Чому віддалені сонячні камери виходять з мережі, коли система управління батареєю (BMS) переходить у режим сну. Віддалені сонячні камери можуть вийти з мережі, коли батарея переходить у режим сну або захисту BMS через низький рівень напруги. Після відключення виходу камера та контролер можуть вимкнутися, а деякі сонячні контролери можуть не активувати батарею автоматично.
Для дистанційного моніторингу об'єктів безпеки, ферм, будівельних майданчиків, дорожнього руху, дикої природи або обладнання головне — не лише ємність акумулятора, а й те, чи здатна система запобігати глибокому розрядженню та відновлюватися без втручання оператора.
Іонно-натрієвий акумулятор Kamada Power 12v 100Ah
Режим сну BMS — це захист, а не випадкова несправність
Система управління батареєю (BMS) може перейти в режим сну або захист у разі глибокого розряду батареї, тривалого простою, занадто низької температури для заряджання, перевантаження або виходу за межі заданого діапазону напруги. У такому стані на клемах батареї може спостерігатися незначний вихідний струм або його повна відсутність, а підключене обладнання може працювати так, ніби батарея розряджена.
У випадку віддаленої сонячної камери такий захист все одно може призвести до виходу з ладу в польових умовах. Система управління батареєю (BMS) захищає акумуляторний блок, але камера залишається без живлення. Якщо об’єкт розташований далеко, може знадобитися виїзд фахівця на місце лише для того, щоб перезапустити, активувати або зарядити систему.
Саме тому режим сну BMS слід розглядати як частину конструкції системи, а не лише як функцію акумулятора. Акумулятор, який забезпечує власний захист, але при цьому залишає камеру в автономному режимі протягом декількох днів, не підходить для дистанційного моніторингу.
Камера не обтяжує систему, але працює дуже довго
Віддалені сонячні камери зазвичай споживають менше енергії, ніж велике промислове обладнання, але можуть працювати безперервно. До складу навантаження можуть входити камера, інфрачервоні світлодіоди, бездротовий модем, реєстратор, датчик руху, контролер, нагрівач та електронні компоненти режиму очікування.
Незначні навантаження з часом можуть стати серйозною проблемою.
Навіть кілька ватів постійного споживання можуть розрядити невеликий акумулятор у похмуру погоду. У темний час доби використання режиму нічного бачення може збільшити споживання енергії. Передача даних через стільниковий зв’язок може спричиняти короткочасні стрибки напруги. Камера, яка часто завантажує дані, може споживати більше енергії, ніж та, що записує відео локально. Система, яка під час денних випробувань здається енергоефективною, може розряджатися швидше під час довгих ночей, при слабкому сигналі або при багаторазових спрацьовуваннях датчиків руху.
Саме тому при підборі акумулятора слід виходити з добового енергоспоживання, а не лише з номінальної потужності камери. Акумуляторна батарея повинна забезпечувати роботу в режимі звичайного навантаження, нічний режим, пікові навантаження під час зв’язку, споживання в режимі очікування, а також забезпечувати запас автономності на кілька днів, не вмикаючи при цьому систему захисту від низької напруги.
Перед вибором акумулятора розрахуйте реальну добову потужність
Систему живлення віддаленої камери слід розраховувати виходячи з фактичного профілю енергоспоживання.
Практична оцінка така:
Щоденне енергоспоживання системи = енергоспоживання камери (Вт·год) + енергоспоживання модему (Вт·год) + енергоспоживання датчика/контролера (Вт·год) + енергоспоживання нічного ІЧ-підсвічування (Вт·год) + пікові навантаження під час передачі даних + навантаження в режимі очікування
Тоді ємність акумулятора можна обчислити за формулою:
Необхідна номінальна потужність акумулятора ≈ добова потужність системи × кількість днів автономної роботи × коефіцієнт втрат ÷ частка корисної енергії
Коефіцієнт втрат повинен враховувати втрати в контролері, втрати в кабелі, вплив температури, запас на старіння та фактичні умови експлуатації. Частка корисної енергії повинна визначатися на основі кінцевої конструкції акумуляторного блоку, порогу відключення системи управління батареєю (BMS), налаштування контролера щодо низької напруги та стратегії відновлення.
