Comment créer un réseau de vidéosurveillance à énergie solaire
Richard Wang31 mai 2022
Préface
Edgeware a conçu de nombreux types différents de réseaux de vidéosurveillance alimentés à l'énergie solaire. Cet article résumera l'expérience des cas de projet d'Edgeware et expliquera comment créer un réseau de vidéosurveillance alimenté par l'énergie solaire sous les aspects de caméra de vidéosurveillance, de réseau de liaison, d'exploitation et de maintenance.
1.Pourquoi avons-nous besoin d’un réseau de vidéosurveillance à énergie solaire
Le réseau de vidéosurveillance est souvent déployé dans certaines zones reculées ou dans certaines zones sans fibre optique ni alimentation électrique. Dans ces zones, si le réseau de fibre optique et le réseau électrique doivent être établis à partir de zéro, il est concevable que le coût et le délai de livraison de l'ensemble du projet constituent un gros problème. Par conséquent, l’énergie solaire doit être utilisée comme source d’énergie principale et la technologie sans fil comme base de liaison du réseau pour construire l’ensemble du réseau de vidéosurveillance. Contrairement à certains scénarios d’énergie solaire civile, le réseau CCTV a des exigences élevées en matière de fiabilité et de disponibilité du système. Par conséquent, lors de la conception de son système solaire et de son réseau de liaison sans fil, divers aspects de la conception doivent être pris en compte.
Edgeware a déjà eu un projet en Amérique latine où il n’y avait ni électricité ni fibre optique. Nous avions deux projets, le premier était d'utiliser un réseau de vidéosurveillance à énergie solaire avec la technologie LTE Small Cell. La seconde consiste à déployer des fibres optiques et une alimentation électrique avec la technologie GPON comme noyau. Sur la base de la comparaison du coût total et du temps de construction de chaque projet local, Edgeware établit la comparaison de données suivante :
Les données ci-dessus sont une comparaison des délais de livraison de nos projets en Amérique latine. Notez que ces délais de livraison varient selon la région et le projet. Dans cette région, les plus gros problèmes que nous avons rencontrés avec la fibre GPON et la manière de construire le réseau électrique sont les suivants :
(1) La construction locale d'un réseau de fibre implique des facteurs tels que l'autorisation du site et l'autorisation de construction, et le délai d'approbation est long.
(2) La période de construction des travaux de génie civil nouvellement construits du réseau fibre est longue et la période de construction des équipes de construction dans différentes régions variera considérablement. Il est difficile pour une entreprise internationale d'identifier les conditions locales spécifiques.
(3) La construction d’un réseau électrique implique souvent des approbations gouvernementales et administratives locales, et ces cycles peuvent être longs ou courts. Edgeware a rencontré des cycles d'approbation de 2 ans. Par conséquent, le cycle de cette partie de la livraison n’est souvent pas basé sur les facteurs liés à la conception du projet et au prestataire lui-même.
Parce que ces facteurs sont incontrôlables, la vitesse de livraison de l’énergie solaire plus LTE Small Cell est considérablement accélérée.
La source: Données du projet Edgeware pour la région Amérique latine
Comme le montre la figure ci-dessus, du point de vue des investissements CAPEX, il existe un écart important entre le déploiement du LTE Small Cell et celui de la fibre GPON. En fait, la raison principale n’est pas le CAPEX de l’équipement, mais le facteur Travaux Civils.
(1) Les travaux de génie civil ont des circonstances spécifiques différentes dans chaque pays. Bien que les coûts de main-d'œuvre soient faibles dans certains pays en développement, le coût global est difficile à prévoir en raison de la capacité de l'équipe de construction. Dans les pays développés, les coûts de main-d’œuvre sont prohibitifs.
(2) Le long cycle de déploiement de GPON Fiber a directement conduit à une augmentation exponentielle de la gestion globale du projet et d'autres dépenses.
