آنالوگ و دیجیتال و مفاهیم آن در دوربین های مدار بسته

 

آنالوگ و دیجیتال و مفاهیم آن :

1- دوربین های آنالوگ ( ویدئو سیگنال) هزینه پایین تری نسبت به دوربین های تحت شبکه دارند .

2- دوربین های آنالوگ ( 768 × 1024) کیفیت تصویر بسیار بالا و مطلوبی نسبت به دوربین های تحت شبكه ( 480 × 640) دارند .
3- در پروژه دوربین های تحت شبکه ، اگر فاصله دوربین تا سرور اصلی بیش از 90 متر باشد ، ناچار باید از فیبرنوری استفاده شود که هزینه آن مقرون به صرفه نیست .
4- در دوربین آنالوگ جهت دیدن تصاویر به برنامه خاصی احتیاج نیست و تمامی تصاویر ضبط شده امکان نمایش در کامپیوتر و دیگر پخش کننده ها را دارند. در صورتی که در دوربین های تحت شبکه جهت نمایش تصاویر باید از برنامه مخصوصی استفاده شود .
5- به علت محدود بودن سطح دسترسی در دوربین های شبکه ، با پرداخت شارژ سالیانه می توان به مدت یکسال سیستم را بروز رسانی کرد.هر دوربین
تحت شبکه توانایی برقراری ارتباط با دیوایس هایی را دارد که توسط خود سیستم معرفی می شود .
6 - قابلیت user-friendly بودن دوربین های ویدئو سیگنال یعنی برای هر کاربر در هر سطحی از آموزش و اطلاعات ، قابلیت تعریف در هر مکان و با هر نوع سیستم عاملی را فراهم می کند.در صورتی که در دوربین های تحت شبکه کاربر باید اطلاعات کاملی راجع به شبکه و کامپیوتر داشته باشد .
7- در دوربین های آنالوگ ، تصاویر حقیقی و غیر قابل خرابکاری و هک شدن هستند . در دوربین های دیجیتال به علت داشتن دسترسی بسیار آسان به تصاویر ، میزان از بین بردن تصاویر و هک شدن بسیار بالاست .
8 - به دلیل اینکه مشاهده تصاویر دوربین های دیجیتال، firewall باید خاموش باشد ، هر لحظه امکان هک شدن شبکه ، انتشار ویروس ، دسترسی به تصاویر و تخریب آنها وجود دارد .
9 - در دوربین های تحت شبکه در هنگام تعریف IP یا شناسه کاربری ، می بایست اطلاعات به درستی وارد شود ، زیرا اطلاعات نادرست ممکن است تمامی ارتباطات را قطع نماید .

10- در دوربین های دیجیتال ، ترافیك شبکه و پایین بودن سرعت اینترنت ( به خصوص در كشور ایران ) کیفیت و سرعت انتقال تصاویر را به شدت كاهش می دهد .

11- هک کردن تصاویر دوربین های ویدئو سیگنالی که تحت سیستم لینوکس کار می کنند تقریباً غیر ممکن است اما برای نمایش تصاویر دوربین های تحت شبکه لازم است تمامی فرمانهای امنیتی سیستم غیرفعال شوند که همین مورد باعث می شود امنیت سیستم به میزان قابل ملاحظه ای كاهش یابد .

12- در دوربین های تحت شبکه تصاویر در هیچ حالتی واقعی و Real نیست و همیشه با مکث و Dilley همراه است. در صورتی که انتقال تصاویر در دوربین های ویدئو سیگنال چه از خطوط ADSL یا Dial up تصاویر Real می باشد .

تقسیم بندی لنزهای دوربین مداربسته بر اساس مكانیزم كار و نوع كاربری:

 

تقسیم بندی لنزهای دوربین مداربسته بر اساس مكانیزم كار و نوع كاربری:

1. لنزهای fix
- لنزهای fix صنعتی
- لنزهای fix مینی كمرا
2. لنزهای varifocal (فاصله كانونی متغییر)
3. لنزهای motorize (موتور دار)

یكی از مهمترین قسمت های طراحی سیستم مداربسته انتخاب نوع لنز است.
چرا؟

حسگر تصویر یا ccd نور را توسط لنز گرفته تبدیل به پالس های الكتریكی كرده (0 or -12 v) و تحویل سرور مانیتورینگ یا DVR می دهد، سرور مانیتورینگ طبق پروتكل خاصی، این پالس ها را گرفته و دوباره تبدیل به تصویر می كند و نمایش می‌دهد.

