Come creare una rete CCTV ad energia solare
Richard Wang31 maggio 2022
Prefazione
Edgeware ha progettato diversi tipi di reti CCTV alimentate ad energia solare. Questo articolo riassumerà l'esperienza dei casi di progetto Edgeware e discuterà come creare una rete CCTV ad energia solare dagli aspetti di telecamera CCTV, rete di backhaul, funzionamento e manutenzione.
1.Perché abbiamo bisogno di una rete CCTV ad energia solare
La rete CCTV viene spesso implementata in alcune aree remote o in alcune aree senza fibra ottica e senza alimentazione elettrica. In queste zone, se la rete in fibra ottica e la rete elettrica dovessero essere realizzate partendo da zero, è possibile che i costi e i tempi di consegna dell’intero progetto rappresenterebbero un grosso problema. Pertanto, l’energia solare deve essere utilizzata come fonte di energia principale e la tecnologia wireless viene utilizzata come base per il backhaul della rete per costruire l’intera rete CCTV. A differenza di alcuni scenari di energia solare civile, la rete CCTV ha requisiti elevati in termini di affidabilità e disponibilità del sistema. Pertanto, quando si progetta il proprio sistema solare e la rete di backhaul basata su wireless, è necessario considerare vari aspetti della progettazione.
Edgeware una volta aveva un progetto in America Latina dove non c'erano né elettricità né fibra ottica. Avevamo due piani, il primo era utilizzare la rete CCTV di Solar Powerer con la tecnologia LTE Small Cell. Il secondo è l’implementazione delle fibre ottiche e dell’energia elettrica con la tecnologia GPON come nucleo. Sulla base del confronto del costo totale e dei tempi di costruzione di ciascun progetto locale, Edgeware effettua il seguente confronto dei dati:
I dati sopra riportati rappresentano un confronto tra i tempi di consegna dei nostri progetti in America Latina. Tieni presente che questi tempi di consegna varieranno in base alla regione e al progetto. In questa regione, i maggiori problemi che abbiamo riscontrato con la fibra GPON e il modo di costruire la rete elettrica sono i seguenti:
(1) La costruzione locale della rete in fibra comporta fattori quali l'autorizzazione del sito e l'autorizzazione alla costruzione e i tempi di approvazione sono lunghi.
(2) Il periodo di costruzione delle opere civili di nuova costruzione della rete in fibra è lungo e il periodo di costruzione delle squadre di costruzione varierà notevolmente nelle diverse regioni. È difficile per un’azienda internazionale identificare le specifiche condizioni locali.
(3) La costruzione della rete elettrica spesso comporta approvazioni amministrative e da parte del governo locale, e questi cicli possono essere lunghi o brevi. Edgeware ha riscontrato cicli di approvazione di 2 anni. Pertanto, il ciclo di questa parte della consegna spesso non si basa sui fattori della concezione del progetto e del fornitore stesso.
Poiché questi fattori sono incontrollabili, la velocità di fornitura di Solar Power plus LTE Small Cell è notevolmente accelerata.
Fonte: Dati sui progetti Edgeware per la regione dell'America Latina
Come si può vedere dalla figura sopra, dal punto di vista degli investimenti CAPEX, esiste un grande divario tra l’implementazione di LTE Small Cell e GPON Fiber. In realtà, il motivo principale non è il CAPEX delle attrezzature, ma il fattore delle Opere Civili.
(1) Il lavoro civile in ciascun paese presenta circostanze specifiche diverse. Sebbene il costo della manodopera sia basso in alcuni paesi in via di sviluppo, il costo complessivo è difficile da prevedere a causa delle capacità del team di costruzione. Nei paesi sviluppati, il costo del lavoro è proibitivo.
(2) Il lungo ciclo di implementazione della fibra GPON ha portato direttamente a un aumento esponenziale della gestione complessiva del progetto e di altre spese.
Fonte: Dati sui progetti Edgeware per la regione dell'America Latina
L'immagine sopra è un confronto tra la costruzione dell'intera rete basata sull'energia solare e la fornitura di energia elettrica da zero. Tieni presente che per la rete TVCC la richiesta di potenza spesso non è elevata, principalmente a livello di 30 W-300 W. A questo livello di potenza, l’investimento nell’energia solare in realtà non è grande. Di conseguenza, se si vuole costruire la rete elettrica partendo da zero, ciò coinvolgerà tutti gli aspetti del problema. Perché nella maggior parte dei paesi la rete elettrica è legata all'approvazione amministrativa del governo e al piano di sviluppo della compagnia elettrica. Il realizzatore del progetto dovrà affrontare i seguenti problemi:
(1) La pianificazione e la progettazione della rete elettrica da parte del governo non possono essere decise da un’impresa privata. Se è necessario guidare il governo a costruire la rete elettrica da zero, il tempo e gli altri costi nascosti coinvolti sono tutti fattori di rischio del progetto.
(2) A causa del monopolio naturale e delle caratteristiche amministrative delle società della rete elettrica, il tempo effettivo di implementazione della rete elettrica è molto lungo.
