Cómo crear una red CCTV con energía solar
Richard Wang 31/may/2022
Prefacio
Edgeware ha diseñado muchos tipos diferentes de redes CCTV con energía solar. Este artículo resumirá la experiencia de los casos de proyectos de Edgeware y discutirá cómo crear una red CCTV con energía solar desde los aspectos de cámara CCTV, red de retorno, operación y mantenimiento.
1. ¿Por qué necesitamos una red CCTV con energía solar?
La red CCTV a menudo se implementa en algunas áreas remotas o en algunas áreas sin fibra óptica y sin suministro eléctrico. En estas áreas, si la red de fibra óptica y la red eléctrica se van a establecer desde cero, es posible que el costo y el tiempo de entrega de todo el proyecto sean un gran problema. Por lo tanto, se debe utilizar la energía solar como principal fuente de energía y la tecnología inalámbrica como base para el backhaul de la red para construir toda la red CCTV. A diferencia de algunos escenarios civiles de energía solar, la red CCTV tiene altos requisitos en cuanto a confiabilidad y disponibilidad del sistema. Por lo tanto, al diseñar su sistema solar y su red de retorno inalámbrica, se deben considerar varios aspectos del diseño.
Edgeware tuvo una vez un proyecto en América Latina donde no había electricidad ni fibra óptica. Solíamos tener dos planes, el primero era utilizar la red CCTV de energía solar con tecnología LTE Small Cell. El segundo es desplegar fibras ópticas y energía eléctrica con la tecnología GPON como núcleo. Basado en la comparación del costo total y el tiempo de construcción de cada proyecto local, Edgeware realiza la siguiente comparación de datos:
Los datos anteriores son una comparación de los tiempos de entrega de nuestros proyectos en América Latina. Tenga en cuenta que estos plazos de entrega variarán 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 involucra factores como la autorización del sitio y la autorización de construcción, y el tiempo de aprobación es largo.
(2) El período de construcción de la obra civil recién construida de la red de Fibra es largo y el período de construcción de los equipos de construcción en diferentes regiones variará mucho. Es difícil para una empresa internacional identificar las condiciones locales específicas.
(3) La construcción de redes eléctricas a menudo requiere aprobaciones administrativas y del gobierno local, y estos ciclos pueden ser largos o cortos. Edgeware ha encontrado ciclos de aprobación de 2 años. Por lo tanto, el ciclo de esta parte de la entrega a menudo no se basa en los factores del diseño del proyecto y del propio ejecutor.
Debido a que estos factores son incontrolables, la velocidad de entrega de energía solar más LTE Small Cell se acelera enormemente.
Fuente: Datos del proyecto de la región de América Latina de Edgeware
Como se puede ver en la figura anterior, desde la perspectiva de la inversión CAPEX, existe una gran brecha entre el despliegue de LTE Small Cell y GPON Fiber. De hecho, el motivo principal no es el CAPEX de los equipos, sino el factor de Obra Civil.
(1) La Obra Civil en cada país tiene circunstancias específicas diferentes. Aunque los costos laborales son bajos en algunos países en desarrollo, el costo total es difícil de predecir debido a la capacidad del equipo de construcción. En los países desarrollados, los costos laborales son prohibitivamente altos.
(2) El largo ciclo de implementación de GPON Fiber ha llevado directamente a un aumento exponencial en la gestión general del proyecto y otros gastos.
Fuente: Datos del proyecto de la región de América Latina de Edgeware
La imagen de arriba es una comparación entre la construcción de toda la red basada en energía solar y la instalación de energía eléctrica desde cero. Asegúrese de tener en cuenta que para la red CCTV, su demanda de energía a menudo no es grande, principalmente en el nivel de 30W-300W. A este nivel de potencia, la inversión en energía solar en realidad no es grande. En consecuencia, si se quiere construir la red eléctrica desde cero, se involucrarán 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 implementador del proyecto tendrá que enfrentar 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 guiar al gobierno para construir la red eléctrica desde cero, el tiempo y otros costos ocultos involucrados son factores de riesgo del proyecto.
(2) Debido al monopolio natural y las características administrativas de las empresas de redes eléctricas, el tiempo real de despliegue de la red eléctrica es muy largo.
