Трейлер із сонячною системою спостереження пропрацював три сезони на складі матеріалів, жодного разу не вимкнувши світло. Дві панелі на даху, 24-вольтова LiFePO4 батарея в коробці знизу, чотири стаціонарні камери на щоглі.
Хтось замінив чотири камери на новіші моделі з вбудованим штучним інтелектом. Той самий виробник, той самий PoE-комутатор, ті самі панелі, той самий акумулятор.
Причіп зламався на четвертий день.
Нічого не вийшло з ладу. Акумулятор був справний, панелі чисті, контролер заряду виконував саме те, для чого був створений. Навантаження змінилося таким чином, що початковий розрахунок розмірів не міг його побачити.
Це не помилка встановлення. Це арифметична задача, і вона виникає достатньо часто, щоб її варто було ретельно розглянути.
Номери, які перестали працювати
Якщо ви раніше використовували системи автономних камер відеоспостереження, у вас є кілька показників.
Фіксована 4-мегапіксельна камера з підтримкою H.265 споживає від 5 до 7 Вт. Увімкніть ІЧ-підсвічування, і воно зросте до 9 або 11. Додайте невеликий комутатор PoE та стільниковий маршрутизатор, і трейлер з чотирма камерами споживатиме близько 35 Вт вдень і 50 вночі.
Ці цифри трималися стабільно протягом десятиліття, оскільки робота, що стоїть за ними, так і не зрушила з місця. Традиційна IP-камера зчитує дані з датчика, пропускає зображення через процесор з фіксованою функцією та передає закодований потік у мережу. Усі три завдання працюють на спеціалізованому кремнієвому процесорі, створеному для недорогого виконання однієї задачі. Розбіжність майже не змінюється.
Камера, яка виконує вбудоване виявлення, додатково виконує навантаження нейронного виводу. Три властивості цього навантаження мають значення для потужності:
Він працює безперервно. Камера не чекає на сигнал руху, а потім обмірковує його. Вона постійно обробляє кадри, бо саме так вирішує, чи є щось людиною, транспортним засобом чи пластиковим пакетом.
Це збільшує частоту кадрів і роздільну здатність. Виявлення погіршується при низькій частоті кадрів, а для малих об'єктів потрібні пікселі, тому камера, яка раніше транслювала 10 кадрів/с з роздільною здатністю 4 Мп, тепер працює з 20 або 30 кадрів/с з роздільною здатністю 8 Мп. Сенсор, кодер і механізм логічного виводу масштабуються разом.
Його зображення відображає те, що відбувається в сцені. Тихий майданчик о 3-й годині ночі та вітряний майданчик, повний рухомих гілок, створюють різні показники потужності з однієї й тієї ж камери на одному кріпленні.
У технічному описі все це відображається одним рядком. Камера перейшла з класу PoE 3 на клас 4.
Пік тут нічого корисного не скаже
Клас 3 забезпечує до 12.95 Вт на підключеному пристрої. Клас 4 забезпечує до 25.5 Вт. Отже, число на аркуші подвоїлося, і є спокуса подвоїти число в електронній таблиці та рухатися далі.
Розмір сонячних батарей не залежить від пікової потужності. Він базується на ват-годинах на день, і розрив між піковою та середньою потужністю відрізняється для двох типів камер.
Фіксована камера з ІЧ-підсвічуванням має співвідношення пікового значення до середнього приблизно 1.2. Воно майже завжди знаходиться поблизу середнього значення.
Камера, яка використовує безперервний висновок, ближче до 1.5 або 2.0, оскільки механізм висновування зменшується залежно від активності сцени.
Що робить табличку з характеристиками неправильною в обох напрямках. Розмір за класом 4 – і ви перебудуєте масив. Розмір за старим середнім показником – і ви перебудуєте банк. Жодна з цифр не відповідає на єдине важливе питання: скільки ват-годин споживає камера протягом 24 годин у сцені, в якій вона фактично працюватиме.
Вантаж рушив у темряву
Автономний дизайн спирається на зручне припущення: денна генерація покриває денне навантаження надлишком, а акумулятор має забезпечити живлення лише вночі.
Тепер подумайте, коли робоче навантаження виявлення є найбільш завантаженим.