اگر نور مناسبی به ccd نرسد نمی تواند تصویر مناسبی بدهد یعنی اگر از یك لنز، با كیفیت نامناسب استفاده كنید تصویر مناسبی نخواهید داشت.

فرض می كنیم از یك دوربین فوق العاده حرفه ای با رزولوشن بسیار بالا استفاده شود وقتی نور مناسبی از طرف لنزبه سمتccd هدایت نشود، به طبع ccd نمی تواند تصویر مناسبی ارسال كند چرا كه كل نوری كه به ccd می رسد از لنز عبور و در صورت نامناسب بودن لنز،خواص، شكست، چگونگی نور عبوری از آن تغییر كرده و لذا ccd بر اساس ورودی های غلط، تصویر نامناسبی را ارسال می كند.

بعد از انتخاب لنز مناسب از نظر كیفیت نوبت به انتخاب لنز مناسب و كارا از نظر زاویه و عمق دید می شود، یكی دیگر از مواردی كه در انتخاب لنز مهم است انتخاب لنز با فاصله كانونی مناسب است چرا كه فاصله كانونی لنز بیان گر زاویه و عمق دید لنز است كه هر چه این عدد (فاصله كانونی بر حسب میلی متر) بزرگتر باشد عمق دید لنز بیشتر و هر چه كوچكتر باشد زاویه دید لنز بیشتر است.

به عبارتی زاویه دید با عمق دید نسبت عكس دارند، هر چه زاویه دید بالاتر رود عمق دید پایین تر می آید و هر چه زاویه دید پایین تر بیاید عمق دید بالاتر می رود.

لازم به ذكر است لنز wide به دلیل زاویه دید بالا انتخاب می شود نه به دلیل عمق دید پایین و به همین ترتیب لنز های tele (لنزهایی با فاصله كانونی بالا) به دلیل عمق دید بالا.

در تمامی لنز ها یك بخش به نام آیریز وجود دارد كه كار آن تنظیم نور عبوری از لنز (در محیط ها و ساعات مختلف شبانه روز) می باشد. در برخی از لنز ها، آیریز به صورت خود كار تنظیم می گردد (Auto iris) ودوربین هایی كه از این سری لنز ها استفاده می كنند قادر خواهند بود در تمامی ساعات شبانه روز تصویری كاملا واضح و ایده‌آل را به سرور ارسال كنند. در برخی دیگر از لنزها آیریز به صورت دستی تنظیم می گردد (manual iris) و دوربین هایی كه از این سری لنز ها استفاده می كندد فقط قادر خواهند بود در نوری تصویر شفاف و واضح ارائه دهند كه آیریز آن ها بر اساس آن تنظیم گشته است و با تغییر نور نسبت به میزان تغییر، تصویر از حالت عادی خارج می شود.

لنز های فیكس دوربین مداربسته

لنزهایی هستند كه فاصله كانونی آنها كاملا ثابت بوده و به واسطه فاصله كانونی ثابت عمق و زاویه دید كاملا ثابتی را دارا می باشند. این لنزها با یك عدد برحسب میلی متر نشان داده می شود. مثلا لنز فیكس 2.8 mm و همان طور كه گفته شد این فاصله كانونی (2.8 mm)، بیان گر زاویه دید (حدود 150 درجه) و عمق دید (حدود 8 متر) می باشد.

لازم به ذكر است لنز های فیكس (board mount، cs mount) در مواقعی انتخاب می شوند كه زاویه و عمق دید مناسب دقیقا مشخص باشد.

لنزهای varyfocal دوربین مداربسته (فاصله كانونی متغییر)

این لنز ها دارای فاصله كانونی متغییر بوده و به واسطه این فاصله كانونی متغییر زاویه دید و عمق دید متغییری را در بازه فاصله كانونی دارا می باشند این سری از لنزها عموما با دو عدد فاصله كانونی معرفی می شوند.

مثلا لنز 5~50 كه فاصله كانونی آن از 5mm تا 50mm می باشد.

تمامی لنز های varifocal یك فاصله كانونی اولیه دارند و یك فاصله كانونی ثانویه كه فاصله دو عدسی لنز از یكدیگر را نشان می دهد.