(3) Antes de que se complete la construcción y entrega de la red eléctrica, no se considera que toda la red CCTV esté completa, no se puede obtener el ATP del cliente y no se puede recuperar el pago. Y esta larga espera no se debe al poder del proyecto de la red CCTV.
Por lo tanto, Edeware recomienda que el propietario del proyecto CCTV evite esta opción, lo que conducirá directamente al fracaso del proyecto en la mayoría de los países.
En resumen, en áreas sin fibra ni red eléctrica, la solución de red CCTV alimentada por energía solar con celda pequeña LTE es más adecuada en términos de CAPEX y tiempo de entrega.
2.Sitio de cámaras CCTV con energía solar
2.1 Arquitectura general del sitio de cámaras CCTV con energía solar
La red CCTV con energía solar es un escenario aparentemente simple pero complejo. Parece sencillo porque su carga total está entre 30W-300W. La mayoría de ellos están por debajo de los 100W. Si la potencia es pequeña, la capacidad de la configuración general no será muy grande. Pero es un poco más complicado. Generalmente, los proyectos de redes CCTV a gran escala suelen ser gubernamentales y otras instituciones, que tienen altos requisitos de confiabilidad. Por lo tanto, debemos considerar y mejorar el diseño general desde todos los aspectos.
La imagen de arriba es una arquitectura típica de nuestro despliegue general de sitio de cámaras CCTV. Generalmente dividido en los siguientes sistemas:
(1) Controlador solar
(2) Batería y gestión de baterías
(3) Supresor de sobretensiones
(4) Disyuntor
(5) Medio ambiente
(6) Conmutador PoE
(7) paneles solares
(8) Red de retorno 4G
Después del resumen de los proyectos perennes de Edgeware, hay muchos lugares a los que debemos prestar atención y optimizar. Estas experiencias son también la base teórica para que Edgeware diseñe nuestro sistema.
2.1 Controlador solar y panel solar para el sitio de cámara CCTV con energía solar
2.1.1 Configuración del panel solar del sitio de cámara CCTV con energía solar
Los escenarios de redes CCTV son muy diferentes de los escenarios civiles generales. Los escenarios civiles suelen tener suficiente espacio para colocar paneles solares. Como se muestra en la imagen a continuación, puedo ver que el panel solar se instalará en el techo en escenarios civiles generales. El espacio en el techo no está demasiado limitado, por lo que extender los paneles solares lo más posible es beneficioso para la recolección de energía solar. El panel solar de gran superficie es más fácil de fijar en el techo y la resistencia al viento es fuerte cuando se fija bien.
Sin embargo, el escenario del sitio de cámaras alimentadas por energía solar es muy diferente. La potencia total del sitio de la cámara con energía solar no es grande, pero aún tenemos que configurar el panel solar de la manera más eficiente posible. La razón principal es que el montaje de paneles solares en postes debe considerar muchos más factores que el montaje en techos en escenarios civiles generales.
La imagen de arriba es un escenario típico de panel solar de montaje en poste. Es concebible que un escenario así no pueda soportar paneles solares de muy alta potencia. La potencia total del sitio de cámaras con energía solar no es grande, pero
Los requisitos de disponibilidad son altos. Por tanto, desplegar paneles solares de mayor potencia en la medida de lo posible ayuda a mejorar la disponibilidad del sistema. Sin embargo, debido a que la mayoría de los sitios de cámaras alimentadas por energía solar son escenarios de montaje en postes, es necesario considerar completamente la resistencia al viento de la configuración del panel solar, lo que hace imposible configurar un panel solar grande. La configuración específica de los paneles solares, los postes gruesos y fuertes que deben configurarse, deben calcularse de acuerdo con la región y el nivel de viento común.
2.1.2 Controlador solar para sitio CCTV con energía solar
El controlador solar en el escenario del sitio CCTV con 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 CCTV con energía solar, debemos prestar especial atención a los siguientes puntos:
(1) El controlador solar MPPT es imprescindible
Como mencionamos en el capítulo anterior, el sitio de CCTV con energía solar no puede ser demasiado grande debido a la limitación del lugar de montaje del poste. Entonces, para mejorar la eficiencia del sistema general, es necesario utilizar un controlador solar MPPT eficiente.
