قطع برق در یک سیستم نظارت تصویری فقط به معنی خاموش شدن چند دوربین نیست. اگر دوربینها، NVR یا DVR، سوئیچ PoE و تجهیزات شبکه همزمان از مدار خارج شوند، درست در همان زمانی که ممکن است به تصویر نیاز داشته باشیم، ضبط و دسترسی به سیستم متوقف میشود. به همین دلیل انتخاب و محاسبه UPS دوربین مداربسته باید بخشی از طراحی برق پروژه باشد، نه خریدی که در پایان کار و صرفاً بر اساس عدد VA انجام شود.
برای انتخاب درست، باید دو سؤال را جداگانه جواب بدهیم: تجهیزات ما در مجموع چند وات مصرف میکنند و میخواهیم هنگام قطع برق چند ساعت روشن بمانند؟ سؤال اول ظرفیت توان UPS را مشخص میکند و سؤال دوم به ظرفیت باتری مربوط است. در این راهنما هر دو بخش را مرحلهبهمرحله با مثال بررسی میکنیم.
UPS یا منبع تغذیه بدون وقفه بین برق شهر و تجهیزات قرار میگیرد تا هنگام قطع برق، انرژی موردنیاز سیستم را از باتری تأمین کند. بسیاری از UPSها علاوه بر تأمین برق اضطراری، در برابر بخشی از افتوخیزهای ولتاژ نیز از تجهیزات محافظت میکنند؛ اما سطح حفاظت به نوع و طراحی UPS بستگی دارد. اگر هدف شما حفاظت کاملتر از تجهیزات در برابر مشکلات برق است، راهنمای پیشگیری از نوسان برق در دوربین مداربسته را نیز مطالعه کنید.
در یک پروژه دوربین مداربسته، بار UPS ممکن است فقط شامل DVR باشد یا مجموعهای از دوربینها، NVR، سوئیچ PoE، مودم، رادیو و تجهیزات جانبی را شامل شود. بنابراین عبارت «UPS مناسب ۸ دوربین» بهتنهایی مشخصات کافی برای انتخاب نیست؛ چون دو پروژه ۸ دوربینه میتوانند مصرف کاملاً متفاوتی داشته باشند.
قبل از محاسبه، یک جدول مصرف تهیه کنید. توان واقعی یا حداکثر توان هر تجهیز را از برچسب دستگاه، دیتاشیت سازنده یا اندازهگیری معتبر استخراج کنید.
اگر دوربین IP با PoE دارید، توان دوربینها از خروجی PoE سوئیچ تأمین میشود؛ پس نباید یک بار مصرف دوربینها را جداگانه و بار دیگر همان مصرف را داخل عدد کل سوئیچ دوباره جمع بزنید. مبنای محاسبه باید از یک روش سازگار استفاده کند.
فرمول پایه ساده است:
توان کل بار (W) = مجموع توان دوربینها + دستگاه ضبط + تجهیزات شبکه + سایر مصرفکنندههای ضروری
مثلاً اگر ۸ دوربین هرکدام در شرایط طراحی ۸ وات مصرف کنند، سهم دوربینها ۶۴ وات میشود. اگر NVR و هاردها ۳۵ وات و تجهیزات شبکه ۲۰ وات مصرف کنند، بار تقریبی برابر است با:
۶۴ + ۳۵ + ۲۰ = ۱۱۹ وات
UPS را دقیقاً لب مرز ۱۱۹ وات انتخاب نمیکنیم. باید برای افزایش بار، جریانهای لحظهای، خطای تخمین و کار نکردن دائمی UPS در ظرفیت نهایی، حاشیه مناسب در نظر گرفته شود. در پروژههای معمول میتوان برای برآورد اولیه حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد حاشیه توان در نظر گرفت، ولی انتخاب نهایی باید با مشخصات سازنده UPS و شرایط واقعی بار تطبیق داده شود.
یکی از رایجترین اشتباهها این است که عدد VA روی UPS با وات برابر فرض شود. وات (W) توان واقعی مصرفشده توسط بار است، درحالیکه VA توان ظاهری را بیان میکند. رابطه این دو به ضریب توان یا Power Factor وابسته است:
W = VA × PF
برای مثال اگر یک UPS با ظرفیت 1000VA طبق مشخصات سازنده حداکثر 600W خروجی واقعی داشته باشد، نمیتوان بار ۸۰۰ وات را فقط به دلیل اینکه از 1000VA کمتر است به آن متصل کرد. هنگام خرید همیشه هم VA و هم حداکثر توان خروجی بر حسب وات را بررسی کنید.
بعد از مشخص شدن بار، نوبت انرژی موردنیاز است. در یک تخمین ساده، انرژی مصرفی از حاصل ضرب توان در زمان به دست میآید:
انرژی موردنیاز (Wh) = توان بار (W) × زمان پشتیبانی (h)
اگر بار سیستم ۱۲۰ وات باشد و دو ساعت پشتیبانی بخواهیم، بار در حالت ایدهآل به ۲۴۰ واتساعت انرژی نیاز دارد. اما باتری و UPS ایدهآل نیستند؛ تلفات اینورتر، افت ظرفیت باتری، نرخ دشارژ، دما، عمر باتری و محدودیت عمق دشارژ باعث میشوند ظرفیت اسمی موردنیاز بیشتر از این عدد باشد.
برای برآورد اولیه میتوان از رابطه زیر استفاده کرد:
ظرفیت تقریبی باتری (Ah) = (توان بار × زمان) ÷ (ولتاژ بانک باتری × راندمان قابل استفاده)
فرض کنیم بار ۱۲۰ وات، زمان موردنظر ۲ ساعت و بانک باتری ۲۴ ولت باشد. اگر برای یک برآورد اولیه راندمان کلی قابل استفاده را ۰٫۸ در نظر بگیریم:
(۱۲۰ × ۲) ÷ (۲۴ × ۰٫۸) ≈ ۱۲٫۵Ah
این عدد فقط نقطه شروع محاسبه است و به معنی انتخاب قطعی یک باتری ۱۲٫۵ آمپرساعت نیست. ظرفیت واقعی باتری تحت بار، منحنی دشارژ، عمر، دما و مشخصات شارژر UPS اهمیت دارد. برای طراحی نهایی باید جدول Runtime یا Battery Sizing سازنده UPS و باتری بررسی شود.
فرض کنیم چهار دوربین هرکدام ۷ وات، یک NVR همراه هارد ۳۰ وات و تجهیزات شبکه ۱۵ وات مصرف دارند:
| تجهیز | توان تقریبی طراحی |
|---|---|
| ۴ دوربین | ۲۸ وات |
| NVR و هارد | ۳۰ وات |
| شبکه | ۱۵ وات |
| جمع | ۷۳ وات |
با افزودن ۲۵ درصد حاشیه، ظرفیت خروجی هدف حدود ۹۱ وات میشود. بنابراین UPS باید از نظر وات واقعی خروجی بالاتر از این مقدار باشد. برای تعیین باتری، زمان بکاپ موردنیاز را جداگانه وارد محاسبه میکنیم.
برای یک سیستم ۸ دوربینه فرض کنیم دوربینها مجموعاً ۶۴ وات، NVR و هارد ۳۵ وات و شبکه ۲۰ وات مصرف میکنند. بار کل ۱۱۹ وات است و با حاشیه ۲۵ درصد، حدود ۱۴۹ وات ظرفیت خروجی هدف خواهیم داشت.
اگر هدف دو ساعت بکاپ باشد، انرژی ایدهآل بار ۲۳۸Wh است. ظرفیت باتری باید با توجه به ولتاژ DC UPS، راندمان، منحنی دشارژ و ظرفیت قابل استفاده باتری انتخاب شود. اینجا مشخص میشود چرا فقط گفتن «UPS هزار VA برای ۸ دوربین» طراحی دقیقی نیست.
در پروژه ۱۶ دوربینه، فرض کنیم متوسط توان طراحی هر دوربین ۸ وات باشد؛ سهم دوربینها ۱۲۸ وات است. NVR و هاردها ۵۰ وات و بخش شبکه و تجهیزات ضروری ۳۰ وات مصرف دارند. بار تقریبی ۲۰۸ وات خواهد بود. با حاشیه ۲۵ درصد، حدود ۲۶۰ وات ظرفیت خروجی هدف به دست میآید.
اگر دوربینهای دارای IR قوی، PTZ، هیتر یا قابلیتهای پرمصرف دارید، توان را از حالت بیشینه دیتاشیت محاسبه کنید؛ زیرا مصرف دوربین در شب میتواند با روشن شدن IR افزایش پیدا کند.
در پروژه IP باید بین PoE Budget سوئیچ و مصرف خود سوئیچ تفاوت قائل شویم. PoE Budget حداکثر توانی است که سوئیچ میتواند در اختیار تجهیزات متصل قرار دهد و لزوماً مصرف دائمی سیستم نیست. برای طراحی محافظهکارانه، بار واقعی یا حداکثر مورد انتظار دوربینها به همراه مصرف خود سوئیچ بررسی میشود.
برای شناخت بهتر سازوکار تغذیه دوربینهای شبکه، مطالعه PoE چیست؟ میتواند مکمل این بخش باشد.
در UPS آنلاین، بار در حالت معمول از مسیر تبدیل توان تغذیه میشود و خروجی مستقلتر از نوسانات ورودی است. برای پروژههای حساس، مراکز مانیتورینگ، رکهای مهم و شرایطی که کیفیت برق اهمیت بالایی دارد، این معماری معمولاً انتخاب حرفهایتری است؛ البته هزینه، مصرف و گرمای بیشتری نیز میتواند داشته باشد.
برای بسیاری از پروژههای کوچک و متوسط گزینه اقتصادی و کاربردی است. وجود AVR میتواند بخشی از افت و افزایش ولتاژ را بدون رفتن مداوم روی باتری اصلاح کند. زمان انتقال و کیفیت خروجی باید با تجهیزات پروژه سازگار باشد.
ساختار سادهتر و قیمت پایینتری دارد و در قطع برق به باتری سوییچ میکند. برای بارهای حساس یا پروژههای حرفهای نباید صرفاً به دلیل قیمت پایین انتخاب شود؛ مشخصات خروجی، زمان انتقال و سطح حفاظت اهمیت دارند.
در بسیاری از UPSها از باتریهای سرباسیدی سیلد VRLA با فناوری AGM استفاده میشود. برخی مدلها از باتریهای دیگر از جمله لیتیومی پشتیبانی میکنند. نوع باتری را نباید خودسرانه تغییر داد؛ ولتاژ، تعداد باتری سری، جریان شارژ، BMS در سامانههای لیتیومی و سازگاری اعلامشده توسط سازنده UPS باید رعایت شود.
افزایش ظرفیت باتری نیز همیشه بدون محدودیت نیست. شارژر داخلی UPS برای یک محدوده مشخص طراحی شده و بانک باتری بزرگتر ممکن است زمان شارژ بسیار طولانی یا شرایط نامناسبی ایجاد کند. در UPSهای Long Runtime معمولاً سازنده امکان اتصال بانک باتری خارجی را بهصورت مشخص پیشبینی کرده است.
به همین دلیل زمان بکاپ باید در شرایط واقعی پروژه تست شود. عدد حاصل از فرمول، جای تست قطع برق کنترلشده را نمیگیرد.
هدف این است که زنجیره ضبط و دسترسی ضروری زنده بماند. اگر دوربین روشن باشد اما سوئیچ یا NVR خاموش شود، سیستم عملاً کارکرد کامل ندارد. بسته به معماری پروژه، تجهیزات حیاتی میتوانند شامل دوربینها یا منبع تغذیه آنها، NVR/DVR، سوئیچ PoE، مودم/روتر و تجهیزات لینک شبکه باشند.
در پروژههای بزرگ بهتر است بارهای غیرضروری از UPS سیستم نظارتی جدا شوند. اتصال مانیتورهای متعدد، روشنایی، تجهیزات گرمایشی یا بارهایی که جریان راهاندازی بالا دارند میتواند زمان بکاپ را بیدلیل کاهش دهد.
UPS و باتری گرما تولید میکنند و وزن قابل توجهی دارند. محل نصب باید تهویه مناسب، دسترسی سرویس و استحکام کافی داشته باشد. در رک، تجهیزات سنگین معمولاً در قسمتهای پایینتر قرار میگیرند تا پایداری مکانیکی بهتر شود. مسیر کابل برق نیز باید منظم و قابل شناسایی باشد.
برای طراحی بهتر رک میتوانید راهنمای نصب تجهیزات در رک دوربین مداربسته و مقاله امنیت رک دوربین مداربسته را نیز ببینید.
پس از نصب، سیستم را در بار واقعی روشن کنید و یک قطع برق کنترلشده انجام دهید. بررسی کنید که دوربینها، دستگاه ضبط و شبکه بدون ریست ناخواسته فعال بمانند. وضعیت باتری و بار نمایشدادهشده توسط UPS را ثبت کنید و زمان پشتیبانی را در یک تست ایمن اندازه بگیرید. بهتر است نتیجه این آزمون در چکلیست نصب و تحویل دوربین مداربسته پروژه نیز ثبت شود تا وضعیت برق اضطراری هنگام تحویل مستند باشد.
این تست را در برنامه سرویس دورهای نیز تکرار کنید، زیرا باتری قطعه مصرفی است و ظرفیت آن با زمان کاهش پیدا میکند. راهنمای سرویس و نگهداری دوربین مداربسته برای تدوین برنامه نگهداری سیستم مفید است.
در ویدئوی زیر توضیحات تکمیلی مرتبط با طراحی و استفاده از UPS در سیستمهای نظارت تصویری را مشاهده میکنید:
از روی تعداد دوربین نمیتوان ظرفیت دقیق تعیین کرد. باید مصرف دوربینها، NVR، هارد، سوئیچ و سایر تجهیزات ضروری جمع شود و سپس با حاشیه مناسب، توان واقعی خروجی UPS انتخاب شود. زمان بکاپ نیز ظرفیت باتری را تعیین میکند.
عدد 1000VA بهتنهایی زمان پشتیبانی را مشخص نمیکند. Runtime به توان واقعی بار، ظرفیت و ولتاژ باتری، راندمان UPS، وضعیت باتری و شرایط محیطی بستگی دارد.
برای پروژههای حساس و محیطهایی با کیفیت برق نامناسب، UPS آنلاین مزایای مهمی دارد؛ اما برای هر پروژه الزاماً تنها انتخاب نیست. Line Interactive مناسب نیز میتواند برای بسیاری از پروژههای کوچک و متوسط کافی باشد.
فقط زمانی که سازنده UPS این کار را مجاز دانسته باشد. ولتاژ بانک باتری، جریان شارژ، تعداد باتریها و محدودیت شارژر باید رعایت شود. افزایش خودسرانه ظرفیت باتری میتواند عملکرد و ایمنی سیستم را تحت تأثیر قرار دهد.
محاسبه ساده Wh تمام تلفات و رفتار باتری را پوشش نمیدهد. دما، سن باتری، نرخ دشارژ، راندمان اینورتر و افزایش مصرف تجهیزات میتوانند Runtime واقعی را کاهش دهند.
طراحی UPS دوربین مداربسته با انتخاب یک عدد VA شروع و تمام نمیشود. ابتدا باید بار واقعی بر حسب وات مشخص شود، سپس توان خروجی UPS با حاشیه مناسب انتخاب گردد و در مرحله بعد ظرفیت باتری بر اساس زمان پشتیبانی، ولتاژ بانک، راندمان و مشخصات واقعی باتری محاسبه شود.
مهمترین اصل این است که طراحی را بر اساس تجهیزات واقعی پروژه انجام دهید و نتیجه را با تست قطع برق کنترلشده تأیید کنید. این روش کمک میکند دوربین، دستگاه ضبط و شبکه در زمان قطعی بهعنوان یک زنجیره کامل فعال بمانند و ظرفیت UPS نیز نه کمتر و نه به شکل غیرضروری بیش از نیاز پروژه انتخاب شود.