กรณีศึกษา: ระบบกล้องวงจรปิด PoE พลังงานแสงอาทิตย์แบบออฟกริดสำหรับการติดตั้งระบบเฝ้าระวังระยะไกล

1. ความเป็นมาของโครงการ

ในสภาพแวดล้อมที่ห่างไกลและมีข้อจำกัดด้านโครงสร้างพื้นฐาน การติดตั้งระบบเฝ้าระวังที่เชื่อถือได้นั้นมีความท้าทายสองประการ: การรับรองการเชื่อมต่อเครือข่ายที่เสถียรและการจัดหาแหล่งจ่ายไฟอย่างต่อเนื่อง โซลูชันแบบดั้งเดิมที่ใช้โครงข่ายไฟฟ้ามักไม่สามารถใช้งานได้เนื่องจากต้นทุนการติดตั้งที่สูงหรือข้อจำกัดทางภูมิศาสตร์ ในโครงการนี้ ลูกค้าต้องการระบบกล้องวงจรปิดแบบออฟกริดเต็มรูปแบบที่สามารถจ่ายไฟให้กับกล้อง IP จำนวนหกตัว โดยแต่ละตัวใช้พลังงานประมาณ 25W โดยไม่ต้องพึ่งพาโครงสร้างพื้นฐานทางไฟฟ้าภายนอก ความคาดหวังนั้นชัดเจน: โซลูชันแบบครบวงจรที่ออกแบบไว้ล่วงหน้าพร้อมใช้งานทันที ครอบคลุมการผลิตพลังงาน การจัดเก็บ และการส่งข้อมูล2. ข้อกำหนดของระบบจำนวนกล้อง: 6 เครื่อง

กำลังไฟต่อกล้อง: 25W

โหลดกล้องทั้งหมด: 150W

การทำงานต่อเนื่อง: 24/7

สภาพแวดล้อม: กลางแจ้ง สถานที่ห่างไกล

• แหล่งพลังงาน: พลังงานแสงอาทิตย์ (ออฟกริด)
• เครือข่าย: การเฝ้าระวัง IP แบบ PoE
• 3. ภาพรวมโซลูชัน
• เพื่อตอบสนองความต้องการของลูกค้า เราได้ออกแบบระบบเฝ้าระวัง PoE ที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการ ซึ่งรวมการผลิตพลังงาน การจัดเก็บ และการกระจายเครือข่ายไว้ในตู้ภายนอกอาคารเดียว ระบบประกอบด้วย:
• Olycom Industrial PoE switch IM-FBP288GE (อุปกรณ์เครือข่ายขอบ)
• แผงโซลาร์เซลล์ (การผลิตพลังงาน)
• ตัวควบคุมการชาร์จโซลาร์เซลล์ MPPT (การควบคุมพลังงาน)

ระบบแบตเตอรี่ LiFePO4 (การจัดเก็บพลังงาน)

ตู้ภายนอกอาคารระดับ IP65 (โครงสร้างและการป้องกันระบบ)4. การออกแบบและกำหนดค่าระบบ4.1 การวิเคราะห์การใช้พลังงาน

โหลดระบบทั้งหมดคำนวณได้ดังนี้:

• กล้อง: 6 x 25W = 150Wโอเวอร์เฮดของสวิตช์ PoE: ~15Wโหลดระบบทั้งหมด: ~165W
• โหลดต่อเนื่องนี้เป็นพื้นฐานสำหรับการกำหนดขนาดแบตเตอรี่และการออกแบบแผงโซลาร์เซลล์
• 4.2 การจัดเก็บพลังงาน (ระบบแบตเตอรี่)
• เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานไม่หยุดชะงักในช่วงกลางคืนและสภาพแสงน้อย ระบบได้รับการออกแบบให้มีระบบสำรองไฟ 1 วัน
• การใช้พลังงานรายวัน:

165W x 24 ชม. ≈ 3960Wh

การกำหนดค่าแบตเตอรี่:

แบตเตอรี่ LiFePO4 48V 100Ah (ความจุที่ใช้งานได้ประมาณ 4.8kWh)

การกำหนดค่านี้คำนึงถึงขีดจำกัดการคายประจุลึกและรับประกันอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนาน (โดยทั่วไป >4000 รอบ)

4.3 การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์

เพื่อรองรับการใช้พลังงานรายวัน แผงโซลาร์เซลล์ได้รับการกำหนดขนาดตามชั่วโมงแสงแดดสูงสุดโดยเฉลี่ย

พลังงานที่ต้องการ: ~4kWh/วัน

ชั่วโมงแสงแดดสูงสุด: ~5 ชั่วโมง/วัน

กำลังการผลิตโซลาร์เซลล์ที่คำนวณได้: ≈ 800W

การออกแบบขั้นสุดท้าย (พร้อมส่วนเผื่อความปลอดภัย): ระบบแผงโซลาร์เซลล์ 1kW (เช่น แผง 2 x 550W) สิ่งนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่เสถียรแม้ในสภาพอากาศที่ไม่เหมาะสม

4.4 การจัดการพลังงาน เลือกใช้ตัวควบคุมการชาร์จโซลาร์เซลล์ MPPT (Maximum Power Point Tracking) 48V / 40A เพื่อ:

เพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์สูงสุด

ควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่

ป้องกันการชาร์จเกินและความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า

4.5 แกนเครือข่าย: Power Booster PoE Switch

ระบบใช้สวิตช์ PoE อุตสาหกรรม IM-FP288BGE เป็นหน่วยกระจายเครือข่ายและพลังงานกลาง

คุณสมบัติหลัก:

