近幾年，傳統(tǒng)視頻監(jiān)控方興未艾之時，太陽能無線網絡監(jiān)控，一種真正的脫線了的遠程視頻傳輸模式，猶如一只奇葩悄然綻放。太陽能無線傳輸模式慢慢從一種概念，成為工程實用案例，走入人們的視野。下面跟我們一起揭開太陽能無線遠程監(jiān)控的面紗。

　　一、應用特點

　　該系統(tǒng)由于主要利用的是可再生新能源供電的無線傳輸模式，所以該系統(tǒng)具有：不需挖溝埋線、不需要輸變電設備、不消耗市電、維護費用低、低壓無觸電危險。此種工程案例主要應用于一些偏遠地帶以及太陽能資源相對豐富的地區(qū)。如高速公路、電力傳輸線監(jiān)控、石油天然氣管道監(jiān)控、森林防火監(jiān)控、邊境線監(jiān)控、航道指示燈塔、海岸線、島嶼(群)等。其次是景區(qū)的需要，如城市風光景區(qū)、旅游景區(qū)、自然保護區(qū)、野生動物保護園區(qū)。簡單概括為三無一有的地方，即無人無電無網線，但需要實時監(jiān)控管理又需節(jié)能零排放無污染的地方或區(qū)域。

　　這些野外大范圍監(jiān)控是網絡視頻監(jiān)控的一個新的應用市場，它對監(jiān)控系統(tǒng)的供電和信號傳輸提出了各種新的要求。利用太陽能和無線網絡傳輸來實施遠距離視頻監(jiān)控，有助于大幅度降低工程材料使用量和施工作業(yè)工程量，是野外視頻監(jiān)控領域節(jié)能環(huán)保的有效選擇。無線太陽能遠程監(jiān)控是新能源行業(yè)和物聯(lián)網行業(yè)的一個有效結合。

　　二、系統(tǒng)原理和架構

　　太陽能無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)有太陽能發(fā)電子系統(tǒng)、電源管理子系統(tǒng)、蓄電池子系統(tǒng)、攝像機子系統(tǒng)、視頻記錄子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)和其它輔助子系統(tǒng)組成。整個系統(tǒng)的架構圖如下：

　　從系統(tǒng)架構圖中可以看出：太陽能發(fā)電子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)無線傳輸子系統(tǒng)分別解決了遠距離監(jiān)控的供電問題和傳輸問題，這是實現(xiàn)野外遠距離監(jiān)控的關鍵系統(tǒng)。下面我們就這兩個重要系統(tǒng)分別進行分析和闡述。

　　1.太陽能發(fā)電子系統(tǒng)

　　太陽能發(fā)電系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的關鍵，需要根據(jù)太陽能為蓄電池充電的速度來決定太陽能發(fā)電的功率。由于蓄電池充電有其自身的特性和有效日照時間的影響，蓄電池需要一天或以上才能達到充滿的效果。

　　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)的建設成本，因此整個系統(tǒng)中工作部分設備的低功耗運行變成為了太陽能無線視頻監(jiān)控的關鍵之一。目前市場銷售的攝像機都沒有在這方面提供明確的數(shù)據(jù)，不少攝像機如高速球采用24伏交流供電。為了使太陽能和蓄電池的電壓能夠滿足市售攝像機的工作，必須對系統(tǒng)中的電壓進行變化。由于電壓變換過程中的損耗，使得整個系統(tǒng)的電量有效使用率大幅度下降。為了解決這個棘手的問題，我們必須制定太陽能無線監(jiān)控系統(tǒng)進行供電及相關標準并進行統(tǒng)一。首先，所有攝像機和各種設備都基于直流12伏電壓，且滿足低功耗運行要求，比如說我們對攝像機換了電機，對部分電路采用低功耗元器件并進行了特別設計;其次，縮短其部分系統(tǒng)的運行時間。比如說功放，它只有在通話時才會自動開啟。這樣整個耗電系統(tǒng)就符合低功耗要求，同時也降低了太陽能系統(tǒng)的供電成本。吳勇彪對供電部位如何節(jié)能解釋道。

　　蓄電池的計算，主要是根據(jù)客戶的系統(tǒng)需要連續(xù)工作的時間的需求來計算的。“太陽能電池板的發(fā)電功率和蓄電池的容量不是一個簡單的比例關系”吳勇彪說，太陽能電池板發(fā)電不足的情況下，容易使蓄電池出于長期虧電的狀態(tài)，從而縮短蓄電池的壽命。供電控制系統(tǒng)必須把有限的太陽能功率最大程度化地利用，在最短的時間內把蓄電池充滿。“在我們設計的太陽能供電系統(tǒng)中有一個充電管理系統(tǒng)通過對蓄電池進行矩陣式控制，從而發(fā)揮了舉足輕重的作用。”

　　2.數(shù)據(jù)無線傳輸子系統(tǒng)

