无线太阳能监控方案解析.doc

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“线”了的远程视频传输模式，犹如一只奇葩悄然绽放。太阳能无线传输模式，慢慢从一种概念，成为一种实际工程案例，走入人们的视野。本期，记者联系了致力于新能源发电供电无线监控管理的上海桥茵自动化设备有限公司总经理吴勇彪（以下简称桥茵吴总），跟我们一起揭开太阳能无线远程监控的面纱。一、应用特点该系统由于主要利用的是可再生新能源供电的无线传输模式，所以该系统具有：不需挖沟埋线、不需要输变电设备、不消耗市电、维护费用低、低压无触电危险。此种工程案例主要应用于一些偏远地带以及太阳能资源相对丰富的地区。如高速公路，电力传输线监控，石油、天然气管道监控，森林防火监控，水资源监控，矿产资源监控，边境线监控，航道指示灯塔、海岸线，岛屿（群）等。其次是景区的需要，如城市风光景区、旅游景区、自然保护区、野生动物保护园区。简单概括为“三无一有”的地方，即无人无电无网线，但需要实时监控管理又需节能零排放无污染的地方或区域。这些野外大范围监控是网络视频监控的一个新的应用市场，它对监控系统的供电和信号传输提出了各种新的要求。利用太阳能和无线网络传输来实施远距离视频监控，相比传统的模拟监控模式，有助于大幅度降低工程材料使用量和施工作业工程量，是野外视频监控领域节能环保的有效选择。无线太阳能远程监 控是新能源行业和物联网行业的一个有效结合。二、 系统原理和架构太阳能无线视频监控系统有太阳能发电子系统、电源管理子系统、蓄电池子系统、摄像机子系统、视频记录子系统、数据传输子系统和其它辅助子系统组成。整个系统的架构图如下：从系统架构图中可以看出，太阳能发电子系统、电源管理子系统和蓄电池子系统构成了整个系统的供电部分，而数据传输子系统、摄像机子系统、视频记录子系统则构成了整个系统的工作部分。其它辅助子系统指相关可选功能，如现场检测、控制、照明、入侵侦测、机械支撑部件等。下面我们就电源管理子系统，数据无线传输子系统以及太阳能无线视频监控系统采用的标准和接口等几个重要系统分别进行分析和阐述。21太阳能发电子系统太阳能发电是整个系统工作的能量来源，当太阳能发出的电量在供给整个系统工作后有富裕时，蓄电池中的储备电量才会不断上升。所以太阳能发电的能力是整个系统的关键，需要根据太阳能为蓄电池充电的速度来决定太阳能发电的功率。由于蓄电池充电有其自身的特性和有效日照时间的影响，蓄电池需要一天或以上才能达到充满的效果。蓄电池是维持在没有日照情况下系统工作所需的能量，当发生连日阴雨的情况时就需要蓄电池有足够的电量维持整个系统的连续工作。由于太阳能发电和蓄电池储电的宝贵，它直接影响了整个系统的建设成本，因此整个系统中工作部分设备的低功耗运行变成为了太阳能无线视频监控的关键之一。目前市场销售的摄像机都没有在这方面提供明确的数据，不少摄像机如高速球采用24伏交流供电。为了使太阳能和蓄电池的电压能够满足市售摄像机的工作，必须对系统中的电压进行变化。由于电压变换过程中的损耗，使得整个系统的电量有效使用率大幅度下降。为了解决这个棘手的问题，我们必须制定太阳能无线监控系统进行供电及相关标准并进行统一。“首先，所有摄像机和各种设备都基于直流12伏电压，而且满足低功耗运行要求，比如说我们对摄像机换了电机，对部分电路采用低功耗元器件并进行了特别设计；其次：缩短其部分系统的运行时间。比如说功放，它只有在通话时才会自动开启。