太陽能供電系統在高速公路視頻監控系統中的運用

摘 要：太陽能供電系統具有綠色環保、無污染等特點。本文對太陽能供電系統在高速公路視頻監控系統運用開展研究，體現出太陽能供電系統的使用優勢，并指出使用太陽能供電系統需要注意的問題，希望為其他研究者提供有益的借鑒。

關鍵詞：太陽能；供電系統；高速公路；視頻監控

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

安裝在野外等偏遠地區的視頻監控系統，選擇太陽能供電將會是最佳選擇，太陽能屬于環保的可再生能源，基于太陽能供電視頻監控系統具有極大的運用價值和良好的前景。

1 傳統高速公路供電系統和太陽能供電系統的對比

傳統高速公路供電系統只有在持續穩定的電能支持下才會長期有效運轉，電能消耗是非常巨大的，會嚴重消耗發電所需的石油和煤炭能不可再生能源，太陽能供電系統使用的太陽能是可再生能源，是取之不盡的，當前我國能源消耗的重要發展方向就是要從消耗不可再生資源向使用可再生、環保的能源轉變，在高速公路監控系統內運用太陽能就符合這種發展趨勢。

（1）傳統供電。傳統供電系統主要依靠的是電廠發電。高速公路安裝了監控系統后，通過電線與周圍電廠連接。電廠在發電后向監控系統輸送電能進而保證其正常的運行，系統可以持續錄制高速公路具體情況，同時將錄制內容傳送到指定計算機，方便交通部門對相應信息的及時獲取，一旦發現問題后就可以及時處理，避免交通事故[1]。

（2）太陽能供電。太陽能供電有著和傳統供電相同的功能，但是兩者的組成及運行基本上完全不同，太陽能供電系統不必連接電廠，只需以太陽能電板作為基礎設備向視頻監控系統提供電能。太陽能電板會大量的吸收太陽能，并將太陽能轉化為電能，同時還能存儲電能并持續提供電能，實現監控系統的不斷運作，并且為監控系統的優化提供可能。目前，我國的太陽能發電技術有了極大的進步，如利用硅晶蓄電池來對太陽能吸收、儲存最終轉換為電能被使用已經成為了可能[2]。

（3）兩者對比。傳統供電系統存在較多的約束，一旦線路或是電廠出現問題，視頻操作系統就無法繼續工作，并且要耗費人力財力才可以實現系統的重新運轉，另外，出現問題后，交通部門無法及時檢修各路段的視頻監控系統，電廠通常出現的問題是突破了交通部門控制范圍的，無法對出現的問題進行完全控制。這些突發性的事件會影響監控設備的運行，甚至造成設備的突然停止而丟失重要的公路運行資料。借助太陽能供電，可以通過天氣預報來提前做好準備，降低各方面因素對視頻監控系統的影響。另外，天陽能供電系統有著無污染的特點，而傳統供電系統很難達到這一點。

伴隨我國高速公路網的持續完善，視頻監控系統需求量繼續增大，傳統供電系統適用性降低，以經濟角度考慮，太陽能供電系統存在成本低、高效率、穩定性強、環保等多種優勢。

2 太陽能供電系統組成及原理

太陽能供電系統基本結構為：單晶太陽能電池組、蓄電池、控制箱等。在正常日照環境中，電池組件將會產生電動勢，各個組件經過串聯形成了太陽能的電池組件方陣，一旦達到了輸入電壓。借助充放電控制器達到負載供電，并對剩余的電能借助蓄電池組進行儲存。

在夜晚或者雨雪天氣，蓄電池組通過逆變器來給系統供電，逆變器將直流電轉為交流電，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，該系統還要具備限荷保護及防雷電裝置，進而保證系統運行過程中不會遭受雷電損害和超電量損傷，實現系統的正常、穩定和安全運行。

3 太陽能供電系統的使用

基于太陽能供電系統而運轉的高速公路監控設備，其主要的組成為：監控系統、太陽能供電系統、視頻傳輸系統。

監控設備系統主要由攝像機、視頻編碼器等組成，主要用來采集和處理視頻數據。視頻數據傳輸系統內主要有光端機，光纜中端、光纖等，目的是監控視頻數據遠程傳輸。太陽能供電系統中監控系統及視頻數據傳輸設備有些需要直流，有些需要交流電，按照監控設備運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方面：

（1）高速公路沿線設置監控位置的日照情況，整個監控系統的能源來自太陽光照，對此要充分考慮到太陽能供電系統接受的光照時間，這一點在南方的高速度段以及山區路段十分的突出，北方以及西北的大多數地區不需要考慮這一問題。

（2）太陽能電池的轉化率比較低，當前太陽能供電實驗室的轉化率僅有20%，目前在國際市場上，性能較為優良的單晶硅電池額定效率僅有16.5%。

（3）太陽能電池的發電能力與光照的時間、溫度、安裝角度和光照強度等都存在者密切的聯系，以上的每一各環節出現變化都會影響電池板的發電量。對此太陽能電池板的選擇必須要選取最合適的標準，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。太陽能發電量通常是在不斷改變著的，表現出曲線過程，一般情況為早晚少，中午和下午發電較多，對此，使用中需要注意光照的強度、安裝角度、日照的時間和發電量時間限制等。

5 小結

本文對太陽能供電系統的使用特點、結構、使用中需要考慮的問題等展開了具體的闡述。高速公路遠程監控系統的傳統供電存在較大的限制時，采用太陽能供電系統將最大程度的減少成本，并且更為環保和便捷。另外由于地理差異，監控系統內的各個設備的功耗不同，不同廠家的太陽能蓄電池參數差異等因素，在實際的工程內必須要結合實際情況進行設計。

參考文獻：

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

[2]張誠，魏巍.太陽能供電系統在高速公路視頻監控系統中的應用[J].科技與創新，2016（13）：87.

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