(3) Prima che la costruzione e la consegna della rete elettrica siano completate, l'intera rete TVCC non è considerata completata e non è possibile ottenere l'ATP del cliente e il pagamento non può essere recuperato. E questa lunga attesa non è causata dal potere del progetto della rete CCTV.
Pertanto Edeware consiglia al proprietario del progetto CCTV di evitare questa opzione, che porterà direttamente al fallimento del progetto nella maggior parte dei paesi.
In sintesi, in aree prive di fibra o rete elettrica, la soluzione di rete TVCC ad energia solare con LTE small cell è più adatta in termini di CAPEX e tempi di consegna.
2.Sito di telecamere CCTV ad energia solare
2.1 Architettura complessiva del sito di telecamere CCTV ad energia solare
La rete CCTV ad energia solare è uno scenario apparentemente semplice ma complesso. Sembra semplice perché il suo carico complessivo è compreso tra 30 W e 300 W. La maggior parte di essi ha una potenza inferiore a 100 W. Se la potenza è ridotta, la capacità della configurazione complessiva non sarà molto elevata. Ma è un po' più complicato. In generale, i progetti di reti CCTV su larga scala sono spesso realizzati dal governo e da altre istituzioni, che hanno elevati requisiti di affidabilità. Pertanto, dobbiamo considerare e migliorare il design complessivo sotto tutti gli aspetti.
L'immagine sopra è un'architettura tipica della nostra implementazione generale del sito di telecamere CCTV. Generalmente suddiviso nei seguenti sistemi:
(1) Regolatore solare
(2) Batteria e gestione della batteria
(3) Soppressore di picchi
(4) Interruttore
(5) Ambiente
(6) Interruttore PoE
(7) Pannello solare
(8) Backhaul 4G
Dopo il riepilogo dei progetti perenni di Edgeware, ci sono molti aspetti a cui dobbiamo prestare attenzione e ottimizzare. Queste esperienze costituiscono anche la base teorica su cui Edgeware ha progettato il nostro sistema.
2.1 Controller solare e pannello solare per sito di telecamere CCTV ad energia solare
2.1.1 Configurazione del pannello solare del sito di telecamere CCTV ad energia solare
Gli scenari delle reti CCTV sono molto diversi dagli scenari civili generali. Gli scenari civili generalmente hanno spazio sufficiente per posizionare i pannelli solari. Come mostrato nell'immagine qui sotto, posso vedere che il pannello solare verrà installato sul tetto in scenari civili generali. Lo spazio sul tetto non è troppo limitato, quindi distribuire i pannelli solari il più possibile è vantaggioso per la raccolta dell'energia solare. Il pannello solare di ampia superficie è più facile da fissare sul tetto e la resistenza al vento è forte se fissato bene.
Tuttavia lo scenario del sito della telecamera ad energia solare è molto diverso. La potenza complessiva del sito della telecamera ad energia solare non è elevata, ma dobbiamo comunque configurare il pannello solare nel modo più efficiente possibile. Il motivo principale è che il montaggio dei pannelli solari su palo deve considerare molti più fattori rispetto al montaggio sul tetto negli scenari civili generali.
L'immagine sopra è un tipico scenario di montaggio di un pannello solare su palo. È concepibile che uno scenario del genere non possa supportare pannelli solari di potenza molto elevata. La potenza complessiva del sito della telecamera ad energia solare non è elevata, ma
I requisiti di disponibilità sono elevati. Pertanto, l’utilizzo quanto più possibile di pannelli solari con potenza maggiore aiuta a migliorare la disponibilità del sistema. Tuttavia, poiché la maggior parte dei siti di telecamere ad energia solare sono scenari di montaggio su palo, è necessario considerare attentamente la resistenza al vento della configurazione del pannello solare, il che rende impossibile configurare un pannello solare di grandi dimensioni. La configurazione specifica dei pannelli solari, i pali spessi e resistenti da configurare, devono essere calcolati in base alla regione e al livello di vento comune.
2.1.2 Controller solare per sito TVCC ad energia solare
Il controller solare nello scenario del sito CCTV ad energia solare ha alcune caratteristiche speciali e i suoi requisiti non possono essere coperti dal controller solare di livello civile sul mercato. Quando progettiamo il controller solare per il sito CCTV alimentato ad energia solare, dobbiamo prestare particolare attenzione ai seguenti punti:
(1) Il regolatore solare MPPT è un must
Come accennato nel capitolo precedente, il sito TVCC ad energia solare non può essere troppo grande a causa della limitazione della scena di montaggio su palo. Pertanto, per migliorare l'efficienza dell'intero sistema, è necessario utilizzare un efficiente regolatore solare MPPT.
(2)Problema di protezione contro i fulmini
Il regolatore solare deve considerare la perfetta progettazione della protezione contro i fulmini. Si consiglia una protezione contro i fulmini di livello 20ka.