　　目前適合進行太陽能無線視頻監(jiān)控的數(shù)據(jù)傳輸方式有兩種：無線網絡即WIFI和3G網絡。兩種網絡各有優(yōu)點，用戶可有針對性選擇。

　　如果監(jiān)控點離監(jiān)控中心之間的距離為數(shù)公里，且中間無阻隔，或者可以通過增加很少的轉接點連接到監(jiān)控中心，這種情況就比較適合采用WIFI傳輸。WIFI傳輸可以獲得較高的有效帶寬，保證視頻傳輸?shù)那逦群土鲿承浴?amp;ldquo;如果用戶可以通過自身的能力建設這些WIFI基站和轉接點，系統(tǒng)建成后總體運營成本會比較低，不過前期投入成本高。”吳勇彪分析道。如果監(jiān)控點離監(jiān)控中心比較遠，且中間有很多建筑和阻隔，這時采用3G視頻傳輸將是一個比較好的選擇。利用3G視頻傳輸，將視頻數(shù)據(jù)通過相關的電信運營商的網絡傳遞到監(jiān)控中心。如果可以通過互聯(lián)網來傳輸視頻則會更加容易實現(xiàn)跨地區(qū)的遠程視頻監(jiān)控。綜合比較起來，WIFI傳輸適合于沒有或較少阻擋的地區(qū)，例如農牧場、湖泊、沼澤、河流、海岸等等。3G傳輸由于運營商的服務的支持，更加適合于城市、村莊、郊區(qū)和快速應急應用。

　　如果從經濟上來比較，吳勇彪算了一筆賬。“我們以30KM處的監(jiān)控點來比較，環(huán)境是比較空曠的地帶。如果選擇3G傳輸，每個月要交給電信運營商的3G使用費大概是600-800元，那一年的租金大概要10000元;以蓄電池5年的周期一換來算，5年大概要5萬的費用;如果是WIFI傳輸，假設要建立6個太陽能中轉(基)站，假設每個太陽能中轉(基)站的建設費用要3萬元，合計大概是18萬元。

　　從這筆賬看來，似乎3G的費用更低，不過具體工程得具體分析。吳勇彪解釋：如果半徑30KM以內，監(jiān)控點是10個以上，我建議用WIFI傳輸;如果監(jiān)控點是10個以內，就用3G傳輸比較經濟些。不過這也要看客戶的喜好和需求，由于3G帶寬還不能達到傳輸高質量監(jiān)控圖像的期望值，加上3G資費的因素，所以在開闊地域使用WIFI傳輸偏多些，國外的情況也是如此。

　　3.其他子系統(tǒng)

　　其它主要是攝像機子系統(tǒng)，這是視頻監(jiān)控的中心。工程要根據(jù)耗電設備的整個功耗參數(shù)指標，所以這些設備的參數(shù)非常重要，將直接影響到對太陽能能發(fā)電子系統(tǒng)和蓄電池子系統(tǒng)的計算和設計，直接影響到整個系統(tǒng)能否正常運行。同時，由于太陽能無線視頻監(jiān)控都是應用于野外，受氣候條件的影響很大。在我國就室外氣溫幅度在-40℃-40℃，因此需要能夠在如此寬范圍的氣候條件下工作的監(jiān)控設備。但不能為了解決在低溫情況下的工作問題，簡單地采用攝像機內加熱的方法。因為加熱需要消耗大量的電量。所以在此種監(jiān)控工程中采用工業(yè)級設計標準、選用工業(yè)級元器件，使得攝像機可以在比較寬的氣候條件下工作，盡量減少機內加熱的工作才是最佳選擇。

　　為了使得太陽能視頻監(jiān)控更加容易實現(xiàn)，我們對攝像機的聯(lián)接接口進行改進。吳總說，減少用線，簡化安裝。我們的攝像機在提供電源、視頻和云臺控制的標準接口以外還提供三位一體的綜合接口，使用一根聯(lián)線就可以滿足電源、視頻和云臺控制等需要。

　　同時，為了克服無線傳輸過程可能出現(xiàn)的視頻中斷，需要在現(xiàn)場記錄設備中采用相應的如SD卡和硬盤等存儲器件。除此之外，還可以根據(jù)客戶需要配備一些類似于燈光、探測、報警等輔助系統(tǒng)。

　　三、應用案例

　　為了更好地理解太陽能無線監(jiān)控視頻傳輸，吳勇彪例舉了一個太陽能供電3G網絡傳輸電塔監(jiān)控系統(tǒng)的案例。

　　某制造企業(yè)為保障企業(yè)生產用電安全，防止輸電線路被破壞，決定對廠外的輸電線路的3座供電塔進行綜合監(jiān)控。3座供電塔距廠區(qū)距離分別是3至7公里，平時巡查使用大量的人力、車輛和時間。建立監(jiān)控系統(tǒng)可以有效降低對這些電塔的監(jiān)控成本。由于電塔地處野外，無可用的網絡及電源供應，因此建設監(jiān)控困難很多。”吳勇彪說。在這種情況下，客戶選擇了橋茵科技太陽能供電3G網絡傳輸信號攝像監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)客戶的功能要求，經過計算，整個前端監(jiān)控的耗電功率總和在25W左右。太陽能發(fā)電可以滿足連續(xù)陰雨天工作4至7天。