太陽能供電系統(tǒng)在高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的運(yùn)用

摘 要：太陽能供電系統(tǒng)具有綠色環(huán)保、無污染等特點(diǎn)。本文對(duì)太陽能供電系統(tǒng)在高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)用開展研究，體現(xiàn)出太陽能供電系統(tǒng)的使用優(yōu)勢(shì)，并指出使用太陽能供電系統(tǒng)需要注意的問題，希望為其他研究者提供有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：太陽能；供電系統(tǒng)；高速公路；視頻監(jiān)控

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.039

安裝在野外等偏遠(yuǎn)地區(qū)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，選擇太陽能供電將會(huì)是最佳選擇，太陽能屬于環(huán)保的可再生能源，基于太陽能供電視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有極大的運(yùn)用價(jià)值和良好的前景。

1 傳統(tǒng)高速公路供電系統(tǒng)和太陽能供電系統(tǒng)的對(duì)比

傳統(tǒng)高速公路供電系統(tǒng)只有在持續(xù)穩(wěn)定的電能支持下才會(huì)長(zhǎng)期有效運(yùn)轉(zhuǎn)，電能消耗是非常巨大的，會(huì)嚴(yán)重消耗發(fā)電所需的石油和煤炭能不可再生能源，太陽能供電系統(tǒng)使用的太陽能是可再生能源，是取之不盡的，當(dāng)前我國(guó)能源消耗的重要發(fā)展方向就是要從消耗不可再生資源向使用可再生、環(huán)保的能源轉(zhuǎn)變，在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)用太陽能就符合這種發(fā)展趨勢(shì)。

（1）傳統(tǒng)供電。傳統(tǒng)供電系統(tǒng)主要依靠的是電廠發(fā)電。高速公路安裝了監(jiān)控系統(tǒng)后，通過電線與周圍電廠連接。電廠在發(fā)電后向監(jiān)控系統(tǒng)輸送電能進(jìn)而保證其正常的運(yùn)行，系統(tǒng)可以持續(xù)錄制高速公路具體情況，同時(shí)將錄制內(nèi)容傳送到指定計(jì)算機(jī)，方便交通部門對(duì)相應(yīng)信息的及時(shí)獲取，一旦發(fā)現(xiàn)問題后就可以及時(shí)處理，避免交通事故[1]。

（2）太陽能供電。太陽能供電有著和傳統(tǒng)供電相同的功能，但是兩者的組成及運(yùn)行基本上完全不同，太陽能供電系統(tǒng)不必連接電廠，只需以太陽能電板作為基礎(chǔ)設(shè)備向視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供電能。太陽能電板會(huì)大量的吸收太陽能，并將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，同時(shí)還能存儲(chǔ)電能并持續(xù)提供電能，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的不斷運(yùn)作，并且為監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化提供可能。目前，我國(guó)的太陽能發(fā)電技術(shù)有了極大的進(jìn)步，如利用硅晶蓄電池來對(duì)太陽能吸收、儲(chǔ)存最終轉(zhuǎn)換為電能被使用已經(jīng)成為了可能[2]。

（3）兩者對(duì)比。傳統(tǒng)供電系統(tǒng)存在較多的約束，一旦線路或是電廠出現(xiàn)問題，視頻操作系統(tǒng)就無法繼續(xù)工作，并且要耗費(fèi)人力財(cái)力才可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的重新運(yùn)轉(zhuǎn)，另外，出現(xiàn)問題后，交通部門無法及時(shí)檢修各路段的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，電廠通常出現(xiàn)的問題是突破了交通部門控制范圍的，無法對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行完全控制。這些突發(fā)性的事件會(huì)影響監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行，甚至造成設(shè)備的突然停止而丟失重要的公路運(yùn)行資料。借助太陽能供電，可以通過天氣預(yù)報(bào)來提前做好準(zhǔn)備，降低各方面因素對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的影響。另外，天陽能供電系統(tǒng)有著無污染的特點(diǎn)，而傳統(tǒng)供電系統(tǒng)很難達(dá)到這一點(diǎn)。

伴隨我國(guó)高速公路網(wǎng)的持續(xù)完善，視頻監(jiān)控系統(tǒng)需求量繼續(xù)增大，傳統(tǒng)供電系統(tǒng)適用性降低，以經(jīng)濟(jì)角度考慮，太陽能供電系統(tǒng)存在成本低、高效率、穩(wěn)定性強(qiáng)、環(huán)保等多種優(yōu)勢(shì)。