На пунктах охорони тихо в робочий час і активно після нього. Транспортні засоби прибувають о 2-й годині ночі. Вітер, фари та тварини вмикають класифікатор між північчю та 5-ю ранку. Інфрачервоні освітлювачі працюють на повну потужність.
Отже, період найінтенсивнішого споживання знаходиться в межах вікна з нульовим введенням. Нічна сторона бюджету зростає швидше, ніж денна, що означає більше навантаження на цикл, навіть до того, як врахувати вищий добовий загальний показник. Збірка може вийти з оновлення з нічним навантаженням на 30% вищим за денне, на сайті, де раніше ці два навантаження були майже рівними.
Погода одночасно підвищує попит і скорочує пропозицію
Ось чому трейлери переживають липень і не вдаються до них у листопаді.
Дощ, сніг, туман та сміття, що несе вітер, створюють рух у кадрі. Класифікатор, який спостерігає за падаючим снігом, працює значно інтенсивніше, ніж той, який спостерігає за порожнім гравійним майданчиком, тому робочий цикл логічного висновку піднімається та малює підйоми разом з ним.
Така ж погода скорочує ваш урожай до частки врожаю, навіть якщо він не вийде без проблем.
Попит і пропозиція рухаються в протилежних напрямках, одночасно, з тієї ж причини. Розрахунки резервів не враховують цього, оскільки вони розглядають навантаження як константу, а генерацію як змінну. Як тільки навантаження починає корелювати з хмарністю, арифметика для показника п'ятиденної автономності перестає бути справедливою.
Глибші цикли, коротший банк
Залиште існуючий акумулятор, і система все ще працюватиме. Просто щодня вона розряджатиметься глибше.
LiFePO4 Термін служби АКБ тісно пов'язаний з глибиною розряду, і штраф за збільшення з 30% до 60% немалий. Банка, розрахована на п'ять років при неглибоких циклах, може перетворитися на дворічну або трирічну банку при глибших. Причіп продовжує працювати, клієнт залишається задоволеним, а рахунок на заміну надходить за роки до того, як хтось це прогнозував.
Той самий трейлер, два покоління камер
Той самий майданчик, та сама архітектура 24 В. Змінюються лише камери та обчислювальна система. Наведені нижче цифри взяті з Coram's. Трейлер для сонячного спостереження збірки та є скоріше орієнтиром, ніж специфікацією, оскільки кожен сайт має різні ціни.
Застаріла збірка
| Навантаження | День (Т) | Ніч (Зх) |
|---|---|---|
| 4x фіксована 4-мегапіксельна камера, H.265 | 24 (по 6) | 40 (по 10 кожного, з увімкненим ІЧ-підсвічуванням) |
| Перемикач PoE | 5 | 5 |
| Стільниковий маршрутизатор | 7 | 7 |
| Усього: | 36 | 52 |
Дванадцять годин в один бік: 27 000 Вт·год на день
Збірка камери зі штучним інтелектом
| Навантаження | День (Т) | Ніч (Зх) |
|---|---|---|
| 4-кратна камера зі штучним інтелектом, вбудований висновок | 50 (12.5 кожного в середньому) | 70 (17.5 кожного в середньому, з увімкненим ІЧ-підсвічуванням) |
| Перемикач PoE+ | 8 | 8 |
| Стільниковий маршрутизатор | 7 | 7 |
| Усього: | 65 | 85 |
Дванадцять годин в один бік: 27 000 Вт·год на день
Це в 1.7 раза більше, і це переносить все нижче за течією. Розмір для чотирьох днів автономної роботи при 80% корисної глибини розряду:
| Legacy | AI камери | |
|---|---|---|
| Щоденне споживання | 1,056 Wh | 1,800 Wh |
| Чотириденний резерв | 4.22 кВт * год | 7.20 кВт * год |
| Номінальний банк на рівні 80% Міністерства оборони США | 5.28 кВт * год | 9.00 кВт * год |
| Ємність при 24 В | 220 Ah | 375 Ah |
| Решітка при 4.5 години пікової сонячної активності, зниження номінальної потужності на 0.75 | 313 W | 533 W |
| Решітка при 2.5 години пікової сонячної активності, зниження номінальної потужності на 0.75 | 563 W | 960 W |
Останній ряд — той, що найбільше заважає. Зимовий комплект збільшується з двох панелей до п'яти, на буксируваному шасі, де тепер потрібно враховувати вітрове навантаження, кліренс щогли та вагу дишла. Плюс акумуляторний відсік, який має вміщувати майже вдвічі більшу ємність.
