风光互补无线远程视频监控系统方案.doc

风 光 互 补 供 电 无 线 远 程 视 频 监 控 系 统 设 计 方 案 编 制：深圳市鑫日科科技有限公司 日 期：二 O 一三 年 八 月 目目 录录 一、前一、前 言言3 二、应用特点二、应用特点3 2.1 太阳能发电子系统.4 2.2 数据无线传输子系统 .5 2.3 其他子系统 .5 2.3 系统相关应用案例图片 .6 三三 、项目需求、项目需求10 四、无线视频传输方案设计四、无线视频传输方案设计11 4.1 无线传输方案概述 .11 4.2 无线传输方案设计 .11 4.3 无线传输设备介绍 .12 五、风光互补发电系统方案设计五、风光互补发电系统方案设计14 5.1 风光互补独立供电系统（监控类）示意图 .14 5.2 设计思路 .14 5.3 安装地对自然资源要求 .14 5.4 设备选型方案 .14 六、前端监控设备介绍六、前端监控设备介绍16 七、远程视频同步方案介七、远程视频同步方案介绍绍17 八、方案预算八、方案预算18 一、前一、前 言言 近几年，传统视频监控方兴未艾之时，太阳能、风能无线网络监控，一种 真正的脱 “线”了的远程视频传输模式，犹如一只奇葩悄然绽放。太阳能无线 传输模式，慢慢从一种概念，成为一种实际工程案例，走入人们的视野。 二、应用特点二、应用特点 该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。 二、二、系统原理和架构系统原理和架构 太阳能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。 2.12.1 风电互补发电子系统风电互补发电子系统 太阳能、风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。 2.22.2 数据无线传输子系统数据无线传输子系统 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 3G 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 3G 视频传输将是一个比较好的选择。利用 3G 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。 3G 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。 2.32.3 其他子系统其他子系统 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。 “为了使得太阳能视频监控更加容易实现，我们对摄像机的联接接口进行 改进。 ” ， “减少用线，简化安装。我们的摄像机在提供电源、视频和云台控制的 标准接口以外还提供三位一体的综合接口，使用一根联线就可以满足电源、视 频和云台控制等需要” 。 视频记录子系统，主要是安置在监控中心。不过要提及到一点的是，由于 是无线传输，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，例如 SD 卡和硬盘。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，使太阳能无线监控系统工作在良好状态。 2.32.3 系统相关应用案例图片系统相关应用案例图片 三三 、项目需求、项目需求 如下图，图中方块为临时营区，放置主机和监控平台，并在监时营区设置 一个监控点。椭圆形区域为另外的两个监控点，相距监时营区约为 3 公里距离， 现场因没有勘察，暂定为营区与监控点之间无障碍阻挡。监时营区接收到的视 频信号需要传输到汕尾监控室同步显示。 由于监控点至营区间无法铺设线路，且线路铺设成本太高，根据上述需求， 建议利用现场自然资源建设一套风光互补发电系统来给监控设备提供电力，通 过无线传输将视频信号传回营区，营区本地的监控点通过线路铺设完成视频信 号传输工作。 建议风光互补发电系统配置不少于 2 天的蓄电池容量，在现场无风无光的 情况下能持续给监控设备提供 2 天的供电续航能力。 四、无线视频传输方案设计四、无线视频传输方案设计 4.14.1 无线传输方案概述无线传输方案概述 随着基于扩频技术的无线局域网技术的迅速发展，突破了传输容量的瓶颈， 使得视、音频、数据无线传输集成应用得到了进一步的发展。 