(3) Problema di tensione in uscita del controller solare
La scena della rete CCTV è completamente diversa dallo scenario civile generale. La maggior parte dei dispositivi di carico negli scenari civili generali sono in ingresso CA. Tuttavia, nello scenario della rete CCTV non è necessariamente necessario utilizzare il carico AC. Ad esempio, sono disponibili DC48V e altre opzioni di tensione CC. Inoltre, i metodi di alimentazione POE/POE+/POE++ richiedono tutti un ingresso DC48V. Anche se lo switch POE scelto supporta l'ingresso CA, l'essenza è convertire la CA in 48 V CC per il meccanismo di alimentazione POE. La tecnologia POE è ampiamente utilizzata nelle reti CCTV. Pertanto, riteniamo che nello scenario della rete CCTV sia più appropriato utilizzare DC48V come tensione di terra principale.
Quando andiamo a scegliere il controller solare DC48V, scoprirai che i prodotti miniaturizzati di livello industriale sono difficili da trovare sul mercato. Tra i vari controller solari presenti sul mercato, la maggior parte di essi è progettata per scenari civili. Gli scenari a basso consumo come il livello di 500 W sono generalmente DC12V, DC24V. Il controller solare con uscita DC48V è generalmente superiore a 2000 W. Naturalmente la maggior parte dei controller solari si basa sull'uscita CA.
Pertanto, non è facile trovare un controller solare adatto agli scenari di rete CCTV, motivo per cui Edgeware ha deciso di sviluppare un proprio controller solare molti anni fa.
2.1.3 Batteria e gestione della batteria del sito di telecamere CCTV ad energia solare
La maggior parte delle scene CCTV sono all'aperto, quindi consigliamo di prestare molta attenzione nella scelta della batteria. Ti consigliamo di scegliere prima le batterie al litio. A causa delle dimensioni e del peso ridotti delle batterie al litio, la densità di energia è elevata. La cosa più importante è che la temperatura di lavoro sia elevata e la temperatura di lavoro della batteria VRLA generale sia di 25 ℃. Negli scenari esterni, la temperatura all'interno dell'armadio elettrico esterno può facilmente superare questa temperatura. Senza entrare qui nei dettagli, potete fare riferimento ai nostri articoli precedenti:
Come calcolare il pannello solare e la batteria per il sistema CCTV 3.1 Scegli attentamente il tipo di batteria
Più importante della selezione del tipo di batteria è la gestione della batteria. Sappiamo che quando l'intero sito TVCC ad energia solare viene installato in un'area remota all'aperto, la risoluzione dei problemi in loco è molto costosa. Pertanto, la gestione remota della batteria è estremamente necessaria. Quando c'è una batteria che deve essere sostituita a fine vita, possiamo saperlo presso il NoC, in modo che non siano necessarie più visite alla stazione per la manutenzione.
Come configurare la soglia del numero del ciclo di vita della batteria
Sistema di ventilazione per armadietti per telecomunicazioni da esterno controllato da software di monitoraggio remoto
Funzione software di monitoraggio remoto: come configurare la soglia del tempo di utilizzo della batteria
Funzione software di monitoraggio remoto: come configurare la soglia di durata della batteria
2.1.4 Preparazione per la sfida ambientale
Anche il sito di telecamere CCTV ad energia solare deve affrontare grandi sfide ambientali. Perché quando un sito di telecamere CCTV deve fornire energia basata sull'energia solare, questi siti si trovano spesso in aree remote, che inevitabilmente incontrano ambienti speciali come giungla, montagne, deserti e mare. Ciò richiede la nostra particolare attenzione. Il sito generale di telecamere CCTV ad energia solare costruisce un sistema solare esterno basato su un armadio da esterno IP55 e utilizza l'acciaio zincato come materiale di base dell'armadio da esterno, il che in realtà porterà una serie di problemi:
(1) Area della giungla
Il problema principale nell'area della giungla è la lontananza e l'inaccessibilità, che rendono più difficile la manutenzione. L'umidità generale nell'area della giungla è elevata, soprattutto nella stagione delle piogge, l'umidità raggiungerà il 90% o più. A causa della buona ecologia nella zona della giungla, ci sono molti insetti e animali. Se la soluzione di alimentazione esterna si basa sull'armadio da esterno IP55, c'è una certa probabilità che insetti e animali vi invadano.
(2) Area desertica
Ci sono anche molte aree desertiche nel mondo e queste aree desertiche sono ampiamente distribuite nei paesi in via di sviluppo. Il problema più grande nelle aree desertiche sono i danni causati dalla sabbia alla soluzione di alimentazione per esterni. Queste aree di solito hanno molta sabbia e polvere, e se c'è una tempesta di sabbia, il problema sarà aggravato. Il problema più grande con l'armadio per esterni IP55 è che non è un sistema completamente chiuso, quindi sabbia e polvere possono facilmente entrare nel sistema di alimentazione esterno e compromettere la stabilità del sistema.
(3) Vicino al mare
Il problema più grande nella zona costiera è la combinazione di elevata umidità e aria salata, che può far arrugginire rapidamente il metallo. Questa ruggine può mettere a dura prova la longevità e la stabilità dell'attrezzatura
Puoi fare riferimento al nostro articolo per ulteriori informazioni:
Problema tipico della soluzione di alimentazione per esterni basata su un armadio per esterni IP55
Il sito di telecamere CCTV ad energia solare di Edgeweare è un sito per telecamere CCTV a energia solare per la custodia per esterni con livello IP65.