راه حل سوئیچ PoE خورشیدی خارج از شبکه برای نظارت دوربین مدار بسته در فضای باز 24/7

مقدمه

استقرار تجهیزات شبکه در محیط‌های بیرونی از راه دور به دلیل فقدان زیرساخت برق قابل اعتماد همیشه چالش برانگیز بوده است.

سیستم‌های نظارت سنتی نصب شده در بزرگراه‌ها، مزارع، جنگل‌ها، سایت‌های ساخت‌وساز، مناطق معدن، مخازن و مکان‌های امنیتی مرزی اغلب به نصب برق شبکه گران قیمت یا تعمیر و نگهداری مکرر سیستم‌های قدرت مستقل نیاز دارند.

برای رسیدگی به این چالش ها، OLYCOM توسعه دادسوئیچ PoE خورشیدی صنعتی مدیریت شده IM-FP244S-GMیک راه حل شبکه یکپارچه که یک سوئیچ PoE مدیریت شده گیگابیتی، یک کنترلر شارژ خورشیدی MPPT و مدیریت باتری را در یک دستگاه صنعتی فشرده ترکیب می کند.

این سوئیچ دوربین‌های IP، پل‌های بی‌سیم، نقاط دسترسی و سایر دستگاه‌های مجهز به انرژی PoE را قادر می‌سازد تا به طور مداوم با استفاده از انرژی خورشیدی کار کنند و آن را برای استقرار خارج از شبکه ایده‌آل می‌سازد. کنترلر شارژ MPPT داخلی از اتصال مستقیم به پنل های فتوولتائیک و سیستم های باتری پشتیبانی می کند و عملکرد قابل اعتماد 24/7 را ارائه می دهد و در عین حال وابستگی به زیرساخت های برق معمولی را کاهش می دهد.

این مطالعه موردی نشان می‌دهد که چگونه یک سیستم نظارتی با انرژی خورشیدی می‌تواند اتصال شبکه بدون وقفه را هم در طول روز و هم در شب فراهم کند.

چالش مشتری

یک مشتری قصد داشت چندین دوربین IP در فضای باز و یک بلندگوی هشدار را در یک مکان نظارت از راه دور که در آن برق AC تجاری در دسترس نبود، مستقر کند.

پروژه مورد نیاز:

• عملیات مستمر 24/7
• برق به طور کامل از انرژی خورشیدی تامین می شود
• اتصال پایدار شبکه گیگابیتی
• مدیریت دستگاه از راه دور
• پشتیبانی از چندین دستگاه PoE
• عملکرد قابل اعتماد در شرایط سخت در فضای باز
• حداقل نگهداری پس از نصب

نصب خطوط برق سنتی به طور قابل توجهی هزینه های پروژه و زمان ساخت را افزایش می دهد.

بنابراین مشتری به یک راه حل شبکه نظارت کامل خارج از شبکه نیاز داشت که به طور کامل از انرژی های تجدید پذیر تامین می شد.

بررسی اجمالی راه حل

راه حل حول OLYCOM IM-FP244S-GM مدیریت شده DIN ساخته شده استسوئیچ PoE خورشیدی.

برخلاف سوئیچ‌های صنعتی معمولی که به کنترل‌کننده خورشیدی خارجی، شارژر باتری و سیستم برق DC نیاز دارند، این دستگاه تمام عملکردهای ضروری مدیریت انرژی را در یک پلت فرم صنعتی واحد ادغام می‌کند.

راه حل شامل:

• پنل خورشیدی
• سوئیچ PoE خورشیدی مدیریت شده
• کنترلر شارژ خورشیدی MPPT
• سیستم باتری 12 ولت یا 24 ولت
• دوربین های IP
• بلندگو زنگ در فضای باز
• اتصال فیبر یا گیگابیت به مرکز مانیتورینگ

طراحی یکپارچه استقرار را تا حد زیادی ساده می کند و در عین حال قابلیت اطمینان کلی سیستم را بهبود می بخشد.

