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宙视达科技有限公司

太阳能风能低码流无线监控方案

全套无电无网无污染12V低功耗设备,4K地图平台与后端智能分析,适合森林/矿山/水利/边疆项目
太阳能供电与传统电网供电的对比
在当前全球能源紧张,价格飞涨的情况下,许多国家采取优惠的政策鼓励太阳能技术的开发和应用。 太阳能供电技术作为一种高新技术, 最早应用于航空探险等高端应用场合,随着各国的推动,太阳能供电 技术也得到了日新月异的发展,太阳能发电和太阳能供电技术日益走进民用应用的场合。 在森林、道路、 河流、山川等通信或音视频电子设备应用场合,主要采取电网供电和电池供电方式,电池供电往往只能解 决临时的需要, 不能作为长期的供电电源;而采取电网供电方式存在诸多缺点:
太阳能供电技术简介
太阳能供电与传统电网供电的对比
1、供电方式为电缆输送,工程施工困难,造价高昂;
2、系统维护不便,高压输送存在安全隐患,运营成本高;
3、安装、组网困难
太阳能系统优势
太阳能监控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。如政府用地、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。
系统原理和架构
太阳能4G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。
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。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。
数据4G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4G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4G视频传输将是一个比较好的选择。 利用4G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。4G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。 针对本项目情况特采用4G传输方式。
视频存储子系统
视频记录子系统主要是对视频做存储。针对本项目采用双层存储的设计方案,由于是4G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SD卡,由于SD卡存储容量小,只能做短时间的存储,在监控中心再做15天*24小时的录像存储,确保录像的完整安全性。 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。
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。
系统优化
摄像机
为降低太阳能供电系统的初期投资成本,在满足交通监控图像质量要求的前提下,经过试验与研究,对摄像机用电功率提出具体要求并进行技术改进, 将一台全天候带云台摄像机的额定功率限定在30W以内,并且采用直流24V供电方式,超低码流,超高画质,如下图:
电源变换系统
为适应负载的直流供电模式,对视频监控系统中用电负载进行系列技术改造,将多数交流负载改为直流负载。通过技术改造,节省了逆变器和变压器的设备投资, 降低了电源系统的故障风险,减少了逆变器和变压器自身的用电损耗,提高了太阳能供电系统的可靠性和电源系统的利用率, 同时也降低了供电系统对太阳能电池阵列和蓄电池的容量需求, 从而进一步节省建设成本,提高经济效益。
太阳能电池板
太阳电池板是太阳能供电系统中的关键设备,安装角度对发电效率影响较大,并尽量避免水平安装或垂直放置。经试验,该项目太阳能电池板最佳安装倾角为41.7度, 朝向正南,在太阳能供电系统中,单晶硅型电池光电转换效率优于多晶硅和非晶硅,虽然非单晶硅太阳能电池板在特殊条件下可以作为补充电源应用, 但考虑到其供电能力较低, 老化速度较快的特点,该项目选用了单晶硅太阳能电池板。
蓄电池
利用电化学反应实现电能和化学能的相互转换,是太阳能供电系统中的储能装置。其主要技术指标包括容量、循环使用寿命、浮充使用寿命等; 主要控制参数包括放电深度、 浮充电压、最大充放电电流等。综合考虑各种类型蓄电池的特点,结合成本分析,该项目选用免维护胶体型铅酸蓄电池。 温度对铅酸蓄电池的性能影响明显,在室外应对铅酸蓄电池进行恒温处理, 工程上通常将蓄电池放置在地井或地上的基础建筑中。 本项目经过多种实验手段充分验证温度对蓄电池性能的影响,将蓄电池放入保温防护箱并埋入冻土层以下,保证了蓄电池最佳工作状态。 运行5年来,经抽样检测,蓄电池工作状态良好。
太阳能充放电控制器
为了实现太阳能电池、蓄电池和负载之间的合理匹配,保障供电质量,提高太阳能供电系统效率和延长蓄电池使用寿命。 本项目选用了12、24、48VDC自适应的20A太阳能充放电控制器,设置过放电压为21.6VDC,以保证极端恶劣气候条件下可靠供电。 并配置数据采集模块,将蓄电池电压、充电电流、放电电流等参数实时上传至监控中心电源管理系统。。
无人环境下的可定制化智能分析方案
针对户外等无人环境,及水库、油田等不同的行业应用,通过智能分析算法,可实现区域入侵,越界报警,徘徊检测,人脸识别,烟火检测,遗留物检测等功能, 让这些无人执守的监控点与有人执守的一样聪明,针对每个项目做现场优化与学习,极大的提高了系统的聪明程度,同时也降低了人工成本与风险。
速度类:变速检测、车速检测、人员摔倒
统计类:人流统计、车流统计
运动类:区域入侵、物品遗留、翻越围墙、目标跟踪、逆行检测、徘徊检测、非法停车、人员摔倒、人脸特征点跟踪
4K地图综合智能管理平
行业首创4K超高分辨率GIS地图显示,达到普通1080P的6.25倍的显示版幅和精准度,让你在一个屏幕上看到六块屏的内容。 对于全联,全省联网类型的项目,可监控的力度也是大了六倍以上。加上自主研发的配套4K拼接背板,可以将四块以上的普通拼接屏拼接起来,显示真正4K的效果。 这项技术在项目中非常实用,目前在整个行业处于绝对领先水平,如下图所示:
脱机与在线地图
既具有高达32级的平面地图及地形图,可以缩放到百度及GOOGLE同级别的精确度。因为WEB地图基于浏览器,所以也无法实现脱机地图,而大部分包括大楼的监控往往都不能接入外网。 而ARCGIS等专业的脱机地图,动辄几十万纯软件费用,一个县级单位地图数据达到GOOGLE同级别的往往需要上百万,更重要的是它不能实现同步更新。 所以它具备有在线地图的低成本与高精度的优势,也具有脱机地图的安全性及高性能等优势。,如下图所示:
超高性能的实时视频显示
首先基于CS结构的编程,解决了WEB结构的解码能力,地图上的视频窗口拖动困难及同比放大缩小麻烦等问题。其次通过对INTEL底层硬件的GPU开发,实现单机24路1080P解码, 48路720P及96路以上的D1解码能力。这个解码能力应用在4K的大屏显示,单地图点可以1、4、9、16画面分割,单一的地图界面就可以实现基于全国范围内的视频显示,如下图所示:
现场施工照片          太阳能智能分析方案
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项目咨询: 田总 18603034192(微信同步)

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