无线远程网络视频监控系统应能将视频、音频、数据集合在一起通过无线 宽带网络传输设备进行点对点或点对多点无线传输，是一套集影像监控、声音 监控、环境监控、报警、资料存储和查询、站点集中管理等一体的高级多媒体 监控管理系统。系统应基于 TCP/IP 协议，采用 M-JPEG、MPEG4 编码方式，实现 单播、广播、组播功能，将监控的功能与网络技术完美结合，具有高可靠性， 高集成度。产品应具有体积小、功能强、易使用、易安装，网络化管理等特点。 1. 标准化：无线网络视频监控系统就是要实现在无线网络系统上的图像传输 和共享。应能遵循网络协议和传输标准的要求。 2. 可扩展性：由于用户以后的需求会不断发展，监控数量将随之扩大，只要 增加前端设备，不用添加其他附加设备，以保证用户的投资。 3. 可用性和可靠性：考虑用户的实际情况，选用的设备应采用嵌入式的操作 系统，减少其他因素造成故障的可能性。 4.24.2 无线传输方案设计无线传输方案设计 项目情况：项目情况：安装 2 台网络高清摄像机，传输距离 2-3 公里以内，空旷无遮 挡，主机采用 NVR。 具体实施：具体实施：前端每台摄像机接一台高带宽无线网桥向监控中心发射视频信 号，采用点对点的方式，中心用 2 台 LA-5837 高带宽无线无线网桥接收前端 2 路高清视频信号， 同时用一台交换机将 2 台网桥的信号汇集成一路信号，接入 到 NVR 中存储显示。 系统如下图所示系统如下图所示 系统优势：系统优势： 采用基于 IP/TCP 协议的传输，采用了高频传输机制和高速率网桥，可以有 效可以避开其他信号的干扰，同时组网灵活，系统扩容性强，后续项目增加摄 像机方便接入现有系统。同时利用了无线网络视频传输，还可以同时实现无线 控制等功能。 4.34.3 无线传输设备介绍无线传输设备介绍 LA-5837 室外数字无线网桥是一款性价比非常高的远距离室外无线网桥， 采用美国原装创锐讯 AR7240 芯片，主频高，保证设备运行稳定，采用双射频以 及高达 26dbm 的功率输出，完全能够达到长踞离及高带宽的传输要求。设备运 行于抗干扰能力极强且目前频率较少使用的 5.8G 频段，数据传输双通道 22 MIMO 技术，最高带宽可达 300Mbps。配置简单方便，方便上手。设备内置 17dBi 特制 5G 宽频双极化 MIMO 天线，增益足，角度大，非常适合远踞离高速 率的数据传输。经过实地测试，无障碍传输 9 公里情况下，有效带宽高达 90M。适合应用在标清网络摄像机信号、720P、1080P 网络摄像机的视频传输， 高容量网络数据吞吐传输、网络覆盖等各种无线传输系统里面。 技术规格：技术规格： 设备特性设备特性: 设备有四个信号强度指示，现场安装调试根据指示灯提示，可以快速锁定 信号最佳状态，以获取理想的数据传输数率。 系统信息系统信息 核心处理器原装美国创锐讯 AR7240 主频 400MHz 内存32MB DDR SDRAM NOR Flash4MB 接口1 x 10/100 BASE-T Ethernet Port 天线内置 5.8G17dbi 双极化宽频天线 水平 30 度 垂直 33 度 外接口双 SMA 接口（可选） 耗电量整机功耗 7.5 瓦 供电方式POE 12V 发射功率双通道 26dbm 输出 整机重量420 克 适合湿度 工作: 5% to 95% (non-condensing) 存放: Max.90% (non-condensing) 温度条件工作:-30oC to 70oC 存放: -40oC to 90oC 尺寸 (长*宽*高)278.5 x 122.2 x 94.5 (mm) 系统特性系统特性 无线操作模式无线接入点/无线桥接/客户端/客户端桥接/中继五类模式 WAN 类别 固定 IP 动态 IP PPPoE 拨号 设备管理 通过 IE 设置 SNMP V2c Telnet / Secure Shell (SSH) 数据警示和管理 Event Login (Syslog) Detailed Statistics per Client 虚拟子网(VAP)每个 RF 最多支持 4 个 VAPs 高级特征 Built-in DHCP server Transmission Power Control (One dB per step) Closed System (Suppress SSID) Transmission Rate Control Spanning Tree Protocol(802.11Q) 五、风光互补发电系统方案设计五、风光互补发电系统方案设计 5.15.1 风光互补独立供电系统（监控类）示意图风光互补独立供电系统（监控类）示意图 5.25.2 设计思路设计思路 风光互补独立供电系统要确保能给设备供电（即对供电的硬性需求） ，以风 光互补发电为供电来源.