La source: Données du projet Edgeware pour la région Amérique latine
L'image ci-dessus est une comparaison entre la construction de l'ensemble du réseau basé sur l'énergie solaire et la fourniture d'énergie électrique à partir de zéro. Veuillez noter que pour le réseau CCTV, sa demande de puissance n'est souvent pas importante, principalement au niveau de 30W-300W. À ce niveau de puissance, l’investissement dans l’énergie solaire n’est en réalité pas important. En conséquence, si l’on veut reconstruire le réseau électrique à partir de zéro, cela impliquera tous les aspects du problème. Parce que dans la plupart des pays, le réseau électrique est lié à l'approbation administrative du gouvernement et au plan de développement de la compagnie d'électricité. Le porteur du projet devra faire face aux problèmes suivants :
(1) La planification et la conception du réseau électrique par le gouvernement ne peuvent pas être décidées par une entreprise privée. S’il est nécessaire de guider le gouvernement pour construire le réseau électrique à partir de zéro, le temps et les autres coûts cachés impliqués sont tous des facteurs de risque du projet.
(2) En raison du monopole naturel et des caractéristiques administratives des sociétés de réseau électrique, le temps de déploiement réel du réseau électrique est très long.
(3) Avant que la construction et la livraison du réseau électrique ne soient terminées, l'ensemble du réseau de vidéosurveillance n'est pas considéré comme terminé, l'ATP du client ne peut pas être obtenu et le paiement ne peut pas être récupéré. Et cette longue attente n’est pas causée par la puissance du projet de réseau de vidéosurveillance.
Edeware recommande donc aux propriétaires de projets de vidéosurveillance d'éviter cette option, qui conduirait directement à l'échec du projet dans la plupart des pays.
En résumé, dans les zones sans fibre ni réseau électrique, la solution de réseau de vidéosurveillance à énergie solaire avec petite cellule LTE est plus adaptée en termes de CAPEX et de délai de livraison.
2. Site de caméra de vidéosurveillance à énergie solaire
2.1 Architecture globale du site de caméras de vidéosurveillance à énergie solaire
Un réseau de vidéosurveillance à énergie solaire est un scénario apparemment simple mais complexe. Cela semble simple car sa charge globale se situe entre 30W-300W. La plupart d’entre eux sont inférieurs à 100W. Si la puissance est faible, la capacité de la configuration globale ne sera pas très grande. Mais c'est un peu plus compliqué. En général, les projets de réseaux de vidéosurveillance à grande échelle sont souvent réalisés par le gouvernement et d'autres institutions, qui ont des exigences élevées en matière de fiabilité. Par conséquent, nous devons considérer et améliorer la conception globale sous tous les aspects.
L'image ci-dessus est une architecture typique de notre déploiement général de site de caméras de vidéosurveillance. Généralement divisé selon les systèmes suivants :
(1) Contrôleur solaire
(2) Batterie et gestion des batteries
(3) Suppresseur de surtension
(4) Disjoncteur
(5) Environnement
(6) Commutateur PoE
(7) Panneau solaire
(8) Liaison 4G
Après le résumé des projets pérennes d'Edgeware, il y a de nombreux endroits auxquels nous devons prêter attention et optimiser. Ces expériences constituent également la base théorique permettant à Edgeware de concevoir notre système.
2.1 Contrôleur solaire et panneau solaire pour le site de caméras de vidéosurveillance à énergie solaire
2.1.1 Configuration des panneaux solaires du site de caméras de vidéosurveillance à énergie solaire
Les scénarios des réseaux de vidéosurveillance sont très différents des scénarios civils généraux. Les scénarios civils disposent généralement de suffisamment d’espace pour placer des panneaux solaires. Comme le montre l'image ci-dessous, je peux voir que le panneau solaire sera installé sur le toit dans des scénarios civils généraux. L'espace sur le toit n'est pas trop limité, donc étaler les panneaux solaires aussi grand que possible est bénéfique pour la collecte de l'énergie solaire. Le panneau solaire de grande surface est plus facile à fixer sur le toit et la résistance au vent est forte lorsqu'il est bien fixé.
Cependant, le scénario du site de caméras solaires est très différent. La puissance globale du site de caméras solaires n'est pas importante, mais nous devons quand même configurer le panneau solaire aussi efficacement que possible. La raison principale est que le montage des panneaux solaires doit prendre en compte bien plus de facteurs que le montage sur le toit dans les scénarios civils généraux.
L'image ci-dessus est un scénario typique de panneau solaire monté sur poteau. Il est concevable qu’un tel scénario ne puisse pas supporter des panneaux solaires de très haute puissance. La puissance globale du site de caméras à énergie solaire n'est pas importante, mais
Les exigences de disponibilité sont élevées. Par conséquent, déployer autant que possible des panneaux solaires de puissance plus élevée contribue à améliorer la disponibilité du système. Cependant, étant donné que la plupart des sites de caméras solaires sont montés sur poteau, la résistance au vent de la configuration du panneau solaire doit être pleinement prise en compte, ce qui rend impossible la configuration d'un grand panneau solaire. La configuration spécifique des panneaux solaires, les poteaux épais et solides à configurer, doivent être calculés en fonction de la région et du niveau de vent commun.
2.1.2 Contrôleur solaire pour site de vidéosurveillance à énergie solaire
Le contrôleur solaire dans le scénario du site de vidéosurveillance à énergie solaire présente certaines caractéristiques particulières et ses exigences ne peuvent pas être couvertes par le contrôleur solaire de niveau civil du marché. Lorsque nous concevons le contrôleur solaire pour le site de vidéosurveillance à énergie solaire, nous devons accorder une attention particulière aux points suivants :
(1) Le contrôleur solaire MPPT est un must
Comme nous l'avons mentionné dans le chapitre ci-dessus, le site de vidéosurveillance à énergie solaire ne peut pas être trop grand en raison de la limitation de la scène de montage sur poteau. Ainsi, afin d’améliorer l’efficacité du système global, il est nécessaire d’utiliser un contrôleur solaire MPPT efficace.
(2)Problème de protection contre la foudre
Le contrôleur solaire doit prendre en compte une conception parfaite de protection contre la foudre. Une protection contre la foudre de niveau 20ka est recommandée.
(3) Problème de tension de sortie du contrôleur solaire
La scène du réseau de vidéosurveillance est complètement différente du scénario civil général. La plupart des dispositifs de charge dans les scénarios civils généraux sont des entrées CA. Cependant, dans le scénario du réseau CCTV, nous n’avons pas nécessairement besoin d’utiliser la charge CA. Par exemple, il existe des options de tension CC 48 V et d’autres options de tension continue. De plus, les méthodes d'alimentation POE/POE+/POE++ nécessitent toutes une entrée DC48V. Même si le commutateur POE que vous choisissez prend en charge l'entrée CA, l'essentiel est de convertir le CA en 48 V CC pour le mécanisme d'alimentation POE. La technologie POE est largement utilisée dans le réseau CCTV. Par conséquent, nous pensons que dans le scénario du réseau CCTV, il est plus approprié d’utiliser DC48V comme tension de terre principale.
Lorsque nous choisissons le contrôleur solaire DC48V, vous constaterez qu'il est difficile de trouver des produits miniaturisés de qualité industrielle sur le marché. Parmi les différents contrôleurs solaires disponibles sur le marché, la plupart d’entre eux sont conçus pour des scénarios civils. Les scénarios de faible consommation tels que le niveau 500 W sont généralement DC12V, DC24V. Le contrôleur solaire avec une sortie DC48V est généralement supérieur à 2000W. Bien entendu, la plupart des contrôleurs solaires sont basés sur une sortie CA.
Par conséquent, il n'est pas facile de trouver un contrôleur solaire adapté aux scénarios de réseau de vidéosurveillance. C'est pourquoi Edgeware a décidé de développer son propre contrôleur solaire il y a de nombreuses années.