Для натрій-іонний акумулятор щодо акумуляторних батарей, це питання слід розглядати на рівні кожної батареї. Діапазон допустимого рівня заряду (SOC), діапазон напруги, поріг переходу BMS у режим сну, дозвіл на заряджання при низькій температурі та алгоритм виходу з режиму сну визначають, скільки енергії насправді доступно для роботи в автоматичному режимі.
Без такого розрахунку акумулятор камери може здаватися достатньо ємним, але все одно розрядитися через кілька днів, коли сонце світить слабко.
Незначне відновлення сонячної енергії може перевести акумулятор у режим сну
Віддалена сонячна камера працює за принципом щоденного енергетичного циклу: сонячна панель заряджає акумулятор протягом дня, а камера розряджає його вночі та в похмуру погоду. Якщо надходження енергії від сонячної панелі менше, ніж щоденне споживання, рівень заряду акумулятора (SOC) поступово знижується, доки система управління акумуляторною батареєю (BMS) не ввімкне захисний режим.
Це може тривати кілька днів або тижнів, через що причину важко виявити.
Після встановлення камера працює. Акумулятор виглядає справним. Однак похмура погода, сніговий покрив, затінення, пил, невдалий кут нахилу панелі або зимове сонце знижують рівень сонячної енергії. Акумулятор не встигає достатньо зарядитися протягом дня. Зрештою система управління акумуляторною батареєю (BMS) відключає вихідний сигнал.
Користувач помічає раптове відключення. Насправді збій почався раніше: механізм відновлення системи виявився слабкішим за навантаження.
Більш ємний акумулятор дозволяє відстрочити виникнення цієї проблеми, але не вирішує її, якщо сонячна панель не здатна компенсувати споживання енергії.
Відключення низької напруги та режим сну BMS — це не одне й те саме
Добре спроектована система сонячних камер зазвичай повинна зменшити навантаження або вимкнути камеру до того, як заряд акумулятора впаде до рівня, що викликає спрацьовування системи захисту BMS. Це завдання виконує пристрій відключення при низькій напрузі на рівні контролера.
Режим сну BMS — це додатковий рівень захисту. Його не слід використовувати як звичайний спосіб вимкнення.
Якщо камера або контролер продовжують споживати енергію доти, доки система управління батареєю (BMS) не відключить живлення, відновлення роботи ускладниться. Сонячний контролер може не розпізнати батарею. Камера може не перезавантажитися належним чином. Системі управління батареєю (BMS) може знадобитися напруга для виведення з режиму очікування або керований вхідний сигнал від зарядного пристрою, перш ніж вона знову підключить вихід.
У випадку віддалених сонячних камер система повинна запобігати переходу в цей стан під час нормальної роботи. Контролер повинен керувати режимом низького енергоспоживання, відключенням навантаження, скороченням робочого циклу або плановим обміном даними до того, як акумулятор перейде в режим глибокого сну.
Сонячний контролер може не активувати розряджений акумулятор
Однією з поширених проблем віддалених об’єктів є збій у режимі пробудження.
Якщо система управління батареєю (BMS) відключила вихід, контролер заряду від сонячних батарей може не отримувати нормального напруги від батареї. Деяким контролерам потрібна напруга від батареї для запуску, визначення напруги в системі або початку заряджання. Якщо контролер не запускається, це може означати, що сонячна панель виробляє енергію, тоді як батарея залишається в режимі очікування.
Це створює замкнуте коло, що викликає роздратування: система потребує заряджання, щоб активувати акумулятор, але зарядний пристрій може не працювати, оскільки не може виявити акумулятор.
