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摘要：為了解決電力供應問題，應對惡劣環境，對外界入侵進行監控，保護人員安全，本文以援巴基斯坦瓜達爾新國際機場項目（以下簡稱瓜達爾機場項目）為例進行研究，提出18km圍界的路燈與安防監控系統的供電解決方案，應對大風天氣、海邊腐蝕性氣候、沙塵天氣以及后期維護問題的解決辦法，通過理論分析結合實際工作經驗，對當前太陽能技術的發展在供電系統中的應用進行一定的分析，希望能夠為電氣工程技術人員提供一定的參考。瓜達爾機場項目圍界18km的路燈在提供夜間照明的基本功能外，還需要為18km安防監控系統提供夜間補光之用，為項目的安全提供重要保障。由于電網電壓不穩定，電壓損耗較大，很難保證用電的穩定性，且設備的布置距離比較遠，考慮項目所在地光照比較強，因此，路燈和安防監控系統的供電將采用太陽能光伏技術。

關鍵詞：照明系統；監控系統；太陽能光伏技術

1項目簡介

本項目位于巴基斯坦瓜達爾市中心東北方向約26km。建設內容包括飛行區、航站區工程、空管工程、生產輔助用房、公用配套設施以及家屬區、學校、醫院等附屬設施，占地約18km2。氣候條件是典型的馬克蘭海岸平原氣候。全年大多數時候都是炎熱的天氣，日照較為強烈，靠近海邊，腐蝕性較為嚴重，伴有沙塵天氣，氣候較為惡劣。出于安防考慮，本文所述工程前期需要在18km的圍界安裝576套路燈和156個監控點位的安防監控系統為項目報價護航。

2太陽能光伏技術在路燈和安防監控供電系統上的應用

2.1太陽能光伏技術供電原理

太陽光伏系統，是指利用光伏半導體材料的光生伏打效應而將太陽能轉化為直流電能的設施。光伏設施的核心是太陽能電池板。用來發電的半導體材料主要有單晶硅、多晶硅、非晶硅及碲化鎘等。要把太陽輻射轉化為可供使用的電力，需要一套完整的太陽能光伏系統。本項目所使用的太陽能供電，保證在特殊氣象條件下獨立3天×24h不間斷供電。光伏組件連接太陽能控制器，太陽能控制器、智能管理DC-AC逆變器、儲能站點分別連接配電空開，前端用電設備連接開關負載。光伏組件、太陽能控制器、智能管理DC-AC逆變器、數控單元等集成在太陽能配電及電池柜中。整體太陽能配電及電池柜具備防雷、接地、恒溫、防腐蝕、防蟲等功能，以保障整體設備的穩定運行。通過數控單元對太陽能供電系統進行整體遠程管控和運維管理，實時監測光伏組件發電情況、儲能站點儲電情況、整體系統的供電電壓、電流等實時管控、實時報警。

2.2太陽能光伏組件的防風做法

為了應對當地的大風天氣，瓜達爾項目路燈照明系統采用的光伏板為150WP單晶硅,通過54000帕正面雪壓，2400帕風壓載荷測試，通過直徑達35mm，速度97km/h的冰雹測試，光伏組件使用壽命大于25年。磷酸鐵鋰電池66A12.8V,電池充放電循環次數大于1500次，防水等級性能IP65。

3路燈的設計與安裝

3.1路燈的設計

瓜達爾機場項目圍界內巡場路照明采用雙臂太陽能路燈單排布置，共計576套，設置在圍界內，燈具安裝間距30m，路燈挑臂長度為1.3m，采用太陽能光伏技術作為燈具用電電源供應，每套路燈配有一套獨立完整的光伏組件供電系統。

3.2路燈抗風防腐處理

LED太陽能路燈燈體采用一次性壓鑄成型，表面靜電噴塑處理，防護等級為IP65,應對項目所在地腐蝕性氣候和沙塵天氣。燈頭采用高性能散熱設計，上下對流散熱技術，應對當地的高溫天氣，自動化雙耦合結構設計，用以抵擋大風天氣。太陽能路燈控制器采用的是IP67的防水等級，應對當地的沙塵天氣。太陽能路燈燈桿高6m，燈桿主桿材質為Q345，燈桿抗剪強度滿足要求，在強風下不會發生共振，燈桿強度能夠滿足安全要求。燈桿采用熱鍍鋅、噴塑。鍍鋅層厚度≥100μm，噴涂厚度≥100μm，用以應對海邊的腐蝕性氣候。

