Как создать сеть видеонаблюдения на солнечной энергии
Ричард Ван 31 мая 2022 г.
Предисловие
Edgeware разработала множество различных типов сетей видеонаблюдения на солнечных батареях. В этой статье обобщается опыт реализации проектов Edgeware и обсуждается, как создать сеть видеонаблюдения на солнечной энергии с точки зрения камеры видеонаблюдения, транспортной сети, эксплуатации и обслуживания.
1. Зачем нам нужна сеть видеонаблюдения на солнечной энергии?
Сеть видеонаблюдения часто развертывается в некоторых отдаленных районах или в некоторых районах без оптоволокна и электроснабжения. В этих районах, если оптоволоконную сеть и энергосистему необходимо построить с нуля, вполне возможно, что стоимость и сроки реализации всего проекта станут большой проблемой. Таким образом, солнечная энергия должна использоваться в качестве основного источника энергии, а беспроводная технология используется в качестве основы для транзитной сети для построения всей сети видеонаблюдения. В отличие от некоторых гражданских сценариев использования солнечной энергии, к сети видеонаблюдения предъявляются высокие требования к надежности и доступности системы. Поэтому при проектировании солнечной системы и беспроводной транзитной сети необходимо учитывать различные аспекты проектирования.
Когда-то у Edgeware был проект в Латинской Америке, где не было ни электричества, ни оптического волокна. Раньше у нас было два плана: первый заключался в использовании сети видеонаблюдения на солнечной энергии с технологией LTE Small Cell. Второй – развертывание оптических волокон и энергоснабжения с использованием технологии GPON в качестве ядра. На основе сравнения общей стоимости и времени строительства каждого локального проекта Edgeware проводит следующее сравнение данных:
Приведенные выше данные представляют собой сравнение сроков реализации наших проектов в Латинской Америке. Обратите внимание, что сроки доставки зависят от региона и проекта. В этом регионе самые большие проблемы, с которыми мы столкнулись с оптоволокном GPON и способом построения электросети, заключаются в следующем:
(1) Местное строительство оптоволоконной сети включает в себя такие факторы, как разрешение на строительство и разрешение на строительство, а время утверждения является длительным.
(2) Период строительства вновь построенных строительных сооружений оптоволоконной сети длительный, и период строительства строительными бригадами в разных регионах будет сильно различаться. Международной компании сложно определить конкретные местные условия.
(3) Строительство электросетей часто требует одобрения местных органов власти и администрации, и эти циклы могут быть длинными или короткими. Edgeware столкнулся с двухлетним циклом утверждения. Поэтому цикл этой части поставки часто не зависит от факторов дизайна проекта и самого поставщика.
Поскольку эти факторы не поддаются контролю, скорость доставки солнечной энергии и малых сот LTE значительно увеличивается.
Источник: Данные проекта Edgeware в Латинской Америке
Как видно из приведенного выше рисунка, с точки зрения инвестиций в капитальные затраты существует большой разрыв между развертыванием LTE Small Cell и GPON Fiber. На самом деле основная причина не в капитальных затратах оборудования, а в факторе строительных работ.
(1) Гражданские работы в каждой стране имеют разные конкретные обстоятельства. Хотя в некоторых развивающихся странах затраты на рабочую силу невелики, общую стоимость сложно предсказать из-за возможностей строительной бригады. В развитых странах стоимость рабочей силы непомерно высока.
(2) Длительный цикл развертывания оптоволокна GPON напрямую привел к экспоненциальному увеличению общих расходов на управление проектом и других расходов.
Источник: Данные проекта Edgeware в Латинской Америке
На картинке выше показано сравнение построения всей сети на основе солнечной энергии и подачи электроэнергии с нуля. Обратите внимание, что для сети видеонаблюдения потребляемая мощность часто невелика, в основном на уровне 30–300 Вт. При таком уровне мощности инвестиции в солнечную энергетику на самом деле невелики. Соответственно, если вы хотите построить энергосистему с нуля, это затронет все аспекты проблемы. Потому что в большинстве стран электросеть связана с административным одобрением правительства и планом развития энергетической компании. Реализатору проекта придется столкнуться со следующими проблемами:
(1) Планирование и проектирование электросети правительством не могут решаться частным предприятием. Если необходимо поручить правительству построить энергосистему с нуля, время и другие скрытые затраты являются факторами риска проекта.
(2) Из-за естественной монополии и административных особенностей электросетевых компаний фактическое время развертывания электросети очень велико.
(3) До завершения строительства и сдачи электросети вся сеть видеонаблюдения не считается завершенной, а АТП потребителя не может быть получена, а оплата не может быть взыскана. И такое долгое ожидание вызвано не владельцем проекта сети видеонаблюдения.
Поэтому Edeware рекомендует владельцам проектов систем видеонаблюдения избегать этого варианта, поскольку в большинстве стран это напрямую приведет к провалу проекта.
