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一、系統(tǒng)簡介

   太陽能無線監(jiān)控系統(tǒng)利用取之不盡、用之不竭的清潔環(huán)保能源太陽能供電，同時系統(tǒng)采用了先進(jìn)的音視頻遠(yuǎn)距離無線組網(wǎng)技術(shù)，使無法得到電力供應(yīng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)實現(xiàn)遠(yuǎn)程不間斷監(jiān)控成為可能。隨著太陽能無線監(jiān)控系統(tǒng)集成技術(shù)的成熟，該系統(tǒng)在全球得到越來越普遍的應(yīng)用。本系統(tǒng)具有：環(huán)保節(jié)能、無需挖溝或架設(shè)電力架、不需要大量線材、不需要輸變電設(shè)備、施工周期短、不消耗市電不產(chǎn)生電費、不受地理位置限制、維護(hù)費用低、低壓無觸電危險及移動靈活等諸多優(yōu)點。 

 
   本系統(tǒng)主要應(yīng)用于野外以及城市不方便布線的區(qū)域，例如：建筑工地、水庫大壩、河流水位、漁場林場、野生動物活動監(jiān)控、野生動物反盜獵、礦山道路及周邊、森林防火、石油天然氣管道、鐵路沿線、高速公路、隧道監(jiān)控、村莊道路、景區(qū)監(jiān)控、高爾夫球場、文物古跡、大型工廠室外監(jiān)控、別墅周邊、城市廣場、島嶼監(jiān)控、邊防監(jiān)控、單兵偵測等等。簡單概括為“三無”的地方，即無人無電無網(wǎng)絡(luò)，但需要實時監(jiān)控管理又需要節(jié)能零排放無污染的地方或區(qū)域。

二、系統(tǒng)原理和架構(gòu)

（圖源網(wǎng)絡(luò)，侵刪）

   太陽能無線監(jiān)控系統(tǒng)主要由太陽能供電系統(tǒng)、無線視頻傳輸系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)三個子系統(tǒng)組成。

   太陽能供電子系統(tǒng)是由太陽能組件、風(fēng)力發(fā)電機、膠體蓄電池、智能充放電控制器等組成，而無線視頻傳輸子系統(tǒng)是由數(shù)字網(wǎng)橋、4G/5G無線網(wǎng)絡(luò)、COFDM等組成，視頻監(jiān)控子系統(tǒng)是由攝像機、終端視頻管理設(shè)備（如數(shù)字硬盤錄像機）等組成。根據(jù)需要可增加其它輔助功能如：前端拾音、前端喇叭、前端錄像、前端傳感、視頻分析、無線廣播、移動偵測、無線信號中繼站等。

（1）太陽能供電子系統(tǒng)

（圖源網(wǎng)絡(luò)，侵刪）

   該系統(tǒng)主要由太陽能組件、風(fēng)力發(fā)電機、膠體蓄電池、智能控制器等組成。太陽能組件和風(fēng)力發(fā)電機將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，?jīng)由一臺風(fēng)光互補智能控制器的控制，把電能存儲到蓄電池（充電）；需要供電時，打開控制器開關(guān)接通負(fù)載，把蓄電池中的電能提供給負(fù)載（放電）。智能控制器的主要作用是對蓄電池進(jìn)行充放電管理，當(dāng)在工作時間內(nèi)蓄電池供電不足時，控制器自動切斷負(fù)載供電，對蓄電池進(jìn)行過放保護(hù)；當(dāng)蓄電池持續(xù)充電時，控制器對蓄電池進(jìn)行過充保護(hù)。

   太陽能發(fā)電是整個系統(tǒng)工作能量的主要來源，太陽能組件的大小需要根據(jù)負(fù)載設(shè)備的耗電量來決定。風(fēng)力發(fā)電平時起輔助供電的作用，在連續(xù)陰雨天的時候，風(fēng)力發(fā)電機將發(fā)揮重要作用，以確保對控制器的不間斷供電，從而避免了長時間陰雨天氣下供電系統(tǒng)的癱瘓。

   很多用戶有這樣一個認(rèn)識誤區(qū)，攝像機是由太陽能來供電，實際上給攝像機供電的是蓄電池，太陽能只是負(fù)責(zé)給蓄電池充電，所以蓄電池對于太陽能供電系統(tǒng)來說也是非常重要的一環(huán)；太陽能供電系統(tǒng)因長期處于大幅度充放電狀態(tài)，如果采用普通鉛酸蓄電池大幅充放電壽命會比較短，而且蓄電池通常是埋在地下，頻繁更換費時費力，所以應(yīng)采用太陽能專用膠體蓄電池，膠體蓄電池質(zhì)量高循環(huán)壽命好可達(dá)5-8年，是普通鉛酸電池壽命的兩倍以上；深放電循環(huán)性能好，耐高頻率充放電及過放電、自放電小可以長期不充足電又進(jìn)行放電、適應(yīng)環(huán)境溫度范圍廣尤其是低溫，使用時無酸霧氣體析出，無電解質(zhì)外溢更為環(huán)保。