在设备选型上以风力发电为主，光伏发电为辅原则。 风光互补独立供电系统具备了将风能转化为电能和将太阳能转化为电能的 双重优点，没有风有光时可以通过太阳能电池组件来发电并储存在蓄电池；有 风没有光时可以通过风力发电机来发电，储存在蓄电池。风光都具备时，可以 同时发电；无风无光的时候，可将储存在蓄电池里的化学能转化为电能供监控 使用。在白天可以利用太阳光和风力资源发电，晚上利用风力发电机发电，弥 补了风能供电或太阳能供电的单一性，使供电系统更具稳定性和可靠性。 5.35.3 安装地对自然资源要求安装地对自然资源要求 根据项目所在地气象数据判断日照资源是否适合风光互补供电系统的安装 使用。一般情况下年平均风速4 米/秒，年日照时数1095 小时的条件下是比 较适合安装风光互补供电系统的安装使用的。 5.45.4 设备选型方案设备选型方案 风光互补供电系统选型: 1.测算用电系统（监控设备）的日均耗电量: 监控负载总功率 45W，电压分别是 DC12V，每天 24 小时工作 用电设备实际总功耗 45W24h1.1711263.6Wh。 备注：1.17 为常数：即系统损耗（线损，设备无功损耗等）为 17，即供 电系统每天至少需提供 1263.6Wh 的电能。 2、确定风光互补发电系统的日均发电量 为保证监控点设备的正常用电，风光互补发电系统的日均发电量必须大于 监控点设备的日均耗电量；即风光互补发电系统日均发电量必须大于 1263.6Wh. 按照风光互补发电系统日均满载发电量 2 小时计算，则风光互补发电系统 的总功率必须1236.6Wh /2h=631.8W。则风光互补发电系统总功率必须 631.8 W。 对计算出的风光互补总装机容量值进行设备的选型一般情况遵循以下原则： 1. 对自然资源风力资源和太阳能资源评估：风力资源好，太阳能资源次之， 发电设备取以风力发电为主，太阳能发电为辅；太阳能资源好，风能资源 次之，发电设备取以太阳能发电为主，风力发电为辅。本系统设备选型建 议以风力发电，太阳能发电并重原则。 本系统设备选型风力发电设备装机容量 300W，太阳能发电设备装机容量 332.4W，为合理的配置风力发电设备和太阳能发电设备的电压等级及充电、放 电电流的均衡性，提高系统稳定性，太阳能发电设备装机容量为 400Wp 2. 风光互补关键设备选型 1) 选择风光互补发电系统的风力发电机与光伏板功率 在风光互补发电系统设计中，考虑实际发电和成本因素，故将选用 300W 的 风力发电机和 400W 的太阳能板 2) 选择风力发电机、光伏板与配套设备 根据以上测算，系统设计选择太阳能电池组件 100Wp 四块，风力发电机 300W 一台，风光互补控制器 DC12V 一台。 3.蓄电池选型 蓄电池的选型最少要满足 2 天无风无光条件下用电设备能正常工作。 蓄电池的容量等于设备每天用电量乘以极限天数乘以 1.67 除以蓄电池组电 压:45W24h1.672/12V=300.6Ah（1.67 为经验值，蓄电池 50放电深度， 15左右的设备损耗，2左右的线损）. 12V150AH 蓄电组 2 块，即 2 块串联满足 12 伏电压要求，蓄电池组容量 300AH 满足用电设备 300Ah 的容量要求。 六、前端监控设备介绍六、前端监控设备介绍 产品概述：产品概述： 彩色/黑白自动转换摄像机，光学 18 倍，数字 12 倍，彩色解晰度 480 线， 彩色最低照度 0.15Lux，黑白照度 0.01Lux,日夜视切换功能,水平旋转速度 0.05250/S,垂直旋转速。 度 0.05200/S,带 80-256 个预置点，24 个区域遮罩块,屏幕菜单、花 样扫描等功能。 （支架等附件另配） 。 支持 AB 码、Pelco“P”/“D”协议， “Coax”同轴视控。 