اصل کار سیستم

سیستم انرژی خورشیدی با توجه به شرایط محیطی به طور خودکار بین حالت شارژ و باتری سوئیچ می کند.

عملیات روزانه: شارژ خورشیدی

در طول روز، پنل فتوولتائیک نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.

کنترلر MPPT یکپارچه به طور مداوم حداکثر نقطه توان پنل خورشیدی را ردیابی می کند، بازده شارژ را بهینه می کند و اطمینان می دهد که باتری بالاترین جریان شارژ ممکن را دریافت می کند.

در عین حال، انرژی تولید شده به دستگاه‌های PoE متصل شده، از جمله دوربین‌های IP، پل‌های بی‌سیم، نقاط دسترسی و بلندگوهای هشدار نیرو می‌دهد.

هر انرژی اضافی برای کار در شب در باتری ذخیره می شود.

این مدیریت هوشمند انرژی به سیستم نظارت اجازه می دهد تا بدون وقفه در ارتباطات شبکه به طور مداوم کار کند.

عملکرد در شب: تخلیه باتری

پس از غروب خورشید، پنل خورشیدی دیگر برق تولید نمی کند.

سیستم به طور خودکار بدون نیاز به مداخله دستی به برق باتری تبدیل می شود.

انرژی ذخیره شده باتری به تامین برق سوئیچ صنعتی PoE ادامه می دهد، که عملکرد بدون وقفه همه دستگاه های شبکه متصل را حفظ می کند.

از آنجایی که انتقال برق کاملاً خودکار است، دوربین‌های IP در طول شب به صورت آنلاین باقی می‌مانند و از ضبط مداوم ویدیو و نظارت از راه دور اطمینان حاصل می‌کنند.

این مکانیسم سوئیچینگ بدون درز نظارت واقعی 24 ساعته را حتی در محیط های کاملاً خارج از شبکه تضمین می کند.

چرا MPPT تفاوت ایجاد می کند

یکی از فناوری‌های کلیدی پشت این راه‌حل، کنترلر شارژ خورشیدی MPPT (ردیابی حداکثر توان نقطه‌ای) است.

در مقایسه با سیستم های شارژ PWM معمولی، MPPT به طور مداوم ولتاژ و جریان پانل فتوولتائیک را تنظیم می کند تا حداکثر توان موجود را تحت شرایط متغیر نور خورشید استخراج کند.

این نتیجه در:

• راندمان شارژ بالاتر
• شارژ سریعتر باتری
• عملکرد بهتر در هوای ابری
• بهبود طول عمر باتری
• منبع تغذیه پایدارتر برای تجهیزات شبکه در فضای باز

این کنترلر بازده شارژ تا 98% را فراهم می کند، از ورودی پنل خورشیدی تا 1200 وات پشتیبانی می کند و می تواند با هر دو سیستم فتوولتائیک 12 و 24 ولت کار کند. همچنین از تشخیص خودکار ولتاژ باتری، حفاظت یکپارچه باتری و چندین پروفایل باتری پشتیبانی می کند.

پیکربندی سخت افزار

IM-FP244S-GM شبکه و مدیریت انرژی را در یک پلت فرم صنعتی ترکیب می کند.

ویژگی های کلیدی عبارتند از:

• 4 × پورت اترنت PoE Gigabit
• 2 × پورت آپلینک فیبر SFP گیگابیتی
• پشتیبانی از IEEE 802.3af/at/bt PoE
• حداکثر توان خروجی 90 وات در پورت 1
• کل بودجه PoE 120 وات
• کنترلر شارژ خورشیدی MPPT یکپارچه
• پشتیبانی از باتری های سرب اسید و لیتیوم
• ظرفیت باتری تا 500Ah
• عملکردهای سوئیچینگ لایه 2 مدیریت شده
• PoE Watchdog برای بازیابی خودکار دستگاه
• حفاظت از نوسانات 6 کیلو ولت
• دمای کار صنعتی از -20 درجه سانتیگراد تا +65 درجه سانتیگراد.