Батарею, що перейшла в режим глибокого розряду, часто можна відновити за допомогою відповідного зарядного пристрою або методу активації, але для віддалених камер цього недостатньо. Конструкція повинна передбачати автоматичне відновлення. Якщо після кожного випадку глибокого розряду потрібно вручну виводити батарею з режиму глибокого розряду, така система не підходить для автономного використання.
Правильність роботи функції пробудження слід перевірити до встановлення камери на місці, а не виявляти проблеми вже після того, як камера перестане працювати.
Акумуляторні батареї на основі іонів натрію все ще потребують розробки механізмів відновлення на рівні батареї
Натрій-іонний акумулятор можуть бути корисними для віддаленого живлення на відкритому повітрі, особливо там, де важливими є розряд при низьких температурах, тривалий час роботи в режимі очікування та дотримання вимог безпеки. Однак їх не слід розглядати як простий показник ємності в А·год.
У готовому натрій-іонному акумуляторі має бути визначено, як він поводиться при низькому рівні заряду (SOC), після виходу системи управління батареєю (BMS) зі сплячого режиму, під час заряджання в холодних умовах, а також коли сонячний контролер намагається відновити його роботу.
| Межа натрієво-іонного акумулятора | Чому це важливо |
|---|
| Діапазон заряду акумулятора, придатного для використання | Визначає фактичний час резерву до спрацьовування захисту |
| Поріг сну BMS | Визначає, коли відбувається відключення виходу |
| Спосіб пробудження | Визначає, чи відбувається відновлення автоматично |
| Дозвіл на заряджання при низькій температурі | Регулює ранкове та зимове поповнення запасів енергії |
| Діапазон напруги блоку живлення | Впливає на сумісність контролера |
| Споживання електроенергії у режимі очікування | Впливає на споживання енергії в режимі тривалого простою |
| Поведінка відновлення захисту | Визначає, чи перезапускається камера без обслуговування |
Якщо ці межі нечіткі, акумулятор може перейти в режим самозахисту, але при цьому програма віддаленого керування камерою все одно не працюватиме.
Холодна погода може перешкоджати заряджанню після довгої ночі
У холодних регіонах ймовірність виникнення проблем із режимом сну зростає, оскільки сонячна камера може розрядитися в найхолоднішу частину ночі, а вранці, коли акумулятор ще не прогрівся, спробувати зарядитися.
Розряд у холодних умовах і заряджання в холодних умовах — це різні режими роботи. Натрієво-іонний акумуляторний блок може розряджатися в холодних умовах, але заряджання може бути заблоковано, затримано, обмежено за потужністю, супроводжуватися нагріванням або регулюватися за допомогою температурної логіки системи управління батареєю (BMS), коли елементи холодні. Якщо акумуляторний блок оснащений системою підігріву, сонячна енергія може спочатку нагріти блок, перш ніж почнеться звичайне заряджання.
Для віддалених камер це має значення, оскільки сонячна енергія доступна лише протягом обмеженого часу. Якщо корисний ранковий проміжок часу для заряджання буде втрачено через блокування заряджання в холодному стані або повільний розігрів, акумулятор може не встигнути повністю відновитися до наступної ночі.
Система може не вийти з ладу відразу. Вона може щодня втрачати дещо більше заряду, поки система управління батареєю (BMS) не перейде в режим сну.
Стрибки навантаження на мережу та слабкий сигнал можуть призвести до більшого споживання енергії, ніж очікувалося
Споживання енергії віддаленою камерою не завжди є стабільним.
Мобільний або бездротовий зв'язок може збільшити споживання енергії під час завантаження даних, перегляду в режимі реального часу, пошуку слабкого сигналу, повторного підключення, оновлення прошивки або багаторазових сповіщень, що спрацьовують у разі виявлення руху. Камера, встановлена в зоні зі слабким сигналом, може споживати більше енергії, ніж така сама камера в зоні з сильним сигналом, оскільки модем працює інтенсивніше або частіше здійснює повторні спроби підключення.