وقتی می گوییم لنز 5~50 یعنی فاصله كانونی لنز از 5 میلیمتر تا 50 میلیمتر قابل تغییر و تنظیم است و به اصطلاح نسبتا اشتباه ولی رایج یعنی اینكه وقی لنز در حالت 50 قرار می گیرد فاصله 50 متری را تا 1 متر نزدیك می كند. ولی در واقع این طور نیست، بر اساس یك سری محاسبات فاصله 50 متری را در فاصله 20/1 نشان می دهد ولی به علت سهولت انتخاب لنز و درك بیشتر لنز می گویند كه فاصله 50 متری را می‌آورد در فاصله 1 متری. به طور خلاصه در عوام از فرمول زیر برای محاسبه می شود.

بزرگنمایی = فاصله كانونی/ مسافت

لازم به ذكر است به دلیل دستی (manual) بودن فاصله كانونی در لنز های varifocal، این لنزها پس از اعمال تغییرات و انتخاب و تنظیم فاصله كانونی مناسب و كارا تبدیل به یك لنز فیكس با فاصله كانونی تنظیم شده می شوند و این تغییرات فاصله كانونی به صورت دستی به كاربر (فقط) این امكان را می دهد كه بتوانند فاصله كانونی كارا را (زاویه و عمق دید مناسب را) در بازه‌ی از پیش تعیین شده لنز انتخاب و تنظیم كند.

هر لنز varifocal دارای دو اهرم است كه در یكی این اهرم ها مربوط به تغییر مكان عدسی دوم (فاصله كانونی) بوده و اهرم دیگر مربوط به تنظیم فاصله عدسی اول تا ccd (تنظیم وضوح و شفافیت تصویر) می باشد. به طور خلاصه لنزهای varifocal دارای focus خودكار نبوده و بعد از اعمال هر گونه تغییری در محل قرارگیری عدسی دو (فاصله كانونی) نیاز به تغییر محل قرارگیری عدسی اول نیز هست (manual focus).

این لنزها در مواقعی انتخاب می شوند كه در هنگام طراحی اولیه قادر به انتخاب دقیق زاویه دید و عمق دید مناسب نباشیم و در این حالت به طبع نمی توان فاصله كانونی مناسب را انتخاب كرد. (نمی توان از یك لنز fix استفاده كرد) لذا برای انتخاب این فاصله كانونی نیاز به یك بازه‌ی فاصله كانونی است، كه لنزهای varifocal این بازه را در اختیار كاربران قرار می دهند.

لنزهای motorize

این لنزها از نظر امكان تغییر محل عدسی ها و در نتیجه تغییر فاصله كانونی لنز (تغییر بزرگنمایی، زاویه دید و عمق دید) و وضوح تصویر دقیقا مشابه لنزهای varifocal بوده با این تفاوت كه فاصله كانونی آنها با دستگاه های كنترل از راه دور و توسط موتور داخل لنز تغییر می كند و تغییر مكان عدسی اول جهت وضوح و شفاف سازی تصویر كاملا به صورت خودكار و هوشمند انجام می گیرد. لنزهای motorize عموما مانند لنز های varifocal با دو عدد فاصله كانونی بر حسب میلی متر معرفی می شوند. و در حالت تجاری به صورت یك عدد كنار x هم نمایش داده می شوند. مثلا لنز motorize 34x كه این عدد معرف قدرت بزرگنمایی لنز بوده كه حاصل تقسیم فاصله كانونی اولیه لنز (حالت wide) و فاصله كانونی نهایی لنز (حالت tele) می باشد.

میزان بزرگنمایی در لنزهای motorize [دقیقا مشابه لنزهای varifocal] به صورت تجاری و در بین عوام از فرمول زیر محاسبه می شود.

بزرگنمایی = فاصله كانونی/ مسافت

البته این محاسبه بر اساس بیشترین فاصله كانونی در لنزهای motorize مرسوم تر است:

(فاصله قرار گیری جسم تا دوربین) بزرگنمایی = مسافت / بیشترین فاصله كانونی

لازم به ذكر است لنزهای motorize تقریبا منسوخ شده اند به این دلیل كه وقتی لنز در حالت tele قرار می گیرد (بیشترین فاصله كانونی و دورترین حالت عدسی دوم نسبت به عدسی اول) زاویه دید بسیار محدود شده و برای جبران این ضعف و پوشش بیشتر محیط نیاز به حركت دوربین و استفاده از پایه های گردان می باشد و به دلیل منسوخ شدن پایه های گردان و بالا رفتن قیمت نهایی یك مجموعه كامل (لنز motorize + دوربین + كاور out door + فن + هیتر +پایه گردن + دستگاه كنترلر) به ندرت از این گونه لنزها استفاده می شود (مگر در شرایط بسیار خاص). و در حال حاضر دوربین های اسپید دام (سر فصل مربوطه مفصلا درباره آن بحث خواهیم كرد) جایگزین این مجموعه شده اند كه علاوه بر امكانات فوق العاده بیشتر (سرعت بالاتر چرخش، قابلیت برنامه ریزی دقیق و حرفه ای، امكان اتصال حسگرها و ...) دارای قیمت فوق العاده پایین تری نیز می باشند.