Заміна камери зайняла дві години. Наслідки позначилися на шасі.
Зимовий номер — це номер конструкції
Середньорічне значення тут марне. Ваша система визначається найгіршим місяцем.
У північній половині Сполучених Штатів це означає період з кінця листопада до січня, коли пік сонячних годин падає до 2 або 2.5 годин, хмарність тримається, а короткі дні вмикають інфрачервоні освітлювачі на 15 годин замість 12.
Виконайте розрахунок для цього місяця, а потім знову з тижнем хмарності зверху. Переживіть обидва, а решта року подбає про себе сама.
Пастка холодної зарядки
Зі зниженням температури відбуваються дві речі, і вони працюють одна проти одної.
Корисна ємність падає. Акумулятор LiFePO4 при 0°C дає помітно менше, ніж його номінальна потужність, тому чотири дні запасу непомітно перетворюються на три.
Що ще важливіше, стандартні LiFePO4 елементи не слід заряджати нижче нуля, а правильно побудовані BMS блокуватиме струм заряду для їх захисту. Це означає, що холодного ясного ранку ви можете мати повний масив, яскраве сонце, робочий контролер і взагалі жодної зарядки. Це приваблює людей, тому що кожен індикатор виглядає правильно.
Два виходи. Додайте обігрівач, який витрачає ват-години з бюджету, який ви вже розширюєте, зазвичай від 10 до 15% від загальної добової норми. Або ж вкажіть елементи, розраховані на низькотемпературну зарядку, що коштує дорожче на початку та позбавляє вас навантаження на обігрівач і додаткової точки відмови. У конструкції, яка вже несе набагато більше навантаження, ніж її попередник, другий варіант часто виявляється дешевшим протягом усього розгортання.
Третій варіант, який ніхто не відкидає
Існує спосіб додати виявлення, взагалі не торкаючись навантаження камери: залиште камери з низьким енергоспоживанням на щоглі та виконайте логічний висновок на одному пристрої нижче за течією.
Обмін полягає в фіксованому 24-годинній навантаженні замість змінного, розподіленого на чотири камери. Чи виграє це, повністю залежить від того, що знімає пристрій.
| Будувати | Щоденний Wh | Банк на 24 В | Зимовий масив |
|---|---|---|---|
| Старі камери, без виявлення | 1,056 | 220 Ah | 563 W |
| Існуючі камери плюс прилад потужністю 15 Вт | 1,416 | 295 Ah | 755 W |
| Існуючі камери плюс прилад потужністю 25 Вт | 1,656 | 345 Ah | 883 W |
| Чотири камери зі штучним інтелектом | 1,800 | 375 Ah | 960 W |
Точка беззбитковості становить близько 31 Вт. Пристрій, що споживає більше цієї кількості енергії на чотирьох каналах, повертає всю перевагу, тому це скоріше розрахунок для виконання, ніж припущення. У чотирикамерній конструкції маршрут для пристрою зазвичай виходить вигіднішим. Запас звужується зі збільшенням кількості каналів.
Чотири речі, які варто заперечити:
Вартість декодування залежить від кількості каналів та роздільної здатності. Пристрій має декодувати кожен потік, перш ніж зможе його переглянути, тому перевага зменшується зі зростанням сайту. На восьми або дванадцяти камерах вона може зникнути.
Це єдина точка відмови. Втратиш камеру — і втратиш один ракурс. Втратиш пристрій — і втратиш виявлення всюди.
Стара камера не була створена для роботи з моделлю. Нижча частота кадрів, слабший сенсор для слабкого освітлення, більше артефактів стиснення. Якість детектування на п'ятирічній камері може бути гіршою, ніж на спеціально розробленій, і жодні обчислення не виправляють шумний потік 10 кадрів/с.
Прилад потребує теплового запасу в герметичному корпусі. Іноді це означає вентилятор, який споживає більше ват, та ще одну рухому частину.
