太阳能供电系统在高速公路视频监控系统中的应用

2020-06-18赵怀敏

山西电子技术 2020年3期

赵怀敏

(山西欣奥特自动化工程有限公司，山西太原 030012)

0 引言

随着我们国家经济实力与科技水平的迅速发展与壮大，我国在对新能源的研究上，也有了显著成果，太阳能供电技术也逐渐成熟运用起来。如今，我国高速公路视频监测系统实现了全道路的有效监测，而太阳能供电体系与高速公路视频监测机制有效结合，使得我国高速公路视频监测机制更加完善。

1 高速公路视频监控系统现状分析

如今，高速公路监测系统逐渐向全道路监控方向发展，充分发挥高速公路“高速、高效、安全、舒适”的理想特征,提高高速公路运营管理水平,对整段高速道路实行全方位监测，有效监视高速公路的各种突发安全事故是重要的建设环节。但在日常对高速公路的监视过程中，有一些高速道路监控摄像机离供电的地方相对比较远，这就导致了其监控设备的供电不足，传统的高速公路摄像机供电方法已不适用于当下发展[1]。如果要降低因为距离远导致的电压损耗，那么相关技术工作人员可以应用变压器供应电源的方法来降低供电损失，除此之外还有一个问题，因为高速公路监控摄像机的分布位置基本上都没有集中起来，并且负荷也比较小，因此不仅要给它们安装电力电缆以及变压器，而且还要保证这些设备防止因雷电等因素造成的影响，这样一来，就极大地增强了工作难度和成本问题，不利于高速公路视频监测工作的发展。

相对来说，如果高速公路视频监控系统采用太阳能供电系统的话，运用这种环保节能的供电方法，不但有安装简易、成本较低等众多优势，也提高了道路监控系统的工作时长。除此之外，在高速公路监控系统中应用太阳能供电系统也达到了绿色环保、节能减排的目的。

当前，太阳能供电系统在高速公路视频监控系统的应用中受到了一定的限制，比如气候、环境等的限制。如果太阳能电板不能储蓄过多的太阳能或太阳能转化率过低，就不能够保证高速公路视频监控系统的正常运作。因此，今后的主要技术研究方向就是太阳能储蓄、转化技术，具体为硅晶太阳能利用率的研究等。

表1 供电系统对比

2 太阳能供电系统原理探究

2.1 太阳能供电系统组成

太阳能供电系统是由多个系统组合构成的，是由充电放电限制器、电池组、逆变器、快速充电装置等多个部分共同构成。在日间高速公路监控系统正常工作时，由于阳光的照射，太阳能的各个部分会产生一定量的电动势，由于系统内各组成互相串联组成太阳能电池，保证电压的持续输出[2]。并且对负载进行充电放电限制达到供电的目的，并将转化的电能储存到电池内部，实现对电能的储存。另外，在夜间时，电池将通过逆变器给系统供电，并将转化的交流电传输到配电柜，从而达到对系统供电的目的。除以上所述之外，相关技术工作人员还应对供电系统装有防雷电保护装置以及限制过载装置，确保太阳能供电系统的长久运行。

2.2 太阳能电池组成

太阳能供电系统中，太阳能电池组成的目的是用太阳辐射转化成的能量再变为直流电流，最后存储到电池组里，供给高速公路视频监测系统使用。除此之外，太阳能供电系统中还有一个重要组成部分，即太阳能电池板，它是由许多大小不一的太阳能电池构成的，其供电能力取决于它组成的太阳能电池板的面积大小。并且，它的质量好坏直接导致了整个太阳能供电体系的质量好坏。如今，在太阳能供电体系中，其太阳能电池板大多都是由晶体硅并且是单晶硅与多晶硅所构成，它能够使太阳能高效的转化为电能，极大地降低了转化损耗。但因为它相对其他来说成本较高，所以不能被大量应用。而多晶硅相比于单晶硅而言，成本相对较低，也能有效降低电能和太阳能的转化损耗，所以人们常用多晶硅制作太阳能电池装置。

3 太阳能供电系统应用问题探析

3.1 应用环境和设备研究

首先需要确保日照时间充足。太阳能供电系统解决高速公路视频监测系统的一系列问题时，我们还应考虑其他众多外部因素，因为太阳能供电系统必须满足有太阳光的照射条件，所以就必须保证高速公路视频监测系统有良好的监测位置从而能较好的吸收太阳光照。在设计过程中，需要根据特定高速公路的长度、日照范围、时间进行分析，明确视频监控系统的分布及各个点的日照情况。另外，在各个环节需要做好准备工作(比如充电设备)和应急措施，并且对于每一个视频监控部分的电能储蓄应用情况都要有实际的数据[3]。在太阳能供电系统中，充放电抑制器有着关键地位，它能够为太阳能电池保证最好的充电电压以及充电电流，并且有利于帮助太阳能供电系统在对光能和电能的互相转换中降低能量耗损，从而大大提高太阳能供电的有效性。

3.2 应用技术研究

应用技术研究的目的是提高太阳能电池的转化率和发电能力。经验来看，太阳能供电系统往往在对电能和太阳能的转换中，能量损耗都相对较高，这样一来，就极大地抑制了太阳能供电系统在高速公路视频监测系统中的应用。另外，太阳能供电系统中电池的环境温度、安装方位以及光照时长及强度都会影响到太阳能电池的发电效率。因此，相关技术工作人员要对太阳能电池的各个问题进行全面考虑，选择最佳方案达到太阳能电池的最大供电能力，有效减少其转化过程的损耗[4]。同时，太阳能供电系统在发电过程中，其产生的电能总量是不断改变的，一般取决于光照时长与光照强度以及其他众多因素，并且环境因素也相当重要，在对太阳能供电系统的设计过程当中，应全面考虑高速公路的环境、太阳能供电系统的方位以及太阳能光照的范围等各种会影响太阳能与光能转化效率的因素。这样一来，就能有效降低太阳能供电系统在太阳能与电能转换中的能量损耗。