Резервное питание для уличных камер: источники, схемы и расчет автономности

Резервное питание для уличных камер: источники, схемы и расчет автономности

Уличная видеокамера должна работать в любых условиях — ночной мороз, гроза или отключение электроэнергии. В статье расскажу о доступных источниках резервного питания, типичных схемах подключения и простом расчёте автономности — чтобы и новичок понял, и профессионал нашёл полезные детали.

Коротко о том, что важно

Главные параметры при выборе резервного питания: потребляемая мощность камеры (Вт), напряжение питания (12 В DC, 24 В, PoE 48 В), желаемое время автономной работы, тип батареи и условия эксплуатации (температура, влажность).

Планирование автономности начинается с измерения реального потребления оборудования в типичных режимах (день/ночь, поворот, запись).

Основные типы резервного питания

1) Простейший UPS/ИБП для PoE-инжектора или для блока питания камеры. Подходит для кратковременных отключений (несколько минут — часы).

2) Батареи (свинцово-кислотные, AGM, гелевые, литий-железо-фосфатные LiFePO4). Обеспечивают часы-сутки работы в зависимости от ёмкости и глубины разряда.

3) Солнечные панели + контроллер + аккумулятор. Нужны для автономных объектов без сетевого питания. Требуют расчёта солнечной генерации и запаса батареи на пасмурные дни.

4) Генератор (бензин/дизель) — для длительной автономии и больших нагрузок. Часто используется как резерв в кластерах.

5) Комбинированные схемы: PoE от сетевого оборудования с UPS, резервные батареи и солнечный источник. Для промышленных объектов — дублирование и автоматическое переключение.

Примеры схем подключения

• Камера 12 В DC: батарея 12 В — предохранитель рядом с батареей — стабилизатор (при необходимости) — камера. Между зарядным устройством и батареей установлен контроллер заряда.

• PoE-камера: коммутатор PoE (или PoE-инжектор) питается от UPS/аккумулятора через инвертор или DC-DC PoE-решение (48 В). DC-UPS с выходом 48 В уменьшает потери.

• Солнечная станция: панель — контроллер заряда MPPT — аккумулятор — инвертор/DC-регулятор — нагрузка. MPPT предпочтительнее для лучшей эффективности при переменной освещённости.

Как считать автономность: простая формула

Для расчёта автономности используйте базовую формулу:

Время работы (ч) = (Ёмкость батареи (А·ч) × Напряжение батареи (В) × КПД системы) / Мощность нагрузки (Вт)

Учтите: КПД системы ~0.85 (DC-DC) — 0.95 (простая проводка), инверторы — 0.85–0.9. Для свинцовых аккумуляторов нельзя использовать 100% ёмкости: рекомендуемая глубина разряда (DoD) для свинцовых — ≈50%, для LiFePO4 — 80–90%.

Примеры расчётов

Пример 1. Камера 12 В, потребление 5 Вт (постоянно). Требуется 24 часа автономии. Батарея 12 В.

Энергия в сутки = 5 Вт × 24 ч = 120 Вт·ч.

Если использовать батарею 12 В, ёмкость необходимая при DoD 50% и КПД 0.9:

Нужная ёмкость (А·ч) = (120 / 12) / (0.5 × 0.9) ≈ 22 А·ч.

То есть батарея ≈24–30 А·ч даст запас и учёт потерь/температуры.

Пример 2. PoE-камера 8 Вт, питание по 48 В. Учитываем потери на инвертацию/PoE: КПД 0.85. Требуется 48 часов.

Энергия = 8 × 48 = 384 Вт·ч. Необходимая батарея при 12 В (используется инвертор): ёмкость = (384 / 12) / (0.5 × 0.85) ≈ 75 А·ч.

Поэтому для PoE-систем на длительное время выгодно ставить батареи и инверторы с высоким КПД или использовать DC-DC PoE решения.

Практические нюансы

• Кабельный просчёт: падение напряжения критично для низковольтных систем. V_drop = I × R. Для длинных трасс лучше использовать более высокое напряжение (PoE) или увеличить сечение провода.

• Температура снижает ёмкость батарей. На морозе ёмкость свинцовой АКБ может упасть на 20–40%.

• Расположение и вентиляция: свинцовые аккумуляторы требуют проветривания при заряде/разряде; LiFePO4 более устойчивы к циклам и температурным изменениям, но дороже.

• Защита от перенапряжений и молнии: обязательны внешние разрядники и качественный заземляющий контур для уличных объектов.

• Для выбора оборудования и готовых систем рассмотрите каталоги поставщиков систем видеонаблюдения — там есть готовые блоки питания, инверторы, контроллеры и комплектующие.

Полезный ресурс по подбору систем видеонаблюдения — каталог оборудования: y-ss.ru — Системы видеонаблюдения.

Коротко о выборе батареи

Если нужен бюджетный вариант — AGM/гелевые АКБ. Для частого циклирования и длительного срока жизни — LiFePO4. Для крупных объектов — модульные батарейные решения с системой мониторинга (BMS).

Мониторинг состояния батареи и логирование нагрузки помогут точнее рассчитывать реальную автономность и вовремя обнаруживать деградацию элементов.

Небольшой финал: перед покупкой измерьте реальное энергопотребление камер в типичных режимах и оставьте запас по ёмкости и температуре. Продуманная схема с защитой и правильным выбором батареи часто экономит больше денег, чем попытка сэкономить при первичной покупке.