Не припускайте, що рухомі обчислення переміщують живлення
Резонне наступне питання: чому б не відправити все в хмару та не обробити це там?
Іноді правильно, часто ні, і причина в модемі.
Стільниковий модем, що перебуває в режимі очікування, споживає дуже мало. Модем, що підтримує безперервний висхідний канал, споживає набагато більше, і споживання залежить від того, наскільки інтенсивно потрібно підтримувати з'єднання. На віддаленому сайті з двома смужками навіть сама по собі потужність передачі може зрівнятися з тим, що споживав механізм логічного висновку.
Обробка на краях частково існує для того, щоб можна було надсилати метадані та короткі кліпи замість безперервного потоку. Це економія пропускної здатності, а також, як правило, економія енергії при роботі від батареї.
Варто додати: спрямована антена, спрямована на праву вежу, є оптимізацією потужності, а не лише підключення. Кращий сигнал означає меншу потужність передачі, а отже, менше ват-годин.
Що змінити
Виміряйте, не уточнюйте. Помістіть камеру на настільне джерело живлення, направте її на сцену з реалістичною активністю та зафіксуйте ват-години протягом повних 24 годин. Цей єдиний крок виявляє більшість помилок визначення розміру.
Побудуйте два профілі навантаження. Тихий сайт і жвавий сайт. Розмір на жвавому. Тихий показує ваш реальний запас ходу.
Змоделюйте день і ніч як окремі блоки. Не усереднюйте їх, а використовуйте годинний відрізок від вашого найгіршого місяця.
Розрахункова глибина розряду відповідно до вашого цільового терміну служби, не лише ваша цільова автономія. П'ятирічний банк означає неглибокі цикли та більшу ємність.
Налаштуйте зони виявлення за потужністю, а не лише для сповіщень про неприємні ситуації. Маскування жвавої дороги на краю кадру скорочує робочий цикл виведення даних. Більшість людей роблять це, щоб зменшити кількість хибних сповіщень і ніколи не помічати економії енергії. Це найдешевша можлива перевага і перше, що потрібно перевірити на сайті, який працює з перевантаженням.
Використовуйте MPPT. Розрив у врожаї порівняно з ШІМ збільшується зі зростанням навантаження і має найбільше значення в холодних умовах низької освітленості, які визначають ваш найгірший місяць.
Чітко заплануйте витрати на радіо та обігрівач. Обидва постійно залишаються в електронних таблицях, і разом вони можуть становити п'яту частину щоденного споживання.
Дві речі, яких не слід робити. Не використовуйте старий блок живлення повторно, оскільки він все ще працює, оскільки циклічно занурюється вдвічі глибше і швидко вийде з ладу. І не додавайте панелі замість ємності: більший масив допомагає в сонячний день і нічого не робить протягом п'ятиденного похмурого періоду, оскільки автономність — це проблема акумулятора.
Шпаргалку
| Питання | Робоча відповідь |
|---|---|
| Початкове припущення для побудови камери зі штучним інтелектом | В 1.5–2 рази більша за еквівалентну збірку без штучного інтелекту, а потім виміряти |
| Від піку до середнього, фіксована камера | Про 1.2 |
| Від піку до середнього, безперервний висновок | Близько 1.5 2.0 до XNUMX XNUMX |
| Для якого місяця розробляти дизайн | Найгірший, плюс тиждень похмурості |
| Розробка Міністерства оборони США для п'ятирічного банку | 50% або менше |
| Дозвіл на використання обігрівача для холодного клімату | від 10 до 15% добового споживання ват-годин |
| Централізований висновок беззбитковості, чотири канали | Споживання приладу близько 31 Вт |
| Контролер заряду | MPPT |
Підсумок
Перехід від стаціонарних камер до камер із вбудованим детектуванням виглядає як заміна. З точки зору потужності, це інший клас навантаження: вище в середньому, змінне залежно від активності на сцені, зважене на години без сонця та корелююче з погодою, яка скорочує час вашого покоління.
Десь між 1.5 та 2 ват-годинами на день – це справедлива відправна точка. Потім виміряйте, оскільки множник для вашої камери у вашій сцені – це єдине число, яке має значення.
