一、系统简介

   太阳能无线监控系统利用取之不尽、用之不竭的清洁环保能源太阳能供电，同时系统采用了先进的音视频远距离无线组网技术，使无法得到电力供应的偏远地区实现远程不间断监控成为可能。随着太阳能无线监控系统集成技术的成熟，该系统在全球得到越来越普遍的应用。本系统具有：环保节能、无需挖沟或架设电力架、不需要大量线材、不需要输变电设备、施工周期短、不消耗市电不产生电费、不受地理位置限制、维护费用低、低压无触电危险及移动灵活等诸多优点。 

 
   本系统主要应用于野外以及城市不方便布线的区域，例如：建筑工地、水库大坝、河流水位、渔场林场、野生动物活动监控、野生动物反盗猎、矿山道路及周边、森林防火、石油天然气管道、铁路沿线、高速公路、隧道监控、村庄道路、景区监控、高尔夫球场、文物古迹、大型工厂室外监控、别墅周边、城市广场、岛屿监控、边防监控、单兵侦测等等。简单概括为“三无”的地方，即无人无电无网络，但需要实时监控管理又需要节能零排放无污染的地方或区域。

二、系统原理和架构

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   太阳能无线监控系统主要由太阳能供电系统、无线视频传输系统、视频监控系统三个子系统组成。

   太阳能供电子系统是由太阳能组件、风力发电机、胶体蓄电池、智能充放电控制器等组成，而无线视频传输子系统是由数字网桥、4G/5G无线网络、COFDM等组成，视频监控子系统是由摄像机、终端视频管理设备（如数字硬盘录像机）等组成。根据需要可增加其它辅助功能如：前端拾音、前端喇叭、前端录像、前端传感、视频分析、无线广播、移动侦测、无线信号中继站等。

（1）太阳能供电子系统

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   该系统主要由太阳能组件、风力发电机、胶体蓄电池、智能控制器等组成。太阳能组件和风力发电机将光能转变为电能，经由一台风光互补智能控制器的控制，把电能存储到蓄电池（充电）；需要供电时，打开控制器开关接通负载，把蓄电池中的电能提供给负载（放电）。智能控制器的主要作用是对蓄电池进行充放电管理，当在工作时间内蓄电池供电不足时，控制器自动切断负载供电，对蓄电池进行过放保护；当蓄电池持续充电时，控制器对蓄电池进行过充保护。

   太阳能发电是整个系统工作能量的主要来源，太阳能组件的大小需要根据负载设备的耗电量来决定。风力发电平时起辅助供电的作用，在连续阴雨天的时候，风力发电机将发挥重要作用，以确保对控制器的不间断供电，从而避免了长时间阴雨天气下供电系统的瘫痪。

   很多用户有这样一个认识误区，摄像机是由太阳能来供电，实际上给摄像机供电的是蓄电池，太阳能只是负责给蓄电池充电，所以蓄电池对于太阳能供电系统来说也是非常重要的一环；太阳能供电系统因长期处于大幅度充放电状态，如果采用普通铅酸蓄电池大幅充放电寿命会比较短，而且蓄电池通常是埋在地下，频繁更换费时费力，所以应采用太阳能专用胶体蓄电池，胶体蓄电池质量高循环寿命好可达5-8年，是普通铅酸电池寿命的两倍以上；深放电循环性能好，耐高频率充放电及过放电、自放电小可以长期不充足电又进行放电、适应环境温度范围广尤其是低温，使用时无酸雾气体析出，无电解质外溢更为环保。

   蓄电池是在没有日照情况下维持系统工作所需的能量来源，当发生连续阴雨天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，因太阳能胶体蓄电池的价格较高，不能因为顾及一年当中会出现几次长的阴雨天而增加系统蓄电池配置，使系统在大部分时间内蓄电池配置都处在浪费的状态，过多配置蓄电池的结果必然导致成本大幅上升。所以太阳能供电应用系统应允许发生概率较低的缺电现象，蓄电池独立供电时间一般为4-10天。

   太阳能无线监控系统与普通有线监控系统的工作原理不一样。普通有线监控系统可以不考虑摄像机或其它负载的电压和功率，也可以不考虑系统的工作时间，而在太阳能无线监控系统中摄像机或者其它负载的功率越大，工作时间越长，系统的配置就会越大，系统的价格就会越高。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，因此整个系统中负载设备的低功耗运行成为了太阳能无线监控系统的关键。首先负载设备的电压如摄像机应选择DC12V，不少用户错误的选择AC24V的负载设备如市场上常见的AC24V高速球摄像机，这不仅造成经多次电压转换带来的电量损耗以及增加逆变电设备额外增加了耗电，而且增加了系统故障率，给以后系统运行的问题频发埋下隐患。电压转换具体说明：如果选择AC24V球机需要增加逆变器（逆变器增加了耗电），把电压从直流12V转换成交流220V，再增加适配器，把电压从交流220V降到交流24V，经过几次转换电量流失，有限的太阳能利用率大打折扣。