2 太陽能供電系統(tǒng)組成及原理

太陽能供電系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)為：?jiǎn)尉柲茈姵亟M、蓄電池、控制箱等。在正常日照環(huán)境中，電池組件將會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，各個(gè)組件經(jīng)過串聯(lián)形成了太陽能的電池組件方陣，一旦達(dá)到了輸入電壓。借助充放電控制器達(dá)到負(fù)載供電，并對(duì)剩余的電能借助蓄電池組進(jìn)行儲(chǔ)存。

在夜晚或者雨雪天氣，蓄電池組通過逆變器來給系統(tǒng)供電，逆變器將直流電轉(zhuǎn)為交流電，并且向配電柜輸送，借助配電柜切換來供電。蓄電池組放電是靠控制器控制的，確保蓄電池的正常使用，該系統(tǒng)還要具備限荷保護(hù)及防雷電裝置，進(jìn)而保證系統(tǒng)運(yùn)行過程中不會(huì)遭受雷電損害和超電量損傷，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定和安全運(yùn)行。

3 太陽能供電系統(tǒng)的使用

基于太陽能供電系統(tǒng)而運(yùn)轉(zhuǎn)的高速公路監(jiān)控設(shè)備，其主要的組成為：監(jiān)控系統(tǒng)、太陽能供電系統(tǒng)、視頻傳輸系統(tǒng)。

監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)主要由攝像機(jī)、視頻編碼器等組成，主要用來采集和處理視頻數(shù)據(jù)。視頻數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)內(nèi)主要有光端機(jī)，光纜中端、光纖等，目的是監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸。太陽能供電系統(tǒng)中監(jiān)控系統(tǒng)及視頻數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備有些需要直流，有些需要交流電，按照監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀況能夠借助太陽能充放電來控制輸入交流電或直流電。

4 太陽能供電中要注意的若干問題

高速公路借助太陽能供電必須要考慮以下幾個(gè)方面：

（1）高速公路沿線設(shè)置監(jiān)控位置的日照情況，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的能源來自太陽光照，對(duì)此要充分考慮到太陽能供電系統(tǒng)接受的光照時(shí)間，這一點(diǎn)在南方的高速度段以及山區(qū)路段十分的突出，北方以及西北的大多數(shù)地區(qū)不需要考慮這一問題。

（2）太陽能電池的轉(zhuǎn)化率比較低，當(dāng)前太陽能供電實(shí)驗(yàn)室的轉(zhuǎn)化率僅有20%，目前在國(guó)際市場(chǎng)上，性能較為優(yōu)良的單晶硅電池額定效率僅有16.5%。

（3）太陽能電池的發(fā)電能力與光照的時(shí)間、溫度、安裝角度和光照強(qiáng)度等都存在者密切的聯(lián)系，以上的每一各環(huán)節(jié)出現(xiàn)變化都會(huì)影響電池板的發(fā)電量。對(duì)此太陽能電池板的選擇必須要選取最合適的標(biāo)準(zhǔn)，安裝在最佳角度，通常朝向正南方的電量最為充足。各地維度存在較大的差異，傾斜的角度也各不相同。太陽能發(fā)電量通常是在不斷改變著的，表現(xiàn)出曲線過程，一般情況為早晚少，中午和下午發(fā)電較多，對(duì)此，使用中需要注意光照的強(qiáng)度、安裝角度、日照的時(shí)間和發(fā)電量時(shí)間限制等。

5 小結(jié)

本文對(duì)太陽能供電系統(tǒng)的使用特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、使用中需要考慮的問題等展開了具體的闡述。高速公路遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的傳統(tǒng)供電存在較大的限制時(shí)，采用太陽能供電系統(tǒng)將最大程度的減少成本，并且更為環(huán)保和便捷。另外由于地理差異，監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)設(shè)備的功耗不同，不同廠家的太陽能蓄電池參數(shù)差異等因素，在實(shí)際的工程內(nèi)必須要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉東洋.太陽能光伏供電在高速公路監(jiān)控中的應(yīng)用探析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（25）：253.

[2]張誠(chéng)，魏巍.太陽能供電系統(tǒng)在高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技與創(chuàng)新，2016（13）：87.

作者簡(jiǎn)介：莊保良 （1981-），男，廣東湛江人，本科，中級(jí)，研究方向：電子信息工程專業(yè)方向。