Це має значення для вибору ємності акумулятора та ризиків, пов’язаних із режимом сну. Камера, яка працює задовільно на випробувальному майданчику, може розряджатися швидше на віддаленій фермі, будівельному майданчику, гірській дорозі або в лісі.
Систему акумуляторів слід розраховувати з урахуванням реальних умов експлуатації, а не лише на основі технічних характеристик камери в режимі очікування. У випадку натрій-іонних акумуляторних батарей обмеження струму в системі управління батареями (BMS) навряд чи стане головною проблемою при невеликому навантаженні від камери, проте загальний щоденний споживання енергії та захист від низького рівня заряду (SOC) залишаються критично важливими.
Паразитні навантаження можуть розряджати акумулятор, навіть коли камера, здавалося б, вимкнена
Деякі системи віддалених сонячних камер містять контролери, модеми, GPS-модулі, датчики, маршрутизатори, реле, світлодіодні індикатори стану, нагрівачі або реєстратори даних, які продовжують споживати енергію навіть тоді, коли камера, здавалося б, не працює.
Ці паразитні навантаження можуть бути незначними, але постійними. Під час зберігання, у похмуру погоду або в періоди низької активності вони можуть непомітно розряджати акумулятор. Якщо система не має справжнього режиму низького енергоспоживання або функції відключення навантаження, система управління акумулятором (BMS) з часом може перейти в режим сну.
Це особливо важливо для сезонних або тимчасових установок. Будівельна камера може залишатися на місці між етапами проекту. Сільськогосподарська камера може тривалий час не обслуговуватися. Камера відеоспостереження може залишатися увімкненою, хоча спрацьовує вкрай рідко.
Дистанційні системи потребують справжньої стратегії резервного копіювання, а не лише перемикання камер.
Справжніх меж невдач небагато, але вони мають вирішальне значення
Уникнути переходу системи BMS у режим сну стає простіше, якщо розглядати її через призму тих факторів, які насправді призводять до відключень.
| Межа відмови | Що відбувається на місцях | Напрям дизайну |
|---|
| Щоденний дефіцит енергії | Камера споживає більше енергії, ніж виробляє сонячна панель | Змінити розмір панелі, зменшити навантаження, відрегулювати робочий цикл або збільшити час автономної роботи |
| Глибокий розряд | Навантаження продовжує працювати, доки система управління батареєю (BMS) не відключить вихід | Додати низьковольтне відключення на рівні контролера перед переходом BMS у режим сну |
| Розбіжність у часі пробудження | Сонячний контролер не може перезапустити розряджений акумулятор | Перевірити поведінку зарядного пристрою/системи управління батареєю (BMS) під час виходу зі сплячого режиму та відновлення роботи |
| Заряджання в холодному стані | Акумулятор розряджається за ніч, але не заряджається холодним ранком | Використовуйте зниження номінальних параметрів, нагрівання або алгоритм відновлення з урахуванням температури |
| Стрибки в обсязі зв'язку | Модем або бездротовий модуль споживає більше енергії, ніж очікувалося | Параметри для реальних умов сигналу та поведінки під час завантаження |
| Паразитне навантаження | Невеликі пристрої розряджають акумулятор у режимі очікування | Відключіть непотрібні навантаження або запровадьте справжній режим низького енергоспоживання |
У цій таблиці показано, в яких випадках віддалені сонячні камери зазвичай втрачають живлення, навіть якщо сама батарея справна.
