高速公路全程監(jiān)控攝像機供電問題分析

摘要：對高速公路實行全程監(jiān)控是交通運輸?shù)陌l(fā)展趨勢，因此加強高速公路全程監(jiān)控設(shè)備的布控必不可少，尤其是監(jiān)控攝像機在高速公路沿線的全程布設(shè)，可有效監(jiān)視高速公路全程車輛運行情況，然而在全程監(jiān)控中，部分監(jiān)控攝像機與供電地點的距離相對較遠，因此加強該方面的設(shè)備供電非常重要。

關(guān)鍵詞：高速公路;全程監(jiān)控;攝像機;供電

1全程監(jiān)控的概述

高速公路全程監(jiān)控作為一種有效的監(jiān)控方式，能夠?qū)θ€路況進行直接監(jiān)視，更快地發(fā)現(xiàn)交通異常，更快地采取處理措施，有效提高路網(wǎng)的通行能力，減少交通事故的發(fā)生。因此，全程監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路上的建設(shè)正逐漸成為一種趨勢，而作為其重要的組成部分，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也更加受到重視。

2供電方式選擇分析

2.1電纜直接供電

電纜供電是高速公路上普遍使用的外場設(shè)施的供電方式，由安裝在高速公路上的變電所供電。而電力通過交流電源的電纜傳輸提供給外場設(shè)施也很簡單，當傳輸距離較長，電纜直徑成比例增大時，就會增加建設(shè)成本。另外，還需單獨進行配管工作，由于施工成本增加，電纜的直接供電只能依靠臨近收費站、服務(wù)區(qū)等供電站的攝像機，如果攝像機安裝距離太遠，則不適合使用。

2.2風(fēng)、光互補供電

風(fēng)光互補供電是一種將風(fēng)能發(fā)電和太陽能發(fā)電結(jié)合起來的供電方式，由小型風(fēng)力發(fā)電機、蓄電池組、太陽能電池板、充放電控制器和逆變器等部分組成。風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池板分別將風(fēng)能和太陽能轉(zhuǎn)化為電能，控制器控制風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池板對蓄電池充電，再由蓄電池組對負載進行供電。該供電系統(tǒng)將風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電技術(shù)結(jié)合為一體，在供電能源上互為補充。攝像機供電采用風(fēng)、光互補方法，施工相對方便，操作方法低碳環(huán)保，節(jié)能減排，但是受日照、風(fēng)條件的影響以及季節(jié)性的天氣變化所帶來的影響。該系統(tǒng)非常適用于太陽能資源和風(fēng)能資源豐富的地區(qū)，但難以保證陰雨地區(qū)相關(guān)設(shè)施的長時間用電需求。

2.3直流遠程供電

直流遠程供電系統(tǒng)一般由局端遠程供電、供電電纜和遠端供電接收裝置組成。安裝在局端的車站端遠程電源將交流電轉(zhuǎn)換成直流電進行升壓，高壓直流電通過電纜傳輸?shù)竭h端供電接收裝置，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的直流電或交流電，并將電源連接到攝像機的遠端接收電源。直流電源在電壓穩(wěn)定時不會產(chǎn)生電磁干擾，可采用通信電纜管道敷設(shè)，不需單獨填筑，施工方便，投資成本明顯降低，供電效果理想。

3直流遠程供電方案及特點分析

3.1直流供電方案

直流遠程供電系統(tǒng)可以選擇安裝在收費站的配電室或通信電源室中，供電設(shè)備配置安裝采用標準柜，建議將電流變換器置于末端設(shè)備。在機房用電作為電源的情況下，采用AC-DC交直流變換器進行隔離轉(zhuǎn)換，還可以減少浪涌干擾到遠端設(shè)備。在使用直流電作為電源的情況下，可以使用DC-DC轉(zhuǎn)換器為遠端裝置提供連續(xù)的電源保證。該系統(tǒng)采用“N+1”冗余并行的模塊化設(shè)計，以保證持續(xù)的功率輸出。因此即使模塊失效，也可以從其他正常操作模塊連續(xù)提供功率，以提高系統(tǒng)可靠性。為加強對供電系統(tǒng)的管理，設(shè)置與系統(tǒng)相對應(yīng)的監(jiān)控單元，實時監(jiān)控系統(tǒng)電流、電壓，發(fā)現(xiàn)異常時，監(jiān)控單元直接向監(jiān)控中心系統(tǒng)發(fā)送報警信號，并進行及時維護。電源電纜通常從站末端的配電站退出，并在實際安裝時可以使用電源管或通信管布置，電纜的直徑可以根據(jù)傳輸距離和相機的功率來測量。通常，負電荷不會改變，更高的電壓可被傳輸?shù)礁h的距離。