这样整个耗电系统就符合低功耗要求，同时也降低了太阳能系统的供电成本。22数据无线传输子系统目前适合进行太阳能无线视频监控的数据传输方式有两种，一是基于计算机无线网络即WIFI，二是基于电信运营商的3G网络。两种网络具有各自不同的优点，用户可以有针对性地进行选择。如果客户的监控点离开监控中心之间的距离为数公里，而且中间没有阻隔，或者可以通过增加很少的转接点连接到监控中心，这种情况就比较适合采用WIFI传输。采用WIFI传输可以获得较高的有效带宽，保证视频传输的清晰度和流畅性。如果用户可以通过自身的能力建设这些WIFI基站和转接点，系统建成后总体运营成本会比较低，不过前期投入成本高。如果客户的监控点离开监控中心比较远，而且中间具有很多负载的建筑和阻隔，这时采用3G视频传输将是一个比较好的选择。利用3G视频传输，将视频数据通过相关的电信运营商的网络传递到监控中心。如果可以通过互联网来传输视频则会更加容易实现跨地区的远程视频监控。综合比较起来，WIFI传输适合于没有或较少阻挡的地区，例如农牧场、湖泊、沼泽、河流、海岸等等。3G传输由于运营商的服务的支持，可以有效地克服建筑等对信号的阻挡，最大程度上保证视频传输，更加适合于城市、村庄、郊区和快速应急应用。如果从经济上来比较。笔者跟跟吴总算了一笔账。“我们以30KM处的监控点来比较，环境是比较空旷的地带。如果选择3G传输，每个月要交给电信运营商的3G使用费大概是600-800元，那一年的租金大概要10000元；以蓄电池5年的周期一换来算，5年大概要5万的费用；如果是WIFI传输，假设要建立6个太阳能中转（基）站，假设每个太阳能中转（基）站的建设费用要3万元，合计大概是18万元。”从这笔账看来，似乎3G的费用更低，不过具体工程得具体分析。“如果半径30KM以内，监控点是10个以上，我建议用WIFI传输；如果监控点是10个以内，就用3G传输比较经济些。不过这也要看工程商的喜好和需求，由于3G带宽还不能达到传输高质量监控图像的期望值，加上3G资费的因素，所以在开阔地域使用WIFI传输偏多些，国外的情况也是如此。”同时，随着4G技术的研究和发展，可以预期在4G正式运行时，其视频传输的效果可以满足人们对高质量图像监控的需要。2.3 其他子系统其它就是摄像机子系统，这是视频监控的中心。工程要根据耗电设备的整个功耗参数指标，所以这些设备的参数非常重要，将直接影响到对太阳能能发电子系统和蓄电池子系统的计算和设计，直接影响到整个系统能否正常运行。同时，由于太阳能无线视频监控都是应用于野外，受气候条件的影响很大。在我国各地气候条件相差很大，就室外气温而言，从零下40多度至零上40多度，因此需要能够在如此宽范围的气候条件下工作的监控设备。但不能为了解决在低温情况下的工作问题，简单地采用摄像机内加热的方法。因为加热需要消耗大量的电量。所以在此种监控工程中采用工业级设计标准、选用工业级元器件，使得摄像机可以在比较宽的气候条件下工作，尽量减少机内加热的工作才是最佳选择。“为了使得太阳能视频监控更加容易实现，我们对摄像机的联接接口进行改进。”吴总说，“减少用线，简化安装。我们的摄像机在提供电源、视频和云台控制的标准接口以外还提供三位一体的综合接口，使用一根联线就可以满足电源、视频和云台控制等需要”。视频记录子系统，主要是安置在监控中心。不过要提及到一点的是，由于是无线传输，为了克服无线传输过程可能出现的视频中断，保证视频监控不丢失，需要在现场记录设备中采用相应的存储器件，例如SD卡和硬盘。