Перелік питань для перевірки після пробудження
Перш ніж затверджувати систему дистанційного живлення сонячної камери, перевірте сценарій відключення та відновлення роботи, а не лише запуск у сонячну погоду.
| Елемент перевірки | Що перевіряти |
|---|
| Відновлення при низькому рівні SOC | Чи запускається акумулятор без ручного втручання? |
| Перезапуск сонячного контролера | Чи розпізнає контролер захищений акумуляторний блок і чи заряджає його? |
| Ранкова зарядка на свіжому повітрі | Чи підтримує система управління батареєю (BMS) зарядку, обмеження струму або регулювання нагрівання? |
| Робота в режимі слабкого сигналу | Чи переважає сила комунікації припущення щодо розміру? |
| Паразитне навантаження | Чи розряджає навантаження в режимі очікування акумуляторну батарею під час простою? |
| Контрольоване вимкнення | Чи відключає контролер навантаження перед переходом BMS у режим сну? |
| Перезапуск камери | Чи правильно камера перезапускається після відновлення електропостачання? |
| Кілька днів поспіль слабке сонце | Чи відновлюється система після кількох днів із низькою сонячною активністю? |
Система, яка проходить ці тести, має більше шансів залишатися готовою до віддаленої роботи.
Стандартні пакети працюють лише в тих випадках, коли відновлення даних є простим
Стандартний натрієво-іонний акумуляторний блок може добре працювати з віддаленими сонячними камерами, якщо щоденне навантаження невелике, сонячна енергія надходить стабільно, акумулятор має достатній запас автономності, температура не виходить за межі діапазону заряджання блоку, а сонячний контролер може зарядити акумулятор без втручання користувача.
Це цілком реальний випадок використання. Індивідуальне проектування акумуляторних батарей або систем стає більш безпечним, коли камера встановлюється в холодних регіонах, у затінених місцях, у періоди зі слабким сонячним освітленням, у місцях зі слабким сигналом, під час тривалого безлюдного експлуатації або на об’єктах, де безпека має критичне значення і простої є неприпустимими. Ці умови можуть вимагати іншої поведінки BMS у режимі сну, меншого споживання в режимі очікування, керування нагрівачем, узгодження сонячного контролера, логіки виходу з режиму сну, більшого запасу енергії або більш помітного повідомлення про несправності.
Питання не в тому, чи можуть натрій-іонні акумулятори забезпечувати живленням віддалені камери. Питання в тому, чи зможуть готовий акумуляторний блок і сонячна система відновлювати роботу в умовах, що не є ідеальними.
Перевіряйте сценарій роботи в автономному режимі, а не лише демонстрацію в ідеальних умовах
Віддалену сонячну камеру не слід вважати придатною лише тому, що вона працює після встановлення в сонячний день.
Ця перевірка спрямована на відтворення сценарію відключення: кілька похмурих днів, тривала робота в нічний час, низький рівень заряду акумулятора (SOC), заряджання в холодний ранок (за необхідності), слабкий сигнал зв’язку, перезапуск камери після зниження напруги, вихід із режиму сну системи управління акумулятором (BMS) та поведінка сонячного контролера при виведенні з режиму сну.
«Чистий» результат означає, що система або залишається в режимі онлайн, або вимикається контрольованим чином перед переходом у режим глибокого сну BMS, а потім автоматично відновлює роботу після відновлення сонячного живлення. Виклик фахівця на місце не повинен бути необхідним лише через те, що акумулятор спрацював у режимі самозахисту. Саме це робить систему справді готовою до віддаленого управління.
Висновок
Віддалені сонячні камери втрачають живлення після переходу системи управління батареєю (BMS) у режим сну, коли система розряджає акумуляторну батарею за межі безпечного діапазону роботи і не може автоматично відновити роботу.
Щоб уникнути цього, слід об’єднати в єдину систему такі компоненти: навантаження камери, сонячну панель, низьковольтний вимикач, систему відновлення натрієво-іонного акумулятора, процедуру виходу з режиму очікування системи управління батареєю (BMS), зарядку в холодному режимі, навантаження в режимі очікування та енергоспоживання систем зв’язку.
Якщо ви проектуєте систему дистанційного сонячного живлення для камери, зв'яжіться з нами з основними даними про ваш проект. Ми допоможемо підібрати оптимальний варіант натрій-іонний акумулятор та конфігурація енергосистеми.