مراحل استاندارد جهت اجرای یک پروژه نظارت تصویری :

مراحل استاندارد جهت اجرای یک پروژه نظارت تصویری :در این بخش به صورت خلاصه بخشی از مهمترین فعالیت هایی که باید در قبل ، حین و بعد از اجرای پروژه نظارت تصویری صورت پذیرد را مورد بررسی قرار می دهیم .
بررسی تئوری و اجزای اصلی سیستم :
در ابتدای طرح، باید مطالعات جامعی بر روی مبحث سیستم های نظارت تصویری، اجزا، استانداردها و تکنولوژی های روز دنیا صورت پذیرد تا دامنه موضوع و ابعاد به خوبی روشن گردد .
جمع آوری اطلاعات شرکت های موجود :
در این مرحله باید سعی گردد اطلاعات شرکت ها و محصولات موجود و در دسترس تاحد امکان از طریق اینترنت ، مجلات ، تبلیغات و سایر اطلاعات موجود جمع آوری گردد .

تهیه RFP :
در ادامه بر اساس نیازمندیهای حراست و سایر کاربران سیستم و نیز اطلاعات استخراج شده از مرحله بررسی تئوری سیستم ، یک RFP تهیه گردد و به شرکت های معتبر ارسال گردد .
دریافت اطلاعات محصولات در دسترس :
بر اساس اطلاعات فنی و اقتصادی دریافت شده از شرکت ها و مطالعه دقیق مستندات مذکور، نکات ابهام آنها نیز از طریق ارتباط مداوم با شرکت ها برطرف گردد .
تست عملی دوربین ها در مکان های واقعی با نظارت کاربران نهایی :
به این دلیل که کاربر نهایی سیستم باید در مرحله انتخاب ، توانمندی سیستم نظارت تصویری را از نزدیک لمس نماید ، مارک های مختلفی از دوربین ها با ویژگی های گوناگون در محل های مختلف مورد نظر در شرایط شبیه سازی شده واقعی و با حضور کارشناسان حراست و کاربران نهایی مورد تست و بررسی قرار گیرد .
بررسی سیستم از لحاظ سازگاری با سایر سیستم ها :
در صورتی که سیستم های دیگری همانند اتوماسیون ساختمانی ، کنترل دسترسی ، حضور و غیاب ، اعلام حریق و غیره در سازمان وجود داشته که نیاز باشد با سیستم نظارت تصویری یکپارچه گردد ، در این مرحله باید به این یکپارچه سازی توجه گردد .
بررسی دقیق پارامترهای مختلف سیستم از لحاظ تئوری و تجربیات موجود جهانی :
بعد از این که دایره انتخاب محدودتر گردید ، در این مرحله پارامترهای مختلف سیستم از قسمت های سخت افزاری تا نرم افزاری به صورت دقیق و جز به جز مورد بررسی قرار می گیرد تا شاخص های مهم و تاثیر گذار در سیستم نظارت تصویری استخراج گردد .
بررسی کلی استانداردهای در دسترس :
در این مرحله باید سعی گردد استانداردهای در دسترس در مورد اجزای مختلف سیستم نظارت تصویری مورد توجه و بررسی قرار گیرد .
مقایسه فنی و اقتصادی راه حل های بهینه از جهات مختلف :
بر اساس اطلاعات بدست آمده فنی و اقتصادی از مارک های مختلف سیستم های نظارت تصویری ، باید مقایسه ای از لحاظ فنی و اقتصادی بین آنها صورت پذیرد که از جمله پارامترهای مهم در این مقایسه علاوه بر شاخص های فنی ، می توان به مواردی همانند هزینه نهایی سیستم ، کارآیی و کیفیت ، هزینه تعمیرات و نگهداری ، هزینه گسترش سیستم ، قابلیت اطمینان و موارد بسیار دیگر اشاره نمود .
انتخاب راه حل، محصول و شرکت نهایی :
بر اساس بررسی های صورت گرفته و نیز جلساتی با حضور شرکت هایی که به عنوان کاندیداهای نهایی انتخاب می گردند و نیز ارتباطات مداوم با آنها محصول و شرکت مناسب انتخاب می گردد .