Подводя итог, можно сказать, что в районах без оптоволокна или электросети решение сети видеонаблюдения на солнечной энергии с малыми сотами LTE является более подходящим с точки зрения капитальных затрат и времени поставки.
2. Сайт камеры видеонаблюдения на солнечной энергии.
2.1 Общая архитектура объекта с камерами видеонаблюдения на солнечной энергии
Сеть видеонаблюдения на солнечных батареях — это, казалось бы, простой, но сложный сценарий. Это кажется простым, потому что его общая нагрузка составляет от 30 до 300 Вт. Большинство из них имеют мощность ниже 100 Вт. Если мощность мала, емкость всей конфигурации не будет очень большой. Но это немного сложнее. Как правило, крупномасштабные проекты сетей видеонаблюдения часто реализуются государственными и другими учреждениями, к которым предъявляются высокие требования к надежности. Поэтому мы должны рассмотреть и улучшить общую конструкцию со всех сторон.
На приведенном выше изображении показана типичная архитектура нашей общей площадки с камерами видеонаблюдения. Обычно делятся на следующие системы:
(1) Солнечный контроллер
(2) Аккумулятор и управление аккумулятором
(3) Ограничитель перенапряжения
(4) Выключатель
(5) Окружающая среда
(6) Переключатель PoE
(7) Солнечная панель
(8) Транспортная сеть 4G
После краткого изложения многолетних проектов Edgeware есть много мест, на которые нам следует обратить внимание и оптимизировать. Этот опыт также является теоретической основой Edgeware для разработки нашей системы.
2.1 Солнечный контроллер и солнечная панель для камеры видеонаблюдения на солнечной энергии
2.1.1 Конфигурация солнечной панели для камеры видеонаблюдения на солнечной энергии
Сценарии сетей видеонаблюдения сильно отличаются от обычных гражданских сценариев. В гражданских проектах обычно достаточно места для размещения солнечных батарей. Как показано на рисунке ниже, я вижу, что в общегражданских сценариях солнечная панель будет установлена на крыше. Пространство на крыше не слишком ограничено, поэтому максимальное размещение солнечных панелей полезно для сбора солнечной энергии. Солнечную панель большой площади легче закрепить на крыше, а сопротивление ветру будет сильным, если она хорошо закреплена.
Однако сценарий установки камеры на солнечной энергии совсем другой. Общая мощность камеры с солнечной батареей невелика, но нам все равно необходимо настроить солнечную панель максимально эффективно. Основная причина заключается в том, что при монтаже панели солнечных батарей на столбе необходимо учитывать гораздо больше факторов, чем при монтаже на крыше в обычных гражданских сценариях.
На рисунке выше показан типичный сценарий установки солнечной панели на столб. Вполне возможно, что такой сценарий не сможет поддерживать солнечные панели очень высокой мощности. Общая мощность камеры с солнечной батареей невелика, но
Требования к доступности высоки. Таким образом, максимально возможное использование солнечных панелей большей мощности помогает повысить доступность системы. Однако, поскольку большинство камер с питанием от солнечной энергии предназначены для установки на столбе, необходимо полностью учитывать ветроустойчивость конфигурации солнечной панели, что делает невозможным установку большой солнечной панели. Конкретную конфигурацию солнечных панелей, толстые и прочные опоры, которые необходимо настроить, необходимо рассчитывать в соответствии с регионом и общим уровнем ветра.
2.1.2 Солнечный контроллер для объекта видеонаблюдения с солнечной батареей
Контроллер солнечной энергии в сценарии объекта видеонаблюдения на солнечной энергии имеет определенные особые характеристики, и его требования не могут быть удовлетворены солнечным контроллером гражданского уровня, представленным на рынке. Когда мы проектируем солнечный контроллер для объекта видеонаблюдения на солнечных батареях, нам необходимо обратить особое внимание на следующие моменты:
(1) Солнечный контроллер MPPT является обязательным.
Как мы упоминали в предыдущей главе, площадка для видеонаблюдения на солнечных батареях не может быть слишком большой из-за ограничений места установки на столбе. Таким образом, чтобы повысить эффективность всей системы, необходимо использовать эффективный солнечный контроллер MPPT.
(2)Проблема молниезащиты
Контроллер солнечной энергии должен учитывать идеальную конструкцию молниезащиты. Рекомендуется молниезащита уровня 20ка.
(3) Проблема с выходным напряжением солнечного контроллера.
Сцена с сетью видеонаблюдения полностью отличается от общего гражданского сценария. Большинство нагрузочных устройств в гражданских сценариях имеют вход переменного тока. Однако в сценарии сети видеонаблюдения нам не обязательно использовать нагрузку переменного тока. Например, есть DC48V и другие варианты напряжения постоянного тока. Более того, все методы питания POE/POE+/POE++ требуют входа постоянного тока 48 В. Даже если выбранный вами переключатель POE поддерживает вход переменного тока, суть состоит в том, чтобы преобразовать переменный ток в постоянный ток 48 В для механизма питания POE. Технология POE широко используется в сетях видеонаблюдения. Поэтому мы считаем, что в сценарии сети видеонаблюдения наиболее целесообразно использовать напряжение постоянного тока 48 В в качестве основного напряжения заземления.