3.2直流遠程供電的特點

（1） 系統(tǒng)安全性更高。直流端供電端終端發(fā)射器與輸入和輸出進行電氣隔離，并與輸出直流高壓接地進行電氣隔離，線路不接地，人或動物接觸傳輸電纜和遠端接收器中的單極接地，即使短路，電源的安全性能也更高。

（2） 系統(tǒng)可靠性更好。在直流端供站端發(fā)送器中，AC-DC交直流變換器模塊方便做到N+1冗余并聯(lián)，在局端電源采用更可靠的直流非電源形式，這樣即使發(fā)生故障或突發(fā)事件，也不受影響，整個系統(tǒng)供電正常，該供電系統(tǒng)可靠，對系統(tǒng)的維護有一定的幫助。

（3） 節(jié)約項目投資成本。由于直流電源的最大安全電壓限值為400V，交流饋線的最大安全電壓限值為282V，所以在等效輸電條件下，直流遠距離饋電所需的電纜直徑僅為原交流電源的一半，外場監(jiān)控攝像電源的電力通常較小。電纜作為供電電纜提供給相機足夠的電源，不僅能節(jié)省電纜成本，也為建設(shè)項目節(jié)省更多的投資成本。

4應(yīng)用案例分析

某高速公路全長約120km，沿途共設(shè)4個收費站。在全程監(jiān)控系統(tǒng)改造工程中，主要改造內(nèi)容包括監(jiān)控設(shè)施、通信設(shè)備、供電設(shè)備，為了實現(xiàn)全程監(jiān)控，每間隔3km增設(shè)一臺攝像機，全線共安裝高清攝像機43臺。此次系統(tǒng)改造工程，主要按以下四條措施實施，分別為：第一，主要將遠程供電發(fā)送的模塊以“N+1”冗余的形式安裝在各個收費站點的配電機柜以內(nèi)，確保電能的有效輸出，在收費站先期進行互通，隨后從高速公路兩側(cè)進行供電。接收模塊以抱桿形式安放在監(jiān)控立桿上，或者是立桿附近的配電箱中。發(fā)送和接收模塊均做好防雷接地的保障措施。第二，從收費站出發(fā)，采用兩條線路分別向兩個方向供電，而不是采用單一方向的線路供電，避免出現(xiàn)其他問題。第三，在鋪設(shè)供電電纜時采取主從結(jié)構(gòu)，主線從發(fā)送模塊引出，支線從供電管道引出，連接到監(jiān)控位置，需要穿越公路時利用過線井或橋下空間等，主線與支線的連接要確保工藝可靠。第四，當普通電纜難以滿足實際需求時，與施工單位現(xiàn)場勘察，并嚴格按照中分帶吹纜工藝的標準要求，改為定制獨股硬電纜，其規(guī)格為2×6mm，使吹纜工作按照時間節(jié)點及時完成。該工程在竣工后5個月的試運行期間，所使用的直流遠程供電系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，未發(fā)生一起供電方面的故障，為高速公路全程監(jiān)控攝像機的供電問題提供了良好的選擇方案。

5結(jié)語

總之，切實解決遠距離供電問題已經(jīng)成為目前關(guān)注的重點。通過分析，直流供電方法最具安全性、穩(wěn)定性，具有可行性，施工不僅方便，還能節(jié)省成本，在一定程度上滿足了高速公路為遠距離攝像機供電的需求。

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（作者單位：遼寧艾特斯智能交通技術(shù)有限公司）

作者簡介：朱琦（1990.12-），男，遼寧鐵嶺人，鄭州大學(xué)自動化專業(yè)學(xué)士，研究方向：高速公路機電系統(tǒng)。