Универсальный ИБП для безопасности участников дорожного движения

  • 125
  • Поделиться
  • Пожаловаться

Сергей Мурзин, генеральный директор компании «Дорожный порядок», рассказывает о перспективной разработке — источнике бесперебойного питания с расширенной функциональностью — и планах на будущее.

— Сергей, компания «Дорожный порядок» занимается техническим обслуживанием оборудования дорожной инфраструктуры — в первую очередь комплексов фотовидеофиксации (ФВФ). Но широкая аудитория, для безопасности которой все это и делается, как правило, редко задумывается о том, что именно требуется для бесперебойной работы комплексов ФВФ. Висят какие-то камеры, снимают и питаются, наверное, от линий электропередач, которые тоже, как известно, часто ориентированы вдоль дорог.

— Начну с того, что мы занимаемся установкой и последующим сервисным обслуживанием не только комплексов ФВФ, но и элементов ИТС (интеллектуальных транспортных систем), камер видеонаблюдения системы «Безопасный регион». Все это — энергопринимающие устройства. Но устанавливать их приходится не там, где их было бы удобнее всего подключать к электропитанию, а на тех участках дорог, где они объективно необходимы для снижения аварийности, разгрузки дорожного трафика, перераспределения транспортных потоков и т. п. Именно исходя из этих факторов, а не из наличия на рубеже электрических сетей, определяются места установки комплексов ФВФ в тех или иных местах — или, как мы говорим, на «рубежах контроля».

Обеспечение безопасности дорожного движения требует оперативной реакции на вновь возникающие очаги аварийности и аварийно-опасные участки. Поэтому зачастую приходится производить установку и пусконаладку оборудования в кратчайшие сроки — а затем обеспечивать его надежную и бесперебойную работу. А значит, что даже там, где в принципе можно было бы подключить оборудование к электросети, напрямую или через опосредованное технологическое присоединение, это, скорее всего, не получится — по той простой причине, что придется потратить слишком много времени на соблюдение формальных процедур. Ну, а поскольку речь идет все-таки об энергопринимающих устройствах, то на первый план выходит вопрос энергоснабжения смонтированного оборудования.

— Как же он решается?

— Классическое решение хорошо известно — источники бесперебойного питания (ИБП). Загвоздка в том, что ИБП, подходящих для наших условий эксплуатации, на рынке до сих пор не было. Во всяком случае, наши поиски готовых к применению изделий не увенчались успехом.

Судите сами — для того, чтобы использовать ИБП в наружных условиях в России, устройство необходимо заключить в морозостойкий, ударопрочный корпус, при этом оно должно быть достаточно легким и удобным для монтажа и обслуживания на различных уличных опорах, т.е. непосредственно на рубежах. Оно должно работать с различными энергопринимающими устройствами, питающимися от напряжения 12, 24 или 220 В. Оно должно функционировать в широком диапазоне температур — как минимум, от —30 до +35°C. И, наконец, самое главное — в отличие от многих известных на рынке ИБП, которые подключаются непосредственно к сети переменного тока и начинают подавать ток на нагрузку только тогда, когда в электросети происходит сбой, нам требовался ИБП совершенно другого типа: не как резервный, а как основной источник питания, с большим количеством циклов заряда батарей. Это совсем другой жанр — такая батарея должна «пахать» не раз в несколько дней или недель, а постоянно, как в электромобиле, даже больше.

Кроме того, вследствие факторов, о которых я сказал выше, многие комплексы ФВФ находятся в удаленных местах, на опорах с затрудненным доступом — например, на разделительных полосах скоростных трасс, на пешеходных переходах и т.д. Каждая подзарядка аккумуляторной батареи в таких местах сопряжена либо с повышенными затратами на логистику, либо с длительным согласованием работ со стороны ГИБДД — а ведь мы обязаны обеспечивать надежную и бесперебойную работу оборудования, несмотря ни на что. Это значит, что такая батарея должна очень быстро заряжаться и обеспечивать не менее 20 часов автономной работы. Т. е. золотым правилом выбора такой батареи становится максимальное значение отношения длительности работы к времени заряда. Одним словом, нас попросили создать действительно универсальный ИБП.

— Вам это удалось?

— Да, мы это сделали. Сравнили технические характеристики всех аккумуляторов, представленных на мировом рынке. Оказалось, что наш ИБП можно создать только на основе литий-титанат-оксидного (LTO) аккумулятора. Такие аккумуляторы эксплуатируют при температурах от −40 до +55 °C, они проходят до 15 тыс. циклов «заряд-разряд», очень быстро заряжаются от высоких токов и безопасны в эксплуатации. На основе такого аккумулятора мы и разработали наш ИБП, который теперь успешно производим.

— А какие ИБП использовались для питания комплексов ФВФ до того, как вы создали свой?

— Как правило, использовались классические ИБП на базе кислотно-свинцовых аккумуляторов. Поскольку такие аккумуляторы проходят не более 900 циклов «заряд-разряд», понятно, что срок службы в условиях, когда батарея ежесуточно разряжается и заряжается, у них не очень долгий. Кроме того, их нежелательно заряжать высокими токами для сокращения времени заряда — есть риск, что батарея будет заряжаться не полностью, ИБП не сможет обеспечивать круглосуточную работу комплекса ФВФ, а регулярный недозаряд аккумуляторной батареи приведет ее к преждевременной деградации, т. е. сократит и ее без того недолгий срок службы.

