高速公路全程监控摄像机供电问题分析
作者：朱琦
来源：《名城绘》2020年第08期
        摘要：对高速公路实行全程监控是交通运输的发展趋势，因此加强高速公路全程监控设备的布控必不可少，尤其是监控摄像机在高速公路沿线的全程布设，可有效监视高速公路全程车辆运行情况，然而在全程监控中，部分监控摄像机与供电地点的距离相对较远，因此加强该方面的设备供电非常重要。
        关键词：高速公路;全程监控;摄像机;供电
        1全程监控的概述
        高速公路全程监控作为一种有效的监控方式，能够对全线路况进行直接监视，更快地发现交通异常，更快地采取处理措施，有效提高路网的通行能力，减少交通事故的发生。因此，全程监控系统在高速公路上的建设正逐渐成为一种趋势，而作为其重要的组成部分，视频监控系统也更加受到重视。
模块化电源
        2供电方式选择分析
        2.1电缆直接供电
        电缆供电是高速公路上普遍使用的外场设施的供电方式，由安装在高速公路上的变电所供电。而电力通过交流电源的电缆传输提供给外场设施也很简单，当传输距离较长，电缆直径成比例增大时，就会增加建设成本。另外，還需单独进行配管工作，由于施工成本增加，电缆的直接供电只能依靠临近收费站、服务区等供电站的摄像机，如果摄像机安装距离太远，则不适合使用。
        2.2风、光互补供电
        风光互补供电是一种将风能发电和太阳能发电结合起来的供电方式，由小型风力发电机、蓄电池组、太阳能电池板、充放电控制器和逆变器等部分组成。风力发电机和太阳能电池板分别将风能和太阳能转化为电能，控制器控制风力发电机和太阳能电池板对蓄电池充电，再由蓄电池组对负载进行供电。该供电系统将风力发电和太阳能发电技术结合为一体，在供电能源上互为补充。摄像机供电采用风、光互补方法，施工相对方便，操作方法低碳环
保，节能减排，但是受日照、风条件的影响以及季节性的天气变化所带来的影响。该系统非常适用于太阳能资源和风能资源丰富的地区，但难以保证阴雨地区相关设施的长时间用电需求。
        2.3直流远程供电
        直流远程供电系统一般由局端远程供电、供电电缆和远端供电接收装置组成。安装在局端的车站端远程电源将交流电转换成直流电进行升压，高压直流电通过电缆传输到远端供电接收装置，转换成相应的直流电或交流电，并将电源连接到摄像机的远端接收电源。直流电源在电压稳定时不会产生电磁干扰，可采用通信电缆管道敷设，不需单独填筑，施工方便，投资成本明显降低，供电效果理想。
        3直流远程供电方案及特点分析
        3.1直流供电方案
        直流远程供电系统可以选择安装在收费站的配电室或通信电源室中，供电设备配置安装采用标准柜，建议将电流变换器置于末端设备。在机房用电作为电源的情况下，采用AC-DC
交直流变换器进行隔离转换，还可以减少浪涌干扰到远端设备。在使用直流电作为电源的情况下，可以使用DC-DC转换器为远端装置提供连续的电源保证。该系统采用“N+1”冗余并行的模块化设计，以保证持续的功率输出。因此即使模块失效，也可以从其他正常操作模块连续提供功率，以提高系统可靠性。为加强对供电系统的管理，设置与系统相对应的监控单元，实时监控系统电流、电压，发现异常时，监控单元直接向监控中心系统发送报警信号，并进行及时维护。电源电缆通常从站末端的配电站退出，并在实际安装时可以使用电源管或通信管布置，电缆的直径可以根据传输距离和相机的功率来测量。通常，负电荷不会改变，更高的电压可被传输到更远的距离。
        3.2直流远程供电的特点
        （1） 系统安全性更高。直流端供电端终端发射器与输入和输出进行电气隔离，并与输出直流高压接地进行电气隔离，线路不接地，人或动物接触传输电缆和远端接收器中的单极接地，即使短路，电源的安全性能也更高。
        （2） 系统可靠性更好。在直流端供站端发送器中，AC-DC交直流变换器模块方便做到N+1冗余并联，在局端电源采用更可靠的直流非电源形式，这样即使发生故障或突发事件，
也不受影响，整个系统供电正常，该供电系统可靠，对系统的维护有一定的帮助。
        （3） 节约项目投资成本。由于直流电源的最大安全电压限值为400V，交流馈线的最大安全电压限值为282V，所以在等效输电条件下，直流远距离馈电所需的电缆直径仅为原交流电源的一半，外场监控摄像电源的电力通常较小。电缆作为供电电缆提供给相机足够的电源，不仅能节省电缆成本，也为建设项目节省更多的投资成本。
        4应用案例分析
        某高速公路全长约120km，沿途共设4个收费站。在全程监控系统改造工程中，主要改造内容包括监控设施、通信设备、供电设备，为了实现全程监控，每间隔3km增设一台摄像机，全线共安装高清摄像机43台。此次系统改造工程，主要按以下四条措施实施，分别为：第一，主要将远程供电发送的模块以“N+1”冗余的形式安装在各个收费站点的配电机柜以内，确保电能的有效输出，在收费站先期进行互通，随后从高速公路两侧进行供电。接收模块以抱杆形式安放在监控立杆上，或者是立杆附近的配电箱中。发送和接收模块均做好防雷接地的保障措施。第二，从收费站出发，采用两条线路分别向两个方向供电，而不是采用单一方向的线路供电，避免出现其他问题。第三，在铺设供电电缆时采取主从结构，主线从发
送模块引出，支线从供电管道引出，连接到监控位置，需要穿越公路时利用过线井或桥下空间等，主线与支线的连接要确保工艺可靠。第四，当普通电缆难以满足实际需求时，与施工单位现场勘察，并严格按照中分带吹缆工艺的标准要求，改为定制独股硬电缆，其规格为2×6mm，使吹缆工作按照时间节点及时完成。该工程在竣工后5个月的试运行期间，所使用的直流远程供电系统稳定可靠，未发生一起供电方面的故障，为高速公路全程监控摄像机的供电问题提供了良好的选择方案。
        5结语
        总之，切实解决远距离供电问题已经成为目前关注的重点。通过分析，直流供电方法最具安全性、稳定性，具有可行性，施工不仅方便，还能节省成本，在一定程度上满足了高速公路为远距离摄像机供电的需求。
        参考文献：
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        [2]王希平，杨建，杜金彪.高速公路微电网研究[J].筑路机械与施工机械化.2016，（12）
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        [3]王瑞.京沪高速全程监控改造供电方案探讨[J].中国交通信息化.2017，（11）.
        （作者单位：辽宁艾特斯智能交通技术有限公司）
        作者简介：朱琦（1990.12-），男，辽宁铁岭人，郑州大学自动化专业学士，研究方向：高速公路机电系统。

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