พอร์ต PoE 8 พอร์ต (รองรับกล้องสูงสุด 6 ตัว + ส่วนขยาย)

พอร์ต SFP uplink 2 พอร์ตสำหรับการเชื่อมต่อใยแก้วนำแสง

เอาต์พุต PoE แบบบูสต์ 48V

งบประมาณพลังงาน PoE ทั้งหมด: 240W

• การออกแบบ DIN เกรดอุตสาหกรรมสำหรับการติดตั้งในตู้ภายนอกอาคาร
• สวิตช์ Ethernet นี้ช่วยให้ทั้งการส่งข้อมูลและการจ่ายพลังงานผ่านสาย Ethernet เส้นเดียว ทำให้การติดตั้งง่ายขึ้นและลดความซับซ้อนของสายไฟ
• 4.6 การรวมตู้

ส่วนประกอบทั้งหมดถูกรวมเข้ากับตู้ภายนอกอาคารระดับ IP65 ซึ่งออกแบบมาเพื่อความทนทานและติดตั้งได้ง่ายการจัดวางภายใน:

ส่วนบน: ตัวควบคุม MPPT และการป้องกัน DC (เบรกเกอร์, การป้องกันไฟกระชาก)ส่วนกลาง: สวิตช์ PoE 8 พอร์ต (IM-FP288BGE)ส่วนล่าง: แบตเตอรี่ LiFePO4

อินเทอร์เฟซภายนอก:

• อินพุตโซลาร์เซลล์
• เอาต์พุตกล้อง/PoE
• ใยแก้วนำแสง uplink
• คุณสมบัติเพิ่มเติม:
• โครงสร้างเหล็กป้องกันการกัดกร่อน

ระบบระบายอากาศหรือพัดลม

ต่อมสายเคเบิลกันน้ำ

ประตูแบบล็อคได้เพื่อความปลอดภัย

5. สถาปัตยกรรมระบบ

ระบบทำงานเป็นเครือข่ายพลังงานและข้อมูลแบบวงปิด:

แผงโซลาร์เซลล์ผลิตพลังงาน DC

ตัวควบคุม MPPT ควบคุมและชาร์จแบตเตอรี่

แบตเตอรี่จ่ายไฟ DC 48V ที่เสถียร

สวิตช์ PoE จ่ายพลังงานและข้อมูลไปยังกล้อง

ข้อมูลวิดีโอถูกส่งผ่านใยแก้วนำแสง uplink

สถาปัตยกรรมนี้รับประกันการทำงานต่อเนื่อง ประสิทธิภาพสูง และความต้องการการบำรุงรักษาที่น้อยที่สุด

6. ข้อได้เปรียบหลัก

6.1: การทำงานแบบออฟกริดเต็มรูปแบบ

ไม่ต้องพึ่งพาไฟฟ้าสาธารณูปโภค เหมาะสำหรับการติดตั้งระยะไกลหรือชั่วคราว

6.2: การออกแบบแบบบูรณาการ

ส่วนประกอบทั้งหมดได้รับการติดตั้งล่วงหน้าและปรับให้เหมาะสมภายในตู้เดียว

6.3: ความน่าเชื่อถือสูง

ฮาร์ดแวร์เกรดอุตสาหกรรมรับประกันประสิทธิภาพที่เสถียรในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

6.4: ความสามารถในการปรับขนาด

สามารถรองรับกล้องเพิ่มเติมหรือระบบสำรองไฟที่นานขึ้นได้ด้วยการอัปเกรดแบบโมดูลาร์

6.5: การติดตั้งที่ง่ายขึ้น

ระบบแบบปลั๊กแอนด์เพลย์ช่วยลดเวลาในการวิศวกรรมและการติดตั้ง ณ สถานที่

7. บทสรุป

โครงการนี้แสดงให้เห็นว่าระบบเฝ้าระวัง PoE ที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งออกแบบมาอย่างดีสามารถแก้ปัญหาการเฝ้าระวังระยะไกลได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยการรวมการผลิตพลังงาน การจัดเก็บ และโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายเข้าเป็นโซลูชันแบบครบวงจร ระบบจึงมอบ:

การเฝ้าระวังที่เชื่อถือได้ตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน

ลดความซับซ้อนในการติดตั้ง

ประสิทธิภาพการดำเนินงานระยะยาว

โซลูชันดังกล่าวมีคุณค่าเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในการใช้งานต่างๆ เช่น:การเฝ้าระวังความปลอดภัยระยะไกล

สถานที่ก่อสร้าง

แหล่งน้ำมันและก๊าซโครงการโครงสร้างพื้นฐานในชนบท

กรณีศึกษานี้เน้นย้ำถึงการเปลี่ยนแปลงจากการจัดหาฮาร์ดแวร์แบบสแตนด์อโลนไปสู่การรวมระบบที่สมบูรณ์ ช่วยส่งมอบมูลค่าที่สูงขึ้นและการมีส่วนร่วมของลูกค้าที่แข็งแกร่งขึ้น

หากจำเป็น ระบบสามารถปรับแต่งเพิ่มเติมเพื่อรองรับระบบสำรองไฟที่ยาวนานขึ้น จำนวนกล้องที่มากขึ้น หรืออินพุตพลังงานแบบไฮบริด ขึ้นอยู่กับความต้องการเฉพาะของโครงการโปรดติดต่อเราสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม