太阳能供电系统在高速公路视频监控系统中的运用

摘 要：太阳能供电系统具有绿色环保、无污染等特点。本文对太阳能供电系统在高速公路视频监控系统运用开展研究，体现出太阳能供电系统的使用优势，并指出使用太阳能供电系统需要注意的问题，希望为其他研究者提供有益的借鉴。

关键词：太阳能；供电系统；高速公路；视频监控

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.039

安装在野外等偏远地区的视频监控系统，选择太阳能供电将会是最佳选择，太阳能属于环保的可再生能源，基于太阳能供电视频监控系统具有极大的运用价值和良好的前景。

1 传统高速公路供电系统和太阳能供电系统的对比

传统高速公路供电系统只有在持续稳定的电能支持下才会长期有效运转，电能消耗是非常巨大的，会严重消耗发电所需的石油和煤炭能不可再生能源，太阳能供电系统使用的太阳能是可再生能源，是取之不尽的，当前我国能源消耗的重要发展方向就是要从消耗不可再生资源向使用可再生、环保的能源转变，在高速公路监控系统内运用太阳能就符合这种发展趋势。

（1）传统供电。传统供电系统主要依靠的是电厂发电。高速公路安装了监控系统后，通过电线与周围电厂连接。电厂在发电后向监控系统输送电能进而保证其正常的运行，系统可以持续录制高速公路具体情况，同时将录制内容传送到指定计算机，方便交通部门对相应信息的及时获取，一旦发现问题后就可以及时处理，避免交通事故[1]。

（2）太阳能供电。太阳能供电有着和传统供电相同的功能，但是两者的组成及运行基本上完全不同，太阳能供电系统不必连接电厂，只需以太阳能电板作为基础设备向视频监控系统提供电能。太阳能电板会大量的吸收太阳能，并将太阳能转化为电能，同时还能存储电能并持续提供电能，实现监控系统的不断运作，并且为监控系统的优化提供可能。目前，我国的太阳能发电技术有了极大的进步，如利用硅晶蓄电池来对太阳能吸收、储存最终转换为电能被使用已经成为了可能[2]。

（3）两者对比。传统供电系统存在较多的约束，一旦线路或是电厂出现问题，视频操作系统就无法继续工作，并且要耗费人力财力才可以实现系统的重新运转，另外，出现问题后，交通部门无法及时检修各路段的视频监控系统，电厂通常出现的问题是突破了交通部门控制范围的，无法对出现的问题进行完全控制。这些突发性的事件会影响监控设备的运行，甚至造成设备的突然停止而丢失重要的公路运行资料。借助太阳能供电，可以通过天气预报来提前做好准备，降低各方面因素对视频监控系统的影响。另外，天阳能供电系统有着无污染的特点，而传统供电系统很难达到这一点。

伴随我国高速公路网的持續完善，视频监控系统需求量继续增大，传统供电系统适用性降低，以经济角度考虑，太阳能供电系统存在成本低、高效率、稳定性强、环保等多种优势。

2 太阳能供电系统组成及原理

太阳能供电系统基本结构为：单晶太阳能电池组、蓄电池、控制箱等。在正常日照环境中，电池组件将会产生电动势，各个组件经过串联形成了太阳能的电池组件方阵，一旦达到了输入电压。借助充放电控制器达到负载供电，并对剩余的电能借助蓄电池组进行储存。

在夜晚或者雨雪天气，蓄电池组通过逆变器来给系统供电，逆变器将直流电转为交流电，并且向配电柜输送，借助配电柜切换来供电。蓄电池组放电是靠控制器控制的，确保蓄电池的正常使用，该系统还要具备限荷保护及防雷电装置，进而保证系统运行过程中不会遭受雷电损害和超电量损伤，实现系统的正常、稳定和安全运行。

3 太阳能供电系统的使用

基于太阳能供电系统而运转的高速公路监控设备，其主要的组成为：监控系统、太阳能供电系统、视频传输系统。

监控设备系统主要由摄像机、视频编码器等组成，主要用来采集和处理视频数据。视频数据传输系统内主要有光端机，光缆中端、光纤等，目的是监控视频数据远程传输。太阳能供电系统中监控系统及视频数据传输设备有些需要直流，有些需要交流电，按照监控设备运行状况能够借助太阳能充放电来控制输入交流电或直流电。

4 太阳能供电中要注意的若干问题

高速公路借助太阳能供电必须要考虑以下几个方面：

（1）高速公路沿线设置监控位置的日照情况，整个监控系统的能源来自太阳光照，对此要充分考虑到太阳能供电系统接受的光照时间，这一点在南方的高速度段以及山区路段十分的突出，北方以及西北的大多数地区不需要考虑这一问题。

（2）太阳能电池的转化率比较低，当前太阳能供电实验室的转化率仅有20%，目前在国际市场上，性能较为优良的单晶硅电池额定效率仅有16.5%。

（3）太阳能电池的发电能力与光照的时间、温度、安装角度和光照强度等都存在者密切的联系，以上的每一各环节出现变化都会影响电池板的发电量。对此太阳能电池板的选择必须要选取最合适的标准，安装在最佳角度，通常朝向正南方的电量最为充足。各地维度存在较大的差异，倾斜的角度也各不相同。太阳能发电量通常是在不断改变着的，表现出曲线过程，一般情况为早晚少，中午和下午发电较多，对此，使用中需要注意光照的强度、安装角度、日照的时间和发电量时间限制等。

5 小结

本文对太阳能供电系统的使用特点、结构、使用中需要考虑的问题等展开了具体的阐述。高速公路远程监控系统的传统供电存在较大的限制时，采用太阳能供电系统将最大程度的减少成本，并且更为环保和便捷。另外由于地理差异，监控系统内的各个设备的功耗不同，不同厂家的太阳能蓄电池参数差异等因素，在实际的工程内必须要结合实际情况进行设计。

参考文献：

[1]刘东洋.太阳能光伏供电在高速公路监控中的应用探析[J].科技创新与应用，2015（25）：253.

[2]张诚，魏巍.太阳能供电系统在高速公路视频监控系统中的应用[J].科技与创新，2016（13）：87.

作者简介：庄保良 （1981-），男，广东湛江人，本科，中级，研究方向：电子信息工程专业方向。