   其次负载设备应选择低耗电的产品以有效降低系统耗电量。为了解决夜视中红外灯功率过大的问题，本公司特别研发了太阳能系统专用低功耗激光节能、主板节能球机，采用全新低温低功耗激光技术，激光灯比普通点阵灯省电80%，最新球机云台节电电路，耗电为普通球机的一半，以获得更长的蓄电池续航天数；激光红外距离200米，野外夜视效果远远优于点阵红外，从而使得摄像机的功耗大为降低的同时又满足了夜视需求，也降低了太阳能系统的供电成本。

（2）无线视频传输子系统

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   目前适合进行太阳能无线监控的数据传输方式有三种，一是基于无线网桥的微波网络，二是基于无线平台运营商的4G/5G网络。三是COFDM网络。三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。

   如果用户的监控点离监控中心之间的距离为20公里以内，而且中间没有遮挡，或者可以通过增加很少的中继点连接到监控中心，这种情况就比较适合采用网桥传输。采用数字网桥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，根据现场情况可选择一对一或者一对多进行无线传输，并且网桥的传输完全免费。本系统网桥的通讯频率为5.8G带宽为300M，5.8G通讯频率是国家允许使用的民用开放频段，本公司新款网桥具有传输距离远、无线链路稳定、易于调试、可接入双摄像机等优点。

   如果用户的监控点周围有4G/5G信号，而且监控点和监控中心之间有很多建筑物或山体遮挡，这时采用4G/5G视频传输将是一个比较好的选择。利用4G/5G视频传输，将视频数据通过相关的4G/5G平台运营商的网络传递到监控中心。

   综合起来比较，网桥可以免费传输百万高清视频，适合于没有或较少遮挡的地区。4G/5G传输由于运营商大量基站的支持，可以有效地克服建筑等对信号的阻挡，适合于城市、村庄、郊区和快速应急应用。另4G/5G视频传输会产生较高的流量费用，具体收费标准请咨询当地4G/5G平台运营商。

   4G/5G可以实时传输百万高清图像，但目前信号覆盖区域有限，有4G/5G信号覆盖的项目可以予以考虑在没有4G/5G信号的野外又有较多的山体遮挡可以采用COFDM传输，COFDM具有一定的穿透障碍物以及在移动中传输的能力，和网桥一样它是基于自身的传输所以传输也是免费的，一般应用于移动单兵设备、无人机图传等，当然也可以应用于遮挡情况复杂多建筑物的城市。

（3）视频监控子系统

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   以网桥传输为例，目标监控点的图像由摄像机进行采集，经由网络视频模块转换成网络数字信号发送给数字网桥，由数字网桥无线发送到监控中心的网桥，再由网桥通过RJ45网线传输给数字录像机或者安装有专用客户端软件的电脑主机进行视频监控和录像。前端摄像机根据用户需求选择固定枪机或者可以360°旋转的球型摄像机，另外根据对图像质量的要求可选择模拟高清摄像机或者数字高清摄像机。本公司研发的微光摄像机夜视无需红外灯，可在环境微光下捕捉图像。如在野外完全无光环境可采用本公司的同步变焦网络球机系统，其同步变焦激光灯功率仅为5W，夜视距离高达200米，在雾雪等恶劣天气下有较强的穿透力，使用寿命是普通红外灯的3-5倍，特别适合用于野外环境下对控制耗电量要求极高的太阳能监控系统。

   本系统采用标准RJ45网络通讯口，和电脑网络无缝对接并可实现任何节点的远程监控。如用户仅要求在本地监控，则不需要宽带网络支持。用户在监控中心可以随时了解和控制前端摄像机的工作状态，如对摄像机菜单进行调整，对球机云台进行上、下、左、右调整，对一体机镜头进行拉近拉远、手动或自动聚焦，进行预置位设置、巡航轨迹设置、对录像进行查询和回放。监控点数量较多时，可选择使用本公司的数字硬盘录像机或者转发平台软件进行处理。如果用户的显示设备是电视墙，另需要视频解码器和矩阵进行连接。