Когда мы выберем солнечный контроллер DC48V, вы обнаружите, что на рынке трудно найти миниатюрные продукты промышленного класса. Среди различных солнечных контроллеров, представленных на рынке, большинство из них предназначены для гражданских сценариев. Сценарии с низким энергопотреблением, такие как уровень 500 Вт, обычно составляют 12 В постоянного тока, 24 В постоянного тока. Солнечный контроллер с выходом постоянного тока 48 В обычно имеет мощность более 2000 Вт. Конечно, большинство солнечных контроллеров работают на выходе переменного тока.
Поэтому найти солнечный контроллер, подходящий для сценариев сети видеонаблюдения, непросто, поэтому Edgeware много лет назад решила разработать собственный солнечный контроллер.
2.1.3 Управление батареями и батареями камеры видеонаблюдения на солнечной энергии
Большинство сцен видеонаблюдения происходят на открытом воздухе, поэтому мы рекомендуем быть очень осторожными с выбором батарей. Мы рекомендуем в первую очередь выбирать литиевые батареи. Из-за небольшого размера и веса литиевые батареи имеют высокую плотность энергии. Самое главное, чтобы рабочая температура была высокой, а рабочая температура обычной батареи VRLA составляла 25 ℃. При использовании вне помещения температура внутри наружного силового шкафа может легко превысить эту температуру. Не вдаваясь в подробности, вы можете обратиться к нашим предыдущим статьям:
Как рассчитать солнечную панель и батарею для системы видеонаблюдения 3.1 Тщательно выбирайте тип батареи
Более важным, чем выбор типа батареи, является управление батареей. Мы знаем, что когда вся система видеонаблюдения на солнечных батареях развернута на открытом воздухе, устранение неполадок на месте обходится очень дорого. Поэтому удаленное управление аккумулятором очень необходимо. Если есть батарея, которую необходимо заменить по истечении срока ее службы, мы можем узнать об этом в NoC, чтобы не было необходимости в многократном посещении станции для технического обслуживания.
Как настроить пороговое значение срока службы батареи
Вентиляторная система наружного телекоммуникационного шкафа, управляемая программным обеспечением удаленного мониторинга
Функция программного обеспечения удаленного мониторинга: как настроить порог времени использования батареи
Функция программного обеспечения удаленного мониторинга: как настроить порог срока службы батареи
2.1.4 Подготовка к экологическому соревнованию
Объект с камерами видеонаблюдения на солнечной энергии также сталкивается с серьезными проблемами со стороны окружающей среды. Потому что, когда камера видеонаблюдения должна обеспечивать энергию на основе солнечной энергии, эти площадки часто находятся в отдаленных районах, что неизбежно сталкивается с особыми условиями, такими как джунгли, горы, пустыни и морское побережье. Это требует нашего особого внимания. Сайт камеры видеонаблюдения General с солнечной батареей строит наружную солнечную систему на основе наружного шкафа IP55 и использует оцинкованную сталь в качестве основного материала наружного шкафа, что на самом деле создает ряд проблем:
(1) Зона джунглей
Основная проблема района джунглей – удаленность и недоступность, что затрудняет обслуживание. Общая влажность в районе джунглей высокая, особенно в сезон дождей, влажность может достигать 90% и более. Благодаря хорошей экологии в районе джунглей обитает множество насекомых и животных. Если решение для наружного электропитания основано на наружном шкафе IP55, существует определенная вероятность проникновения насекомых и животных.
(2) Пустынная территория
В мире также много пустынных территорий, и эти пустынные территории широко распространены в развивающихся странах. Самой большой проблемой в пустынных районах является повреждение наружного энергосистемы песком. В этих районах обычно много песка и пыли, поэтому в случае песчаной бури проблема усугубится. Самая большая проблема с наружным шкафом IP55 заключается в том, что это не полностью закрытая система, поэтому песок и пыль могут легко попасть в наружную энергосистему и повлиять на стабильность системы.
(3) Рядом с морем
Самой большой проблемой в Прибрежном районе является сочетание высокой влажности и соленого воздуха, из-за чего металл может быстро ржаветь. Эта ржавчина может серьезно повлиять на долговечность и стабильность оборудования.
Вы можете обратиться к нашей статье для получения дополнительной информации:
Типичная проблема решения наружного электропитания на основе наружного шкафа IP55
Сайт Edgeweare — это сайт камер видеонаблюдения на солнечной энергии, где можно найти наружный корпус с уровнем IP65.