벌집 모니터링 중앙 노드를 위한 독립형 태양광 발전 시스템에는 태양광 패널, 저장 배터리, 충전 컨트롤러의 세 가지 기본 구성 요소가 필요합니다. 이 특정 하드웨어 구성은 중앙 노드가 표준 센서보다 훨씬 더 많은 전력을 소비하므로 24시간 연중무휴 데이터 전송을 수신하기 위해 지속적으로 활성 상태를 유지해야 하므로 엄격하게 필요합니다.
중앙 노드는 양봉장의 "귀" 역할을 하므로 단순 배터리만으로는 지속할 수 없는 지속적인 전력 소모가 필요합니다. 전용 태양광 루프는 오프 그리드 환경에서 이 통신 허브를 계속해서 실행하는 데 필요한 안정적이고 제로 배출 에너지입니다.
필수 하드웨어 아키텍처
태양광 패널
태양광 패널은 주요 에너지 수집기 역할을 합니다. 햇빛을 수확하여 전기 에너지로 변환하여 시스템을 보충하는 역할을 합니다. 전력망 접근이 불가능한 외딴 양봉장에서는 이 구성 요소가 시스템의 자급자족을 보장합니다.
저장 배터리
태양광 패널이 에너지를 수집하는 동안 저장 배터리는 작동의 핵심입니다. 밤이나 햇빛이 약한 기간 동안 노드에 전력을 공급할 수 있는 고용량 장치여야 합니다. "지속적인 활성 상태"가 중단되지 않도록 하는 버퍼 역할을 합니다.
충전 컨트롤러
충전 컨트롤러는 패널과 배터리 사이에 위치합니다. 최대 태양광 또는 야간 역방향 방전 중에 배터리가 과충전되는 것을 방지하기 위해 전압과 전류의 흐름을 조절합니다. 이 구성 요소는 저장 배터리의 수명을 보호하는 데 필수적입니다.
고용량 전력이 필수적인 이유
"지속적인 청취"의 부담
전력을 절약하기 위해 절전 모드를 사용하는 개별 측정 노드와 달리 중앙 노드는 훨씬 더 많은 작업을 수행합니다. 다양한 벌집에서 오는 데이터 전송을 "듣기" 위해 항상 완전히 깨어 있고 활성 상태를 유지해야 합니다. 지속적인 가용성에 대한 이 요구 사항은 훨씬 더 높은 전력 소비 프로필로 이어집니다.
지리적 고립 극복
양봉장은 종종 농업 또는 야생 환경에 위치하며 전기 인프라에서 멀리 떨어져 있습니다. 전력 케이블을 실행하는 것은 물류적으로나 재정적으로 현실적인 경우가 드뭅니다. 광전지 설정은 모니터링 장비가 인간의 개입이나 배터리 교체 없이 몇 달 동안 지속적으로 작동할 수 있도록 합니다.
절충점 이해
시스템 크기 대 휴대성
독립형 태양광 시스템은 본질적으로 개별 센서에 사용되는 코인 셀 또는 AA 배터리보다 더 큽니다. 재생 가능한 전원의 안정성을 위해 컴팩트한 크기를 포기하는 것입니다. 중앙 노드는 패널과 배터리의 무게와 바람 하중을 처리하기 위해 더 견고한 장착 솔루션이 필요합니다.
복잡성 대 유지보수
충전 컨트롤러와 태양광 패널을 추가하면 독립형 배터리보다 잠재적인 고장 지점이 더 많아집니다. 그러나 이러한 복잡성으로 인해 방전된 배터리를 교체하기 위해 자주 현장을 방문할 필요가 없습니다. 절충점은 초기 설정 노력이 더 많이 들지만 장기 유지보수는 훨씬 적습니다.
현장 신뢰성 설계
중앙 노드 설치를 계획할 때 운영 환경에 맞춰 하드웨어 선택을 조정하세요.
- 주요 초점이 지속적인 가동 시간인 경우: 흐린 몇 주 동안 노드의 지속적인 청취 상태의 높은 부하를 처리하기 위해 고용량 저장 배터리를 우선적으로 고려하세요.
- 주요 초점이 원격 액세스인 경우: 제한된 일조 시간 내에 배터리를 완전히 충전할 수 있도록 태양광 패널을 충분히 크게 만드세요.
태양광 입력과 지속적인 데이터 수집 요구 사항의 균형을 맞추면 잠들지 않는 자율 모니터링 허브를 만들 수 있습니다.
요약표:
| 구성 요소 | 주요 기능 | 중앙 노드에 대한 중요성 |
|---|---|---|
| 태양광 패널 | 에너지 수확 | 원격, 오프 그리드 자율성을 위한 전기를 생산하기 위해 햇빛을 변환합니다. |
| 저장 배터리 | 에너지 저장소 | 밤과 흐린 날 동안 노드에 전력을 공급하여 24시간 연중무휴 가동 시간을 보장합니다. |
| 충전 컨트롤러 | 전력 조절 | 과충전 및 배터리 손상을 방지하여 장기적인 시스템 상태를 보장합니다. |
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참고문헌
- Armands Kviesis, Aleksejs Zacepins. Bee colony remote monitoring based on IoT using ESP-NOW protocol. DOI: 10.7717/peerj-cs.1363
이 문서는 다음의 기술 정보도 기반으로 합니다 HonestBee 지식 베이스 .