مستند سازی کلیه خواسته ها از سوی حراست و کاربر نهایی : جهت تکمیل خواسته ها و نیز طراحی نهایی ، کلیه خواسته های حراست و یا کاربران نهایی باید مستند گردد .
مکان یابی دقیق محل های نصب : با توجه به این که محل های دوربین ها در طول طراحی معمولا جابجا می گردد، در این مرحله با استفاده از تجهیزاتی همانند بالابر و دوربین، مکان هایی که در مورد محل نهایی نصب دوربین ها مورد توافق قرار نگرفته اند را با حضور کارشناسان حراست و یا کاربران نهایی، در ارتفاع ها و زاویه های مختلف مورد بررسی و تست تصویری قرار داد تا مکان های دقیق و زاویه های نصب مشخص گردد .
اجرای کلیه امور مربوط به نصب : در این مرحله کار بستر سازی سیستم شامل کنده کاری ، مسیر کشی و لوله گذاری برای عبور کابل ها ، نیز انجام می پذیرد . همچنین طراحی دکل ها با استفاده از نرم افزارهای تخصصی نیز باید صورت پذیرد . همچنین سایر تجهیزات همانند بستر ارتباطی ، UPS ، برق گیر و غیره نیز به موازات این مرحله باید انجام پذیرد .
تست و راه اندازی سیستم : در این مرحله کلیه تجهیزات مرتبط با طرح همانند دوربین ها ، سیستم های ارتباطی ، نرم افزار مرکزی ، اتاق کنترل و غیره نصب و راه اندازی و مشکلات احتمالی بر طرف می گردد .
تهیه کلیه نقشه ها و مستندات سیستم : جهت کارکرد مداوم ، صحیح و دقیق پروژه ، نقشه های نهایی و تمامی گام ها و اطلاعاتی که در طول پروژه بدست آمده است مستند گردد .
تهیه اصول کاربری سیستم : یکی از مسائل بسیار تاثیر گذار قوانین ، ساختار و نحوه استفاده از سیستم می باشد . به همین دلیل در این مرحله کلیه قوانین و دستور العمل های مربوط به استفاده بهینه از سیستم فراهم می گردد و آموزش های لازم به کاربران سیستم داده می شود .
تهیه ساختار و برنامه تعمیر و نگهداری : یکی از مباحث بسیار تاثیر گذار بر بالا بردن قابلیت اطمینان و پایداری سیستم ، مبحث تعمیرات و نگهداری از سیستم می باشد که خود شامل انواع مختلفی از روش ها می گردد . در این مرحله تعیین ساختار تعمیرات و نگهداری ، برنامه و استراتژی ها ، نحوه مستند سازی تغییرات و تعمیرات و آموزش پرسنل تعمیر و نگهداری صورت می پذیرد .

مستند سازی و به روز رسانی اطلاعات جمع آوری شده در طول پروژه : جهت ثبت هر گونه تغییرات و یا توسعه سیستم و نیز اطلاع از پیشرفت های مختلف در حوزه سیستم مربوطه باید به صورت منظم این مستندسازی ها و به روز رسانی ها انجام پذیرد .

تکامل سیستم های نظارت تصویری : در این بخش جهت آشنایی به صورت مختصر به تکامل سیستم های نظارت تصویری می پردازیم .

Analog CCTV system using VCR : در این سیستم ها، CCTV ‌های آنالوگ به همراه VCR)Video Cassette Recorder) مورد استفاده قرار می گرفتند که در واقع شامل یک سیستم کاملا آنالوگ می باشد . در سیستم های بزرگ تر یک Quad‌ و یا مولتی پلکسر بین دوربین و VCR‌ قرار داده می شود . این سیستم ها این امکان را فراهم می آورند که چندین دوربین برروی یک VCR‌ضبط شود اما با سرعت پایین تر. برای دیدن تصاویر نیز یک مانیتور آنالوگ مورد استفاده قرار می گرفت .
Analog CCTV Systems using DVR : در این سیستم از DVR) Digital Video Recorder) استفاده می شود . در DVR نوار ویدئو توسط یک هارد درایو جایگزین شده است . بنابراین نیاز است که اطلاعات ویدئو ابتدا دیجیتال شده و فشرده شود و سپس بر روی هارد ذخیره سازی شود . اکثر DVR ها دارای چندین ورودی می باشند که معمولا 4 ، 9 و یا 16 تایی می باشد . بنابراین این سیستم ها خود حاوی Quad ‌و Multiplexer‌ نیز می باشند. یک DVR‌ دارای مزیت های زیر می باشد :

