el controlador solar de nivel civil en el mercado. Cuando diseñamos el controlador solar para el sitio de CCTV alimentado por energía solar, tenemos que prestar especial atención a los siguientes puntos:
(1) El regulador solar MPPT es imprescindible
Como hemos mencionado en el capítulo anterior, el sitio de CCTV alimentado por energía solar no puede ser demasiado grande debido a la limitación de la escena de montaje en poste. Así que para mejorar la eficiencia del sistema global, es necesario utilizar un controlador solar MPPT eficiente.
(2) Problema de protección contra el rayo
El regulador solar debe tener en cuenta el diseño perfecto de la protección contra rayos. Se recomienda una protección contra rayos de nivel 20ka.
(3) Problema de tensión de salida del regulador solar
El escenario de la red de CCTV es completamente diferente del escenario civil general. La mayoría de los dispositivos de carga en los escenarios civiles generales son de entrada de CA. Sin embargo, en el escenario de la red de CCTV no tenemos que utilizar necesariamente la carga de CA. Por ejemplo, existen opciones de voltaje DC48V y otras DC. Además, los métodos de alimentación de POE/POE+/POE++ requieren todos ellos la entrada de DC48V. Incluso si el conmutador POE que elija admite la entrada de CA, la esencia es convertir la CA en DC48V para el mecanismo de suministro de energía POE. La tecnología POE se utiliza ampliamente en la red de CCTV. Por lo tanto, creemos que en el escenario de la red CCTV, lo más apropiado es utilizar DC48V como la tensión principal de tierra.
Cuando vayamos a elegir el controlador solar DC48V, encontrará que los productos miniaturizados y de grado industrial son difíciles de encontrar en el mercado. A través de los diversos controladores solares en el mercado, la mayoría de ellos están diseñados para escenarios civiles. Los escenarios de baja potencia como el nivel de 500W son generalmente DC12V, DC24V. El controlador solar con salida DC48V es generalmente más de 2000W. Por supuesto, la mayoría de los controladores solares se basan en la salida de CA.
Por lo tanto, no es fácil encontrar un controlador solar adecuado para los escenarios de la red de CCTV, por lo que Edgeware decidió desarrollar su propio controlador solar hace muchos años.
2.1.3 Gestión de la batería y del sitio de la cámara de CCTV con energía solar
La mayoría de las escenas de CCTV son en exteriores, por lo que recomendamos ser muy cuidadosos con la selección de las baterías. Recomendamos elegir primero las baterías de litio. Debido al pequeño tamaño y peso de las baterías de litio, la densidad de energía es alta. Lo más importante es que la temperatura de trabajo es alta, y la temperatura de trabajo de la batería VRLA general es de 25 ℃. En escenarios al aire libre, la temperatura dentro del gabinete de energía al aire libre puede superar fácilmente esta temperatura. Sin entrar en detalles aquí, puede consultar nuestros artículos anteriores:
Cómo calcular el panel solar y la batería para el sistema de CCTV 3.1 Elija cuidadosamente el tipo de batería
Más importante que la selección del tipo de batería es la gestión de la misma. Sabemos que cuando todo el sitio de CCTV alimentado por energía solar se despliega en una zona exterior remota, la resolución de problemas in situ es muy costosa. Por lo tanto, la gestión remota de la batería es muy necesaria. Cuando hay una batería que necesita ser reemplazada al final de su vida útil, podemos saberlo en el NoC, de modo que no hay necesidad de múltiples visitas a la estación para su mantenimiento.
Cómo configurar el umbral del número de ciclo de vida de la batería
Sistema de ventilación de armarios de telecomunicaciones en exteriores controlado por un software de supervisión remota
Función del software de monitorización remota - Cómo configurar el umbral de tiempo de uso de la batería
Función del software de monitorización remota - Cómo configurar el umbral de duración de la batería
2.1.4 Preparación para el desafío medioambiental
Los emplazamientos de cámaras de CCTV alimentados con energía solar también se enfrentan a grandes desafíos por parte del medio ambiente. Porque cuando un emplazamiento de cámaras de CCTV necesita suministrar energía basada en la energía solar, estos emplazamientos suelen estar en zonas remotas, que inevitablemente se encuentran con entornos especiales como la selva, las montañas, los desiertos y la costa. Esto requiere nuestra especial atención. En general, los emplazamientos de cámaras de CCTV alimentados por energía solar construyen sistemas solares para exteriores basados en armarios para exteriores IP55, y utilizan acero galvanizado como material básico de los armarios para exteriores, lo que en realidad traerá una serie de problemas:
(1) Área de la selva
El principal problema de la zona de la selva es su lejanía e inaccesibilidad, lo que dificulta el mantenimiento. La humedad general en la zona de la selva es alta, especialmente en la temporada de lluvias, la humedad será de hasta el 90% o más. Debido a la buena ecología de la zona de la selva, hay muchos insectos y animales. Si la solución de energía al aire libre se basa en el gabinete al aire libre IP55, hay una cierta probabilidad de que los insectos y los animales invadan.
(2) Zona del desierto
También hay muchas zonas desérticas en el mundo, y estas zonas desérticas están ampliamente distribuidas en los países en desarrollo. El mayor problema en las zonas desérticas es el daño que produce la arena en la solución Outdoor Power. Estas zonas suelen tener mucha arena y polvo, r si hay una tormenta de arena, el problema se agravará. El mayor problema del armario exterior IP55 es que no es un sistema completamente cerrado, por lo que la arena y el polvo pueden entrar fácilmente en el sistema de alimentación exterior y afectar a la estabilidad del sistema.
(3) Cerca del mar
El mayor problema en la zona de la Costa es la combinación de alta humedad y aire salado, que puede hacer que el metal se oxide rápidamente. Este óxido puede causar grandes desafíos a la longevidad y estabilidad del equipo
Puede consultar nuestro artículo para obtener más información:
Problema típico de la solución de alimentación exterior basada en un armario exterior IP55
所以Edgeweare倾向于建议Solar Cámara CCTV alimentada Site的搭建基于一个IP65 level或者以上的outdoor enclosure。