К тому же такие аккумуляторы плохо переносят низкие и высокие температуры. Это значит, что в условиях реальной эксплуатации, под воздействием неблагоприятных климатических условий и высоких токов заряда такая батарея быстро выходит из строя, и ее нужно регулярно заменять. Для заказчика это лишние затраты, а для нас это означает необходимость неоправданно часто производить трудоемкую замену с привлечением спецтехники, а именно, автогидроподъемника — с учетом высоты размещения ИБП.

— А как же всем известные литий-ионные аккумуляторы?

— Дело в том, что литий-ионные аккумуляторы не совсем подходят для таких применений в наших условиях. Конечно, они проходят до 3 тыс. циклов «заряд-разряд» и отличаются сравнительно небольшой массой, но очень уж они чувствительны — плохо заряжаются при низких температурах, боятся механических повреждений, требуют строгого соблюдения правил зарядки. Кроме того, известно, что литий-ионная батарея может загореться или даже взорваться.

Что же касается LTO-аккумуляторов — после 10 тыс. циклов зарядки их емкость снижается всего на 10 %. По данным некоторых иностранных производителей (например, Toshiba) ресурс таких батарей составляет до 40 тыс. циклов.

— Расскажите, пожалуйста, как устроен ваш ИБП, это же не просто батарея?

— Разумеется, это не просто батарея. Источник бесперебойного питания состоит из блока управления, в котором находится вся электронная начинка, и аккумуляторного блока, в котором находятся батареи. Аккумуляторный блок обеспечивает для комплексов ФВФ все необходимые типы питания — 12, 24 и (с инвертором) 220 В. Это позволяет ему работать с любыми типами камер различного номинала напряжения, а в перспективе — с любыми другими нагрузками, поскольку все стандартное оборудование, как известно, питается от напряжения либо 12, либо 24, либо 220 В.

Сердце блока управления — контроллер, который следит за напряжением на АКБ, чтобы аккумуляторная батарея не разрядилась ниже и не зарядилась выше допустимого напряжения. Также он следит за температурой внутри блока, чтобы не допустить перегрева и т.п. Мы разработали систему контроля состояния батареи с удаленным доступом к контроллеру через веб-интерфейс мониторинга и управления нагрузкой.

Кроме того, ИБП может удаленно через Интернет передавать информацию о заряде, наличии или отсутствии внешнего напряжения, температуре, потребляемом токе. Данные передаются по протоколу Modbus TCP в систему технического мониторинга, например, Zabbix, где они автоматически обрабатываются и выводятся на контрольную панель диспетчера. Диспетчер может в ручном режиме через веб-интерфейс удаленно управлять нагрузкой: например, при необходимости осуществить перезагрузку оборудования, выключив и снова включив устройство, если произошла аварийная остановка. Эта опция существенно облегчает жизнь эксплуатирующим организациям.

Исходную модель ИБП мы оснастили контроллером Siemens, но инженерная мысль не стоит на месте. В настоящее время мы готовим к производству модель ИБП, оснащенную контроллером российского производства, в котором реализовано больше функций, чем в контроллере Siemens — он следит не только за состоянием батареи, но и за внешним напряжением (не ниже 180 и не выше 265 В). Реализована функция выбора приоритета фаз — если в тот момент, когда комплекс заряжается от генератора, появляется внешнее электропитание, контроллер выбирает приоритетом заряд от генератора. Благодаря этому контроллеру мы в новой модели избавились от некоторых конструктивных элементов.

Веб-интерфейс ИБП
Вот как выглядит веб-интерфейс ИБП — в режиме реального времени отображается статус его работы: питание от АКБ или от сети на 220 В, текущая температура в шкафу, напряжение на АКБ, потребление тока, время работы аккумулятора с момента последней подзарядки

Для заказчиков, которым ИБП нужны для других применений, мы, разумеется, готовы разработать веб-интерфейс, отвечающий их запросам.

В ряде случаев удаленное управление нагрузкой ИБП позволяет обойтись без выезда аварийной бригады на объект. Диспетчер может удаленно решать ряд технических проблем, даже не зная, как выглядит ИБП на «рубеже».

— Кстати, как выглядит ИБП на «рубеже»?

— Заказчик данной конфигурации — компания «МВС Груп», оператор системы контроля безопасности дорожного движения Московской области. Разумеется, ее интересует универсальный ИБП для питания комплексов ФВФ. В данной конфигурации наш ИБП предназначен именно для этой цели, и когда вы видите на дороге рядом с комплексом ФВФ два похожих ящика почти без особых примет — это и есть наш ИБП. Ящик чуть поменьше — это блок управления размерами 40×45×27 см, он весит 20 кг. В ящике размером 50×45×27 и весом 50 кг находится LTO-аккумулятор. Эта компоновка оптимальна для установки на опору.