(2)Problema de protección contra rayos
El controlador solar debe considerar el diseño perfecto de protección contra rayos. Se recomienda protección contra rayos de nivel 20ka.
(3) Problema de voltaje de salida del controlador solar
El escenario de la red CCTV es completamente diferente del escenario civil general. La mayoría de los dispositivos de carga en escenarios civiles generales tienen entrada de CA. Sin embargo, en el escenario de la red CCTV no necesariamente necesitamos usar la carga de CA. Por ejemplo, existen DC48V y otras opciones de voltaje DC. Además, todos los métodos de suministro de energía de POE/POE+/POE++ requieren una entrada DC48V. Incluso si el conmutador POE que elija admite entrada de CA, la esencia es convertir CA a 48 V CC para el mecanismo de fuente de alimentación POE. La tecnología POE se utiliza ampliamente en la red CCTV. Por lo tanto, creemos que en el escenario de la red CCTV, lo más apropiado es utilizar DC48V como voltaje de tierra principal.
Cuando elijamos el controlador solar DC48V, descubrirá que los productos miniaturizados de grado industrial son difíciles de encontrar en el mercado. Entre los distintos controladores solares que existen en el mercado, la mayoría de ellos están diseñados para escenarios civiles. Los escenarios de bajo consumo, como el nivel de 500 W, son generalmente DC12V, DC24V. El controlador solar con salida DC48V generalmente tiene más de 2000W. Por supuesto, la mayoría de los controladores solares se basan en salida de CA.
Por lo tanto, no es fácil encontrar un controlador solar adecuado para escenarios de redes CCTV, razón por la cual Edgeware decidió desarrollar su propio controlador solar hace muchos años.
2.1.3 Batería y gestión de baterías del sitio de cámaras CCTV con energía solar
La mayoría de escenas de CCTV son al aire libre, por lo que recomendamos tener mucho cuidado con la selección de la batería. Recomendamos elegir primero 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 exterior puede exceder fácilmente esta temperatura. Sin entrar en detalles aquí, puede consultar nuestros artículos anteriores:
Cómo calcular el panel solar y la batería para el sistema CCTV 3.1 Elija cuidadosamente su tipo de batería
Más importante que la selección del tipo de batería es la gestión de la batería. Sabemos que cuando todo el sitio de CCTV con energía solar se implementa en un área remota al aire libre, la resolución de problemas en el sitio es muy costosa. Por tanto, la gestión remota de la batería es muy necesaria. Cuando hay una batería que necesita ser reemplazada al final de su vida, podemos saberlo en el NoC, de modo que no es necesario realizar múltiples visitas a la estación para su mantenimiento.
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2.1.4 Preparación para el desafío ambiental
El sitio de cámaras CCTV con energía solar también enfrenta grandes desafíos ambientales. Porque cuando un sitio de cámara CCTV necesita proporcionar energía basada en energía solar, estos sitios suelen estar en áreas remotas, lo que inevitablemente se encuentra con entornos especiales como selvas, montañas, desiertos y costas. Esto requiere nuestra especial atención. El sitio general de cámaras CCTV con energía solar construye un sistema solar exterior basado en un gabinete exterior IP55 y utiliza acero galvanizado como material básico del gabinete exterior, lo que en realidad traerá una serie de problemas:
(1) Área de Selva
El principal problema en la zona de la Selva es la lejanía y la inaccesibilidad, lo que dificulta el mantenimiento. La humedad general en el área de la jungla es alta, especialmente en la temporada de lluvias, la humedad llega al 90% o más. Debido a la buena ecología de la zona de la Selva, hay muchos insectos y animales. Si la solución de energía exterior se basa en el gabinete exterior IP55, existe una cierta probabilidad de que lo invadan insectos y animales.
(2) Área 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 son los daños causados por la arena en la Outdoor Power Solution. Estas zonas suelen tener mucha arena y polvo, o si hay una tormenta de arena el problema se agravará. El mayor problema del gabinete exterior IP55 es que no es un sistema completamente cerrado, por lo que la arena y el polvo pueden ingresar fácilmente al sistema de energía exterior y afectar 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 provocar 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 energía exterior basada en un gabinete exterior IP55
所以Edgeweare倾向于建议Sitio de cámara CCTV con energía solar的搭建基于一个Nivel IP65或者以上的cerramiento exterior.