· عدم نیاز به نوار
· کیفیت تصویر پایدار
Analog CCTV systems using network DVR : این سیستم در واقع یک سیستم نیمه دیجیتال بوده که دارای یک پورت اترنت نیز می باشد . وقتی که تصاویر در داخل DVR‌ دیجیتال و فشرده شد ، می تواند برروی شبکه کامپیوتری به یک کامپیوتر راه دور ارسال گردد . بعضی از سیستم ها هم می توانند تصاویر ذخیره شده و هم تصاویر زنده را نمایش دهند . اما برخی دیگر فقط اطلاعاتی که ذخیره شده است را می توانند پخش نمایند . علاوه بر این برخی از سیستم ها نیاز به یک Client مخصوص برای دیدن تصاویر دارند . اما برخی دیگر از مرورگرهای استاندارد استفاده می کنند . استفاده از DVR‌ تحت شبکه دارای مزیت های زیر می باشد :
نظارت از راه دور ویدئویی با استفاده از یک PC
عملکرد راه دور سیستم
Network Video Systems using Video Servers : همان طور که ذکر گردید یک مزیت بزرگ ویدئو سرور این است که بسیار انعطاف پذیر بوده و دوربین های آنالوگ فعلی می توانند به صورت زمان واقعی اطلاعات خود را به دور دست و از طریق یک شبکه کامپیوتری ارسال نمایند . بنابراین با استفاده از ویدئو سرور اطلاعات تصاویر به صورت زنده می تواند به هر مکانی منتقل گردد . مزیت های ویدئو سرور را می توان به صورت زیر برشمرد :

دسترسی از راه دور به تصاویر با استفاده از شبکه های کامپیوتری
راحتی یکپارچه سازی سیستم ها
کاهش هزینه ها با استفاده از بستر موجود شبکه
سادگی معماری سیستم
سرعت زیاد در جستجوی تصاویر ذخیره شده
با استفاده از ویدئو سرور ، تصاویر ابتدا دیجیتال شده و به صورت تصاویر دیجیتال برروی یک شبکه کامپیوتری ارسال می گردد . یک ویدئو سرور می تواند تا 30 فریم بر ثانیه را در حالت NTSC‌ و 25 فریم برثانیه را در حالت PAL برروی اترنت استاندارد ارسال نماید . این سیستم می تواند بیش از یک ورودی آنالوگ داشته باشد و سایر قسمت هایی مانند دیجیتال کننده تصویر، فشرده ساز تصویر، وب سرور، رابط شبکه و سریال از قسمت های دیگر آن می باشد .
در این سیستم ها از یک ویدئو سرور، یک سوئیچ شبکه و یک کامپیوتر با نرم افزار مدیریت ویدئو استفاده می شود . دوربین آنالوگ به ویدئو سرور متصل می شود و سپس دیجیتال و فشرده می گردد . ویدئو سرور سپس به شبکه متصل شده و اطلاعات ویدئو را با استفاده از سوئیچ شبکه به یک PC‌ ارسال می کند . استفاده از این سیستم دارای مزیت های زیر می باشد :
· استفاده از شبکه های استاندارد و سخت افزار کامپیوتری برای ذخیره سازی و مدیریت تصاویر
· قابلیت توسعه آسان

Network Video systems using network camera :اNetwork camera در واقع ترکیب دوربین و کامپیوتر در داخل یک واحد می باشد . این دوربینها درداخل خود دیجیتایزر و فشرده ساز داشته و دارای رابط شبکه نیز می باشند . این اطلاعات از طریق شبکه منتقل شده و برروی یک PC معمولی با یک نرم افزار مدیریت ویدئو ذخیره سازی می شود . مزیتهای استفاده از این سیستم به شرح زیر می باشد :
رزولوشن بالا
کیفیت پایدار تصویر
قابلیت توسعه آسان
نکات فنی : در این بخش به صورت خلاصه به بررسی مهم ترین نکات فنی تاثیر گذار در طرح اشاره می گردد . لازم به ذکر است با توجه به حجم زیاد مطالب فنی مربوط به سیستم نظارت تصویری ، این اطلاعات باید در قالب یک