太陽能供電系統(tǒng)在高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

趙懷敏

(山西欣奧特自動(dòng)化工程有限公司，山西 太原 030012)

0 引言

隨著我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力與科技水平的迅速發(fā)展與壯大，我國(guó)在對(duì)新能源的研究上，也有了顯著成果，太陽能供電技術(shù)也逐漸成熟運(yùn)用起來。如今，我國(guó)高速公路視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全道路的有效監(jiān)測(cè)，而太陽能供電體系與高速公路視頻監(jiān)測(cè)機(jī)制有效結(jié)合，使得我國(guó)高速公路視頻監(jiān)測(cè)機(jī)制更加完善。

1 高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

如今，高速公路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)逐漸向全道路監(jiān)控方向發(fā)展，充分發(fā)揮高速公路“高速、高效、安全、舒適”的理想特征,提高高速公路運(yùn)營(yíng)管理水平,對(duì)整段高速道路實(shí)行全方位監(jiān)測(cè)，有效監(jiān)視高速公路的各種突發(fā)安全事故是重要的建設(shè)環(huán)節(jié)。但在日常對(duì)高速公路的監(jiān)視過程中，有一些高速道路監(jiān)控?cái)z像機(jī)離供電的地方相對(duì)比較遠(yuǎn)，這就導(dǎo)致了其監(jiān)控設(shè)備的供電不足，傳統(tǒng)的高速公路攝像機(jī)供電方法已不適用于當(dāng)下發(fā)展[1]。如果要降低因?yàn)榫嚯x遠(yuǎn)導(dǎo)致的電壓損耗，那么相關(guān)技術(shù)工作人員可以應(yīng)用變壓器供應(yīng)電源的方法來降低供電損失，除此之外還有一個(gè)問題，因?yàn)楦咚俟繁O(jiān)控?cái)z像機(jī)的分布位置基本上都沒有集中起來，并且負(fù)荷也比較小，因此不僅要給它們安裝電力電纜以及變壓器，而且還要保證這些設(shè)備防止因雷電等因素造成的影響，這樣一來，就極大地增強(qiáng)了工作難度和成本問題，不利于高速公路視頻監(jiān)測(cè)工作的發(fā)展。

相對(duì)來說，如果高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用太陽能供電系統(tǒng)的話，運(yùn)用這種環(huán)保節(jié)能的供電方法，不但有安裝簡(jiǎn)易、成本較低等眾多優(yōu)勢(shì)，也提高了道路監(jiān)控系統(tǒng)的工作時(shí)長(zhǎng)。除此之外，在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用太陽能供電系統(tǒng)也達(dá)到了綠色環(huán)保、節(jié)能減排的目的。

當(dāng)前，太陽能供電系統(tǒng)在高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用中受到了一定的限制，比如氣候、環(huán)境等的限制。如果太陽能電板不能儲(chǔ)蓄過多的太陽能或太陽能轉(zhuǎn)化率過低，就不能夠保證高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)作。因此，今后的主要技術(shù)研究方向就是太陽能儲(chǔ)蓄、轉(zhuǎn)化技術(shù)，具體為硅晶太陽能利用率的研究等。

表1 供電系統(tǒng)對(duì)比

2 太陽能供電系統(tǒng)原理探究

2.1 太陽能供電系統(tǒng)組成

太陽能供電系統(tǒng)是由多個(gè)系統(tǒng)組合構(gòu)成的，是由充電放電限制器、電池組、逆變器、快速充電裝置等多個(gè)部分共同構(gòu)成。在日間高速公路監(jiān)控系統(tǒng)正常工作時(shí)，由于陽光的照射，太陽能的各個(gè)部分會(huì)產(chǎn)生一定量的電動(dòng)勢(shì)，由于系統(tǒng)內(nèi)各組成互相串聯(lián)組成太陽能電池，保證電壓的持續(xù)輸出[2]。并且對(duì)負(fù)載進(jìn)行充電放電限制達(dá)到供電的目的，并將轉(zhuǎn)化的電能儲(chǔ)存到電池內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的儲(chǔ)存。另外，在夜間時(shí)，電池將通過逆變器給系統(tǒng)供電，并將轉(zhuǎn)化的交流電傳輸?shù)脚潆姽瘢瑥亩_(dá)到對(duì)系統(tǒng)供電的目的。除以上所述之外，相關(guān)技術(shù)工作人員還應(yīng)對(duì)供電系統(tǒng)裝有防雷電保護(hù)裝置以及限制過載裝置，確保太陽能供電系統(tǒng)的長(zhǎng)久運(yùn)行。