3.3路燈的安裝

由于路燈基礎相同，混凝土基礎采用集中預制的方法來降本增效。路燈基礎放線定位后，采用兩頭忙機械進行基礎開挖，夯實找平后進行基礎吊裝就位，回填后進行夯實處理。太陽能光伏組件安裝支架上的鋰電池、控制器、太陽能光伏組件三個部件，按先裝太陽能控制器，再裝鋰電池，最后裝太陽能光伏組的順序進行。路燈挑臂及LED路燈頭的組裝，應先將LED路燈頭裝上挑臂后，再將挑臂固定在燈桿上的順序完成。最后，將太陽能光伏組件安裝支架套接在燈桿上進行初步固定，然后，將太陽能控制器與各部件聯結完畢進行試燈操作，試燈正常即可進行吊裝，將燈桿法蘭盤固定在混凝土基礎的地腳籠螺栓上。

4安防監控系統的設計與安裝

4.1安防監控系統的設計

根據本項目特點和安防要求，考慮到供電方式、現場環境等因素，采用太陽能供電方式和數字視頻網絡監控系統，由高清網絡槍式攝像機和高清網絡高速球形攝像機二種機型組成，對項目四周巡場路18km周界及重點區域進行監控。（1）攝像機配置。沿項目周界設置153個監控點位，穿插布置在路燈的中間且錯線擺放，避開視線遮擋，共計129臺高清網絡槍式攝像機、24臺高清網絡高速球形攝像機，設置如下：在每塔附近設置2根5.0m高桿，其上分別安裝1臺高清網絡高速球形攝像機和2臺高清網絡槍式攝像機（槍機分別向左右兩側監視），瞭望塔間隔區間共有24處需補充監控站點。每監控站點附近一側高桿上安裝1臺高清網絡槍式攝像機，在相距約25m處設置另一高桿，高桿上安裝1臺高清網絡槍式攝像機，兩高桿攝像機相互交叉監視，以解決瞭望塔間隔區間過大的問題，保證無監控盲區。對于周界南、北、西南大門3個區域，在大門兩側各安裝一根監控立桿，每根立桿頂部安裝一臺高清網絡槍式攝像機，分別監控進出的人員和車輛。對于周界巡場路上的20個排水涵洞橋，每1臺高清網絡槍式攝像機安裝在1根5.0m高桿上，槍機向涵洞口方向監視。（2）通信系統。視頻監控信號采用光纖傳輸，在前端設備箱內配置接入層工業級光交換機，共計72臺，工業級光交換機通過千兆光纖組成冗余環網，實現鏈路冗余備份，下聯接入高清網絡攝像機。控制室內配置2臺核心、匯聚交換機，啟用VRRP協議，達到雙機熱備的效果。通信系統接入層在各前端設備箱安裝接入工業交換機，將現場前端工業交換機分為6個區域，組建6個接入環網，每個環網占用2芯光纜，每個環網的現場工業交換機組成工業環網以后通過其中2個站點分別接入2臺匯聚交換機，網絡架構圖如圖1。（3）監控系統中心配置。本項目圍界安防監控系統工程范圍即為槍機、球機、交換機、網管、網管服務器、解碼器、電腦、顯示器、太陽能供電系統、輔助配件等。周界監控攝像機連接到監控控制室內的安防系統平臺。視頻監控系統的148路高清網絡攝像機信號，按要求進行15天錄像存儲。控制室內通過柴油發電機接入UPS不間斷電源，保證機房設備不低于30min備電。