2.1.3 Batterie et gestion des batteries du site de caméras de vidéosurveillance à énergie solaire
La plupart des scènes de vidéosurveillance se déroulent en extérieur, nous vous recommandons donc d'être très prudent dans le choix de la batterie. Nous vous recommandons de choisir d'abord des piles au lithium. En raison de la petite taille et du poids des batteries au lithium, la densité énergétique est élevée. La chose la plus importante est que la température de fonctionnement soit élevée et que la température de fonctionnement de la batterie VRLA générale soit de 25 ℃. Dans les scénarios extérieurs, la température à l’intérieur de l’armoire électrique extérieure peut facilement dépasser cette température. Sans entrer ici dans les détails, vous pouvez vous référer à nos articles précédents :
Comment calculer le panneau solaire et la batterie pour le système de vidéosurveillance 3.1 Choisissez soigneusement votre type de batterie
La gestion de la batterie est plus importante que la sélection du type de batterie. Nous savons que lorsque l'ensemble du site de vidéosurveillance à énergie solaire est déployé dans une zone extérieure éloignée, le dépannage sur site coûte très cher. La gestion à distance de la batterie est donc indispensable. Lorsqu'une batterie doit être remplacée à la fin de sa durée de vie, nous pouvons le savoir au NoC, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de se rendre plusieurs fois à la station pour la maintenance.
Comment configurer le seuil du numéro de cycle de vie de la batterie
Système de ventilateur d'armoire de télécommunication extérieure contrôlé par un logiciel de surveillance à distance
Fonction du logiciel de surveillance à distance - Comment configurer le seuil de durée d'utilisation de la batterie
Fonction du logiciel de surveillance à distance - Comment configurer le seuil de durée de vie de la batterie
2.1.4 Préparation au défi environnemental
Le site de caméras de vidéosurveillance à énergie solaire est également confronté à de grands défis liés à l'environnement. Car lorsqu'un site de caméras de vidéosurveillance doit fournir de l'énergie basée sur l'énergie solaire, ces sites se trouvent souvent dans des zones reculées, qui rencontrent inévitablement des environnements particuliers tels que la jungle, les montagnes, les déserts et le bord de mer. Cela requiert notre attention particulière. Le site général de caméras de vidéosurveillance à énergie solaire construit un système solaire extérieur basé sur une armoire extérieure IP55 et utilise de l'acier galvanisé comme matériau de base de l'armoire extérieure, ce qui entraînera en réalité une série de problèmes :
(1) Zone de jungle
Le principal problème de la zone de la Jungle est l'éloignement et l'inaccessibilité, ce qui rend la maintenance plus difficile. L'humidité globale dans la zone de la jungle est élevée, en particulier pendant la saison des pluies, l'humidité peut atteindre 90 % ou plus. En raison de la bonne écologie de la zone de la jungle, on y trouve de nombreux insectes et animaux. Si la solution d’alimentation extérieure est basée sur l’armoire extérieure IP55, il existe une certaine probabilité d’invasion d’insectes et d’animaux.
(2) Zone désertique
Il existe également de nombreuses zones désertiques dans le monde, et ces zones désertiques sont largement réparties dans les pays en développement. Le plus gros problème dans les zones désertiques est l’endommagement par le sable de la solution d’alimentation extérieure. Ces zones contiennent généralement beaucoup de sable et de poussière. En cas de tempête de sable, le problème sera exacerbé. Le plus gros problème de l'armoire extérieure IP55 est qu'il ne s'agit pas d'un système complètement fermé, de sorte que le sable et la poussière peuvent facilement pénétrer dans le système d'alimentation extérieur et affecter la stabilité du système.
(3) Proche Mer
Le plus gros problème dans la région côtière est la combinaison d’une humidité élevée et d’un air salin, qui peut provoquer une rouille rapide du métal. Cette rouille peut poser de grands problèmes pour la longévité et la stabilité de l'équipement.
Vous pouvez vous référer à notre article pour plus d’informations :
Problème typique d'une solution d'alimentation extérieure basée sur une armoire extérieure IP55
Le site de caméra de vidéosurveillance à énergie solaire Edgeweare est équipé d'un boîtier extérieur de niveau IP65.