از آنجا که شبکه و شارژ خورشیدی در یک دستگاه ادغام شده‌اند، نصاب‌ها به قطعات کمتری نیاز دارند که پیچیدگی سیم‌کشی را کاهش می‌دهد و قابلیت اطمینان طولانی‌مدت را بهبود می‌بخشد.

سناریوهای کاربردی

سوئیچ Solar PoE برای طیف گسترده ای از پروژه های شبکه در فضای باز مناسب است، از جمله:

• نظارت بر دوربین مداربسته با انرژی خورشیدی
• سیستم های نظارت بزرگراه
• حمل و نقل هوشمند
• پیشگیری از آتش سوزی جنگل
• امنیت مرزی
• خطوط لوله نفت و گاز
• مزارع خورشیدی
• نظارت بر کشاورزی
• نظارت بر شیلات
• امنیت مخزن و سد
• سایت های ساخت و ساز
• عملیات معدن
• تاسیسات پل بی سیم
• زیرساخت شهر هوشمند
• ایستگاه های پایش محیط زیست

هر جا که برق تجاری در دسترس نباشد یا نصب آن دشوار باشد، یک سیستم شبکه با انرژی خورشیدی یک جایگزین کارآمد ارائه می دهد.

مزایای راه حل

در مقایسه با راه حل های معمولی شبکه های فضای باز، این معماری یکپارچه با انرژی خورشیدی چندین مزیت قابل توجه را ارائه می دهد.

اول، نیاز به برق AC خارجی را از بین می برد و استقرار در مکان های کاملاً دور را ممکن می کند.

دوم، ادغام کنترل کننده MPPT، مدیریت باتری و سوئیچ صنعتی PoE در یک دستگاه پیچیدگی نصب را کاهش می دهد و هزینه های تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد.

سوم، مدیریت هوشمند باتری از سیستم ذخیره انرژی محافظت می کند و در عین حال عمر باتری را به حداکثر می رساند.

چهارم، ویژگی های شبکه مدیریت شده، نظارت از راه دور، پیکربندی VLAN، مدیریت ترافیک و بازیابی خودکار دستگاه های PoE متصل را از طریق عملکرد داخلی PoE Watchdog امکان پذیر می کند.

در نهایت، این سیستم با جابجایی خودکار بین شارژ خورشیدی در طول روز و تخلیه باتری در شب، عملکرد مداوم 24/7 را ارائه می‌کند و از برق بدون وقفه برای تجهیزات نظارتی اطمینان می‌دهد.

نتیجه گیری

این پروژه نشان می‌دهد که چگونه سوئیچ PoE خورشیدی مدیریت‌شده OLYCOM IM-FP244S-GM یک راه‌حل کامل شبکه‌سازی در فضای باز با انرژی خورشیدی را برای برنامه‌های نظارت از راه دور ارائه می‌دهد.

این راه حل با ادغام یک سوئیچ PoE مدیریت شده گیگابیتی، کنترل کننده شارژ خورشیدی MPPT و سیستم مدیریت باتری در یک دستگاه صنعتی واحد، عملکرد قابل اعتماد خارج از شبکه را برای دوربین های IP، پل های بی سیم، روشنایی LED و سایر تجهیزات مجهز به انرژی PoE امکان پذیر می کند.

انتقال خودکار بین شارژ خورشیدی در روز و تخلیه باتری در شب، عملکرد بی وقفه 24/7 را تضمین می کند، در حالی که مدیریت هوشمند باتری و فناوری MPPT با راندمان بالا، استفاده از انرژی را به حداکثر می رساند و نیازهای تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد.

برای سازمان‌هایی که قصد دارند سیستم‌های مداربسته با انرژی خورشیدی، نصب دوربین‌های IP خارج از شبکه یا پروژه‌های شبکه‌سازی صنعتی از راه دور را برنامه‌ریزی کنند، این راه‌حل یک پلت فرم قابل اعتماد، مقیاس‌پذیر و کم‌مصرف انرژی را فراهم می‌کند که شبکه، مدیریت انرژی و انرژی تجدیدپذیر را در یک سیستم یکپارچه ترکیب می‌کند.