4.2安防監控系統的安裝

（1）光纜敷設。由于光纜較長，光纜溝采用的是兩頭忙機械開挖和回填，局部機械不方便操作的地方采用人工開挖回填，過路穿鍍鋅鋼管并澆筑混凝土保護，防止鋼管走位割斷光纜。光纜敷設采用光纜放線車與人工結合的方式，分段進行敷設，每個監控點位留有足夠的富余量，為光纖熔接做準備。（2）設備安裝。由于距離比較遠，為了節省人力和車輛資源，將設備分類放在不同的車上，每隊人負責將這些設備及配件分別放到各個監控點位，這充分體現了資源組織的能力。①監控桿基礎就位后，準備一張桌子或者架子搭放監控桿，高度約1m，將避雷針固定安裝在立柱頂部。②監控橫臂采用螺絲固定后安裝相關攝像頭槍機和球機，注意設備保護工作。③把太陽能配電及電池柜擺放到立柱桿的固定高度位置，調整好距離，安裝上控制柜抱緊。（3）設備吊裝。①設備起吊前，一定要檢查各部件固定情況，并查看設備和太陽能板是否有偏差，太陽能板正面朝南，并進行適當的調整。②將吊繩穿在立桿合適的位置，緩慢起吊設備。避免吊車鋼絲繩劃損電池板。③當桿起吊到地基正上方時，緩慢放下立桿，同時，旋轉立桿，調整設備方向，法蘭盤上的孔對準地腳螺栓。（4）光纜熔接。①光纖端面處理。光纖端面處理也稱為端面制備，是光纖技術中的關鍵工序，主要包括剝覆、清潔和切割三個環節。端面質量直接影響光纖激光器的泵浦光耦合效率和激光輸出功率。②光纖涂覆層的剝除。去除光纖涂覆層是光纖端面處理的第一步。可以用剝線鉗和刀片兩種方法進行剝除。當采用剝線鉗剝除時，左手拇指和食指捏緊光纖，所露長度為5cm左右，余纖在無名指和小拇指之間自然打彎，防止打滑，剝線鉗應與光纖垂直，上方向內傾斜一定角度，然后，用鉗口輕輕卡住光纖，右手隨之用力，順光纖軸向平推出去；當采用刀片剝除時，首先，用濃硫酸浸泡3～5cm長的光纖端頭1～2min，用酒精棉擦拭干凈。左手捏緊光纖，持纖要平，防止打滑，右手用刀片沿光纖向端頭方向，與光纖成一定傾斜角度，順次剝除表面涂敷層聚合物材料。③包層表面的清潔。觀察光纖剝除部分的包層是否全部去除，若有殘留必須去掉，如有極少量不易剝除的涂覆層，可用棉球沾適量酒精，邊浸漬，邊擦除。將脫脂棉撕成層面平整的扇形小塊，沾少許酒精，折成Ｖ形，夾住已剝覆的光纖，順光纖軸向擦拭。④光纖端面切割。切割是光纖端面制備中最關鍵的步驟，精密優質的切刀是基礎，嚴格科學的操作規范是保證。常用切刀有筆式切割刀和臺式光纖切割刀。使用筆式切割刀切割光纖時，光纖放置在手指上，另一手持刀在距離端頭5mm左右的位置處沿垂直光纖軸線方向切割光纖，然后輕輕將切除的端頭取下。⑤光纖熔接。在把光纖放入熔接機Ｖ型槽時，要確保Ｖ型槽底部無異物且光纖緊貼Ｖ型槽底部。機器自動熔接機器開始熔接時，首先，將左右兩側Ｖ型槽中光纖相向推進，在推進過程中會產生一次短暫放電，接著會把光纖繼續推進，直至光纖間隙處在原先所設置的位置上，這時熔接機測量切割角度，并把光纖端面附近的放大圖像顯示在屏幕上，纖芯/包層對準與端面制作一樣直接影響熔接損耗，熔接機會在Ｘ軸Ｙ軸方向上同時進行對準，并且把軸向、軸心偏差參數顯示在屏幕上,如果誤差在允許范圍內就開始熔接。由于光纖在連接時去掉了接頭部位的涂覆層其機械強度降低，因此要對接頭部位進行補強保護，可采用光纖熱縮保護管保護光纖接頭部位。將預先穿置光纖某一端的熱縮管移至光纖接頭處，使熔接點位于熱縮管中間，輕輕拉直光纖接頭，放入加熱器內加熱，醋酸乙烯內管熔化，聚乙烯管收縮后緊套在接續好的光纖上，由于此管內有一根不銹鋼棒，不僅增加了抗拉強度，同時，也避免了因聚乙烯管的收縮而可能引起接續部位的微彎。⑥盤纖。盤纖是一門技術，科學的盤纖方法可使光纖布局合理、附加損耗小、經得住時間和惡劣環境的考驗，可避免擠壓。富余的光纖要盡量成大圓圈狀盤，為后期維護留有余量，且不可小角度地折疊光纖，影響信號傳輸。

5太陽能供電系統的維護

為了保持最佳的長久的工作性能，每年進行兩次以上項目的檢查。確認控制器周圍的氣流不會被阻擋住，清除散熱器上的任何污垢或碎屑。檢查所有裸露的導線是不是因日曬，與周圍其他物體摩擦、干朽、昆蟲或鼠類破壞等導致絕緣受到損壞。需必要維修或更換導線。驗證顯示，及指示燈與設備操作相一致。請注意任何故障或錯誤顯示必要時采取糾正措施。檢查所有的接線端子，查看是否有腐蝕、絕緣損壞、高溫或燃燒/變色跡象，擰緊端子螺絲。檢查是否有污垢、筑巢昆蟲和腐蝕現象，按要求清理。

6結語

在項目執行期間，本人作為機電經理，通過有效的資源組織，首先統一培訓一批熟練工種，然后拆分成5組，各自帶領隊伍完成不同的安裝環節，形成流水作業，提高了工作效率。由于當地的風沙較大且帶有腐蝕性，在設備安裝時，對設備及線纜要固定牢固，接頭做好密封處理，做好防風、防沙及防潮處理。路燈及安防監控系統安裝調試后，組織對值班技術人員進行培訓，教會他們如何使用監控系統及保養技能，安排人員在監控室值班。結合當地的自然環境，采用太陽能光伏技術進行設備供電，利用路燈的夜間補光功能，充分地發揮了監控系統的作用，對周邊地界進行有效的監控。

參考文獻：

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作者:張善武 單位:北京城建集團有限責任公司