2.2 太陽能電池組成

太陽能供電系統(tǒng)中，太陽能電池組成的目的是用太陽輻射轉(zhuǎn)化成的能量再變?yōu)橹绷麟娏?，最后存?chǔ)到電池組里，供給高速公路視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用。除此之外，太陽能供電系統(tǒng)中還有一個(gè)重要組成部分，即太陽能電池板，它是由許多大小不一的太陽能電池構(gòu)成的，其供電能力取決于它組成的太陽能電池板的面積大小。并且，它的質(zhì)量好壞直接導(dǎo)致了整個(gè)太陽能供電體系的質(zhì)量好壞。如今，在太陽能供電體系中，其太陽能電池板大多都是由晶體硅并且是單晶硅與多晶硅所構(gòu)成，它能夠使太陽能高效的轉(zhuǎn)化為電能，極大地降低了轉(zhuǎn)化損耗。但因?yàn)樗鄬?duì)其他來說成本較高，所以不能被大量應(yīng)用。而多晶硅相比于單晶硅而言，成本相對(duì)較低，也能有效降低電能和太陽能的轉(zhuǎn)化損耗，所以人們常用多晶硅制作太陽能電池裝置。

3 太陽能供電系統(tǒng)應(yīng)用問題探析

3.1 應(yīng)用環(huán)境和設(shè)備研究

首先需要確保日照時(shí)間充足。太陽能供電系統(tǒng)解決高速公路視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一系列問題時(shí)，我們還應(yīng)考慮其他眾多外部因素，因?yàn)樘柲芄╇娤到y(tǒng)必須滿足有太陽光的照射條件，所以就必須保證高速公路視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有良好的監(jiān)測(cè)位置從而能較好的吸收太陽光照。在設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)特定高速公路的長(zhǎng)度、日照范圍、時(shí)間進(jìn)行分析，明確視頻監(jiān)控系統(tǒng)的分布及各個(gè)點(diǎn)的日照情況。另外，在各個(gè)環(huán)節(jié)需要做好準(zhǔn)備工作(比如充電設(shè)備)和應(yīng)急措施，并且對(duì)于每一個(gè)視頻監(jiān)控部分的電能儲(chǔ)蓄應(yīng)用情況都要有實(shí)際的數(shù)據(jù)[3]。在太陽能供電系統(tǒng)中，充放電抑制器有著關(guān)鍵地位，它能夠?yàn)樘柲茈姵乇ＷC最好的充電電壓以及充電電流，并且有利于幫助太陽能供電系統(tǒng)在對(duì)光能和電能的互相轉(zhuǎn)換中降低能量耗損，從而大大提高太陽能供電的有效性。

3.2 應(yīng)用技術(shù)研究

應(yīng)用技術(shù)研究的目的是提高太陽能電池的轉(zhuǎn)化率和發(fā)電能力。經(jīng)驗(yàn)來看，太陽能供電系統(tǒng)往往在對(duì)電能和太陽能的轉(zhuǎn)換中，能量損耗都相對(duì)較高，這樣一來，就極大地抑制了太陽能供電系統(tǒng)在高速公路視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用。另外，太陽能供電系統(tǒng)中電池的環(huán)境溫度、安裝方位以及光照時(shí)長(zhǎng)及強(qiáng)度都會(huì)影響到太陽能電池的發(fā)電效率。因此，相關(guān)技術(shù)工作人員要對(duì)太陽能電池的各個(gè)問題進(jìn)行全面考慮，選擇最佳方案達(dá)到太陽能電池的最大供電能力，有效減少其轉(zhuǎn)化過程的損耗[4]。同時(shí)，太陽能供電系統(tǒng)在發(fā)電過程中，其產(chǎn)生的電能總量是不斷改變的，一般取決于光照時(shí)長(zhǎng)與光照強(qiáng)度以及其他眾多因素，并且環(huán)境因素也相當(dāng)重要，在對(duì)太陽能供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，應(yīng)全面考慮高速公路的環(huán)境、太陽能供電系統(tǒng)的方位以及太陽能光照的范圍等各種會(huì)影響太陽能與光能轉(zhuǎn)化效率的因素。這樣一來，就能有效降低太陽能供電系統(tǒng)在太陽能與電能轉(zhuǎn)換中的能量損耗。

4 結(jié)束語

太陽能是一種綠色環(huán)保的新型能源，在高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用太陽能供電系統(tǒng)，能較好地提高高速公路視頻監(jiān)控的有效性，達(dá)到對(duì)高速公路道路安全的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。太陽能供電系統(tǒng)在高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的有效應(yīng)用極大的促進(jìn)了我國(guó)生產(chǎn)發(fā)展需要，在實(shí)際應(yīng)用中也具有良好表現(xiàn)。