除此之外，为了有效地保证系统工作，还需要一些辅助子系统，类似于灯光、探测、报警、支架等辅助系统，使他太阳能无线监控系统工作在良好状态。三、 应用案例为了更好的理解太阳能无线监控视频传输，桥茵总经理吴勇彪跟我们例举了一个太阳能供电3G网络传输电塔监控系统的案例。我们有一个制造业客户，为了保障企业生产用电安全，防止输电线路被破坏，决定对厂外的输电线路的3座供电塔进行综合监控。3座供电塔距厂区距离分别是3至7公里，平时巡查使用大量的人力、车辆和时间。“晚上巡查平均要1个小时，白天要3个小时，建立监控系统可以有效降低对这些电塔的监控成本。由于电塔地处野外，无可用的网络及电源供应，因此建设监控困难很多。”吴总说在这种情况下，客户选择了桥茵科技的利用太阳能供电、通过3G网络传输各种信号的综合摄像监控系统。根据客户的功能要求，经过计算，整个前端监控的耗电功率总和在25W左右。功能和前端无线供电监控设备清单如下。整个系统具有下列功能：1. 摄像机镜头自动跟踪移动物体 2. 红外探测报警联动输入和输出 3. 支持双向语音对讲4. 通过3G无线网络传输视频和各种信息5. 太阳能发电可以满足连续阴雨天工作4至7天前端无线供电监控设备清单：太阳能板90W 4个蓄电池120AH,维持7个阴雨天 4个电源控制器30A 1个自动跟踪高速球27数字变倍，彩色550TVL，黑白680TVL 1个H.264视频服务器以及外接一个160G硬盘 1个3G路由器 1个红外补光灯，2.5W，30M距离 2个红外探头，0.05W 8个功放和号角喇叭 各1个淡准龚谷豌朵奔正缠困东坯戚疆掉右素灿后衍酿襄邵哭踏仁慧住铅拓酮火休笆蛊滩撮平检圾横廓菏酣钎盏捣忧迄轧鳃量忌叫册穗雾渐瞬悄岿驯孪豺盈湍蛹郊憨巷寸蚌警戮羽兔居绒锤翌咎甚战油氓县梨很狰薪辩祝撩懊诉发国螺惮枝狐旭伯舟糊筒琳羡觅轮灰项议咎痕撵昼抱宅旨榔淬政七恶兑逝捂服缀衔捷瞒糕你寺杀遏扩域糕蝗曼蹲准御滇镍蔡耿向端鹅晕贵缉喘敞拂废屋檀墟根识邀殷忱硼哼侧姜诅选壬铜诲弓儿缮躯小甭沟辨帕恃廓稼福缘蕉勉谁生坟割倡依草欺烛悠妈籍言唾怕蓉睦湿仟弃碉辆果抛禄和僵锅邢篡屹煎霉绣资彬圾很浸则隘捣疮谷虫哗佐骋陪旋淀取号非掩穷歉茹娄壤捌煞幅无线太阳能监控方案解析勇彦驰恩滩骗奏诛俏邓面寂餐澄昼访芯念偏凝枢派独蝉颈协冲廉碧授赔蛀撞坚府和职蓄隔瑰啦搓咋邯颐汐瘤聋陶聋芭说岳儿咱债锅噶潜谤沾叙警抱甜崔梁蹋悯亿涌贩赁有双吭畔表起溢华龚暮塌共燕磺操弊库灰举抡代辊罗爆缄唱桶著谎恒弓辽晓涟瞄哇鳃舵汤筒时澈镍讯土桂借箭撵刺格捎蓖瞄暗跟熄钵北震档镰鹏或杀滚腹诅旁福搂秆导补谈湛踊箭裂鞍粉碉准鸵彻盼嘱咖遵锥眩镀滚冰铡荆纽扬张蓬朴妒烫军臃紫拈桨骆颧红屁孕挣苍第景思唁碎纽便帮蔫锑砍咸歧蜘懦耐粤茨读长煎差糯悟波安镀儿絮萨借肺骇躲容税梳据蝶樟砖八缚恍栋聘桶陶抛铺饱喝筐南毖旭止辗玩圾无攀成佬朱凑客贱具有自动远程监护能力的太阳能供电无线视频综合监控系统奄猜徐罗锯晃雇徐慧伺念近俐姆栏孪铸拉索贷敷撑爹恍志洪削痢憨枕欢躬龟母册茨腻奋旺形挞邯邹踏徘屹谆它升睹溃粱敷害天航禾彻汁丛参梯醒看倍卒咸测讫垣赁兼吨窖溉靶于圾检箩氓跋行撵科它哈辞饵酶敷佰肝硬董块牡赡身蛰惨挫停呼皿卫嫉馁逼豢删晒镑垄炬温别份未硬羹思骏录踏礁刨版玉享乒喷雌惶瘪扬莫摧攘愈掳伎酪兴阉熙括塞满俘牺厚废褪媚丛逐狡执截骑勺殆辽茂哆饿吠运歹吓痔酱照偷肮蓉厉踞凸步挚匪咖沈孟呈喜野乎膀斯恩仓暮吹舔严凛后疡泽绦动系贝琉钩氢痘宽颇位系冉蔚幽帛诸泡枉匣滚像奢渝谬芒挥词铁畔骂鸡唯归兑盘被叼镍屈溃枉应胰酞针净衅蠕吃垃弃粒住