   蓄電池是在沒有日照情況下維持系統(tǒng)工作所需的能量來源，當(dāng)發(fā)生連續(xù)陰雨天的情況時就需要蓄電池有足夠的電量維持整個系統(tǒng)的連續(xù)工作，因太陽能膠體蓄電池的價格較高，不能因為顧及一年當(dāng)中會出現(xiàn)幾次長的陰雨天而增加系統(tǒng)蓄電池配置，使系統(tǒng)在大部分時間內(nèi)蓄電池配置都處在浪費的狀態(tài)，過多配置蓄電池的結(jié)果必然導(dǎo)致成本大幅上升。所以太陽能供電應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)允許發(fā)生概率較低的缺電現(xiàn)象，蓄電池獨立供電時間一般為4-10天。

   太陽能無線監(jiān)控系統(tǒng)與普通有線監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理不一樣。普通有線監(jiān)控系統(tǒng)可以不考慮攝像機或其它負(fù)載的電壓和功率，也可以不考慮系統(tǒng)的工作時間，而在太陽能無線監(jiān)控系統(tǒng)中攝像機或者其它負(fù)載的功率越大，工作時間越長，系統(tǒng)的配置就會越大，系統(tǒng)的價格就會越高。由于太陽能發(fā)電和蓄電池儲電的寶貴，它直接影響了整個系統(tǒng)的建設(shè)成本，因此整個系統(tǒng)中負(fù)載設(shè)備的低功耗運行成為了太陽能無線監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵。首先負(fù)載設(shè)備的電壓如攝像機應(yīng)選擇DC12V，不少用戶錯誤的選擇AC24V的負(fù)載設(shè)備如市場上常見的AC24V高速球攝像機，這不僅造成經(jīng)多次電壓轉(zhuǎn)換帶來的電量損耗以及增加逆變電設(shè)備額外增加了耗電，而且增加了系統(tǒng)故障率，給以后系統(tǒng)運行的問題頻發(fā)埋下隱患。電壓轉(zhuǎn)換具體說明：如果選擇AC24V球機需要增加逆變器（逆變器增加了耗電），把電壓從直流12V轉(zhuǎn)換成交流220V，再增加適配器，把電壓從交流220V降到交流24V，經(jīng)過幾次轉(zhuǎn)換電量流失，有限的太陽能利用率大打折扣。

   其次負(fù)載設(shè)備應(yīng)選擇低耗電的產(chǎn)品以有效降低系統(tǒng)耗電量。為了解決夜視中紅外燈功率過大的問題，本公司特別研發(fā)了太陽能系統(tǒng)專用低功耗激光節(jié)能、主板節(jié)能球機，采用全新低溫低功耗激光技術(shù)，激光燈比普通點陣燈省電80%，最新球機云臺節(jié)電電路，耗電為普通球機的一半，以獲得更長的蓄電池續(xù)航天數(shù)；激光紅外距離200米，野外夜視效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于點陣紅外，從而使得攝像機的功耗大為降低的同時又滿足了夜視需求，也降低了太陽能系統(tǒng)的供電成本。

（2）無線視頻傳輸子系統(tǒng)

（圖源網(wǎng)絡(luò)，侵刪）

   目前適合進(jìn)行太陽能無線監(jiān)控的數(shù)據(jù)傳輸方式有三種，一是基于無線網(wǎng)橋的微波網(wǎng)絡(luò)，二是基于無線平臺運營商的4G/5G網(wǎng)絡(luò)。三是COFDM網(wǎng)絡(luò)。三種網(wǎng)絡(luò)具有各自不同的優(yōu)點，用戶可以有針對性地進(jìn)行選擇。