关键特性： 区域遮罩功能 报警调用功能 手动限位功能 自动归位功能 空闲动作功能 预置画面冻结功能 屏幕菜单功能及屏幕操作提示功能 采用功能完善的高性能数字 DSP 设计，性能可靠稳定 产品特性：产品特性： 一体化集成设计，结构紧凑 精密电机驱动，运转平稳、反应灵敏 水平 360连续旋转无监视盲区 垂直方向实现自动翻转连续监视 旋转速度根据镜头变倍倍数自动调整 自动光圈、自动聚焦、自动白平衡 随机自动扫描功能 花样扫描功能 削苹果式扫描功能 内部设置数据断电后不丢失 内置智能感应控制器，可根据预设温度，自动 调节风扇的工作状态，延长使用寿命，降低功耗 支持内置光模块，解决外置光端机防水防尘问题 七、远程视频同步方案介绍七、远程视频同步方案介绍 在营区与汕尾管理中心之间租用电信专用网络或移动运营商 3G 网络，通过 NVR 管理软件将视频实时传输回汕尾管理中心。利用视频解码服务器可将网络 视频信号解码还原成模拟视频信号并通过电视墙进行统一管理。 监控中心 NVR 主要功能特点： 具有超强的视频信号管理能力，能管理 1728 路图像，并可对每路图像进行 命名 支持多画面分组管理，可分成 48 组，并支持分组自动切换显示 具有多种画面显示模式，可任意切换 1、4、9、16、25、36 画面显示 具有“一键登录”功能，只要按一个键就能将一组画面全部打开 支持手动录像、定时录像、报警联动录像、移动侦测录像，可对各路图像 进行分别设置 在定时录像和报警联动录像时，可使用预录像功能，提前几十秒录像 能完善的支持高速球的控制，可设置、调用 128 个预置位、32 条巡航轨迹 可对网络摄像机、网络视频服务器的各项参数进行远程设置 可按日期、类别、服务器名称、服务器通道，进行多条件组合检索录像资 料 具有录像回放服务功能，能将录像电脑设置成录像服务器，实现远程查看 录像资料 具有数据转发功能，可方便地搭建转发服务器 同时支持主动/被动两种运行模式，既能让监控中心向前端设备取数据，也 能让前端设备主动向监控中心发数据 支持电子地图，地图中可设置摄像机与探测器，报警时对应位置闪烁 支持双显示器模式（一台显示图像、一台显示电子地图） 具有完善的权限管理机制，可设置多个用户，具有 13 项权限可选 全面支持二次开发，可提供完善的 SDK 开发包 八、方案预算八、方案预算 风光互补无线网络远距离监控系统配置报价风光互补无线网络远距离监控系统配置报价 金额金额( (元元) ) 序序 号号 设设 备备 名名 称称型号型号/ /规格规格品牌品牌/ /产地产地计量单位计量单位数数 量量 单单 价价合合 价价 备备 注注 1 1、前端监控部份、前端监控部份 1 红外网络高速球机 360 连续旋转、红外距离 100 米，内置日立高倍变倍机芯, 含支架及电源 国优台 35300.00 15900.00 2 2、无线传输部份、无线传输部份 2 无线传输网桥 配置简单方便，方便上手。 设备内置 17dBi 特制 5G 宽频 双极化 MIMO 天线，增益足， 角度大，非常适合远踞离高 速率的数据传输。经过实地 测试，无障碍传输 9 公里情 况下，有效带宽高达 90M。 国优台 43000.00 12000.00 3 3、风光互补发电设备部份、风光互补发电设备部份 3 太阳能电池板 SN-S150W，单晶硅太阳能电 池组件，转换率 17%以上，最 大电压：18V，最大电流： 6.67 安，150W/块，CE、TUV 认证。使用寿命 20 年以上。 国优块 41900.00 7600.00 4 太阳能电池板支架 定制幅 4350.00 1400.00 5 风力发电机 MINI5 400W，5 叶片低风速起 动，额定功率 400w, 电压 24V, 重量 7.1KG，加强尼龙 纤维叶片，叶片直径 121cm，1.5 米/秒启动风速， 2.0 米/秒切入风速，最大承 受风速 50 米/秒，机身全铝 合金，安装架：48mm 钢管连 接。使用寿命 15 年以上 国优台 22900.00 5800.00 6 风光互补电源控制 器 SN-WSL-24V，MPPT 方式充电, 24V 风机输入 600w,太阳能输 入 360W, 路灯光控和时控开 关；可显示过压，欠压，过 载，短路等故障状态；可防 太阳能板反充，反接，过充， 过放，电池反接，晨亮功能, 两路接口均可设监控模式, 15A. 国优套 2760.00 1520.00 7 电源逆变器 SN-WI300-24V，使用 CPU 控 制,智能化纯正弦波输出,输 出短路保护设计,过载保护设 计,最大输出功率 300W,24VDC 输入,220VAC 输出,最大充电 流 20A 国优个 2980.00 1960.00 8 太