Размещение источника бесперебойного питания
Размещение источника бесперебойного питания на опоре

Корпуса блоков изготавливаются из металла: нержавеющей стали с порошковым покрытием. Корпуса не пропускают воду, они достаточно прочны, чтобы противостоять большинству видов вандализма, включая стрельбу из гладкоствольного оружия.

ИБП на опоре
ИБП на опоре. Другой ракурс

Несмотря на то, что в настоящее время наш ИБП используется преимущественно в работе с комплексами ФВФ и прочим оборудованием на дорогах, он универсален — его могут применять самые разные заказчики в различных целях. В зависимости от того, какое им требуется напряжение, мощность, куда будет устанавливаться энергопринимающее устройство и сам ИБП, мы создадим оптимальную конфигурацию, с гарантией качества питания, без скачков напряжения и сопутствующего в таких случаях риска остановки оборудования.

Наш ИБП применяется в высоко критичных системах, в работе которых даже краткосрочная приостановка недопустима — т. к. это системы обеспечения безопасности дорожного движения — комплексы фотовидеофиксации, а также общественного порядка — единая система видеонаблюдения Московской области «Безопасный регион».

Наши устройства очень комфортны в обслуживании, поскольку для подзарядки батарей таких ИБП достаточно команды из двух специалистов. Они приезжают с генератором, включают шнур в розетку — и через 1 час 40 минут ИБП заряжен. Это особенно важно и ценно в тех случаях, когда оборудование и ИБП находятся на высоте более 3 м. Как я уже говорил, в случае с заменой свинцово-кислотных батарей такая манипуляция возможна только с привлечением автогидроподъемника.

Монтировать наши ИБП тоже очень просто, в них все предусмотрено для удобства монтажа — бригада устанавливает разгрузочную раму и навешивает на них шкаф управления и аккумуляторный блок. И я бы еще напомнил, что, в отличие от всех остальных видов аккумуляторов, LTO-батареи можно заряжать и разряжать при любой температуре, которая встречается в наших широтах.

— Вы не могли бы более конкретно рассказать о том, при каких параметрах проверена и гарантирована работа вашего ИБП?

— Мы испытывали наше оборудование сначала самостоятельно, в нашем сервисном центре, где время работы ИБП при нагрузке 60 Вт (12 В, 5 А) от аккумулятора составило 36 часов. Затем мы проделали то же самое в реальных «уличных» условиях, и установили, что комплекс ФВФ с установленной электрической мощностью 60 Вт может работать от аккумулятора не менее 22 часов 12 минут — на самом деле он может больше, но в реальных условиях к этому времени уже включается внешнее напряжение.

Наконец, мы провели испытания в термокамере института ВНИИФТРИ, который является крупнейшим в России метрологическим центром международного уровня. При температуре 35 °C аккумулятор зарядился за 1,6 часа и питал нагрузку до полной разрядки в течение 26,2 часа, причем температура внутри шкафа достигала 48,7 °C. При температуре −30 °C аккумулятор зарядился за 1,7 часа и обеспечивал питание в течение 23,8 часа — и все это документально зафиксировано протоколом испытаний ВНИИФТРИ.

Таким образом, и при низких температурах, и при суровых погодных условиях, которые встречаются во многих регионах страны, наши ИБП обеспечивают полную надежность работы. И все это подтверждено эксплуатацией — мы произвели уже более 200 единиц ИБП, все они работают на рубежах, в реальных условиях, и нареканий на них нет. Помимо этого, как и всякий производитель, мы гарантируем качество своей продукции, что подтверждается в том числе декларацией о соответствии требованиям технических регламентов Таможенного союза «О безопасности низковольтного оборудования» и «Электромагнитная совместимость технических средств». Срок гарантийного обслуживания нашего ИБП мы установили равным 12 месяцам.

— Сейчас вы продолжаете совершенствовать это изделие или разрабатываете что-то новое?

— Помимо упомянутой выше успешной работы по импортозамещению отдельных комплектующих, используемых в производстве ИБП, сейчас у нас в разработке находится ИБП нового типа, для целей резервного питания. Он работает на кислотно-свинцовых аккумуляторах, для данных целей этого достаточно. У нас готов тестовый вариант такого ИБП, сейчас мы его испытываем в сервисном центре, затем установим на рубеже контроля для проверки в «уличных» условиях, а потом, конечно, протестируем во ВНИИФТРИ.

Это более компактное и более дешевое в производстве устройство, управление и аккумулятор будут размещены в одном шкафу. Для удобства обслуживания мы подобрали АКБ с небольшими габаритами, которые, тем не менее, позволят энергопринимающему устройству мощностью до 20 Вт в работать автономном режиме более 20 часов. Функции мониторинга и удаленного управления ИБП, о которых я рассказал на примере нашего ИБП LTO, также будут реализованы.

Спрос на подобные изделия на рынке очень высокий. Многим нужны промышленные источники резервного питания — высокотехнологичные, простые в обслуживании, надежные, разработанные и сделанные в России.

#ибп #технологии #безопасность #акб

Источник: Компания «Дорожный порядок»

Лента публикаций