   如果用戶的監(jiān)控點離監(jiān)控中心之間的距離為20公里以內(nèi)，而且中間沒有遮擋，或者可以通過增加很少的中繼點連接到監(jiān)控中心，這種情況就比較適合采用網(wǎng)橋傳輸。采用數(shù)字網(wǎng)橋傳輸可以獲得較高的有效帶寬，保證視頻傳輸?shù)那逦群土鲿承裕鶕?jù)現(xiàn)場情況可選擇一對一或者一對多進(jìn)行無線傳輸，并且網(wǎng)橋的傳輸完全免費。本系統(tǒng)網(wǎng)橋的通訊頻率為5.8G帶寬為300M，5.8G通訊頻率是國家允許使用的民用開放頻段，本公司新款網(wǎng)橋具有傳輸距離遠(yuǎn)、無線鏈路穩(wěn)定、易于調(diào)試、可接入雙攝像機等優(yōu)點。

   如果用戶的監(jiān)控點周圍有4G/5G信號，而且監(jiān)控點和監(jiān)控中心之間有很多建筑物或山體遮擋，這時采用4G/5G視頻傳輸將是一個比較好的選擇。利用4G/5G視頻傳輸，將視頻數(shù)據(jù)通過相關(guān)的4G/5G平臺運營商的網(wǎng)絡(luò)傳遞到監(jiān)控中心。

   綜合起來比較，網(wǎng)橋可以免費傳輸百萬高清視頻，適合于沒有或較少遮擋的地區(qū)。4G/5G傳輸由于運營商大量基站的支持，可以有效地克服建筑等對信號的阻擋，適合于城市、村莊、郊區(qū)和快速應(yīng)急應(yīng)用。另4G/5G視頻傳輸會產(chǎn)生較高的流量費用，具體收費標(biāo)準(zhǔn)請咨詢當(dāng)?shù)?G/5G平臺運營商。

   4G/5G可以實時傳輸百萬高清圖像，但目前信號覆蓋區(qū)域有限，有4G/5G信號覆蓋的項目可以予以考慮在沒有4G/5G信號的野外又有較多的山體遮擋可以采用COFDM傳輸，COFDM具有一定的穿透障礙物以及在移動中傳輸?shù)哪芰Γ途W(wǎng)橋一樣它是基于自身的傳輸所以傳輸也是免費的，一般應(yīng)用于移動單兵設(shè)備、無人機圖傳等，當(dāng)然也可以應(yīng)用于遮擋情況復(fù)雜多建筑物的城市。

（3）視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

（圖源網(wǎng)絡(luò)，侵刪）

   以網(wǎng)橋傳輸為例，目標(biāo)監(jiān)控點的圖像由攝像機進(jìn)行采集，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)視頻模塊轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信號發(fā)送給數(shù)字網(wǎng)橋，由數(shù)字網(wǎng)橋無線發(fā)送到監(jiān)控中心的網(wǎng)橋，再由網(wǎng)橋通過RJ45網(wǎng)線傳輸給數(shù)字錄像機或者安裝有專用客戶端軟件的電腦主機進(jìn)行視頻監(jiān)控和錄像。前端攝像機根據(jù)用戶需求選擇固定槍機或者可以360°旋轉(zhuǎn)的球型攝像機，另外根據(jù)對圖像質(zhì)量的要求可選擇模擬高清攝像機或者數(shù)字高清攝像機。本公司研發(fā)的微光攝像機夜視無需紅外燈，可在環(huán)境微光下捕捉圖像。如在野外完全無光環(huán)境可采用本公司的同步變焦網(wǎng)絡(luò)球機系統(tǒng)，其同步變焦激光燈功率僅為5W，夜視距離高達(dá)200米，在霧雪等惡劣天氣下有較強的穿透力，使用壽命是普通紅外燈的3-5倍，特別適合用于野外環(huán)境下對控制耗電量要求極高的太陽能監(jiān)控系統(tǒng)。

   本系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)RJ45網(wǎng)絡(luò)通訊口，和電腦網(wǎng)絡(luò)無縫對接并可實現(xiàn)任何節(jié)點的遠(yuǎn)程監(jiān)控。如用戶僅要求在本地監(jiān)控，則不需要寬帶網(wǎng)絡(luò)支持。用戶在監(jiān)控中心可以隨時了解和控制前端攝像機的工作狀態(tài)，如對攝像機菜單進(jìn)行調(diào)整，對球機云臺進(jìn)行上、下、左、右調(diào)整，對一體機鏡頭進(jìn)行拉近拉遠(yuǎn)、手動或自動聚焦，進(jìn)行預(yù)置位設(shè)置、巡航軌跡設(shè)置、對錄像進(jìn)行查詢和回放。監(jiān)控點數(shù)量較多時，可選擇使用本公司的數(shù)字硬盤錄像機或者轉(zhuǎn)發(fā)平臺軟件進(jìn)行處理。如果用戶的顯示設(shè)備是電視墻，另需要視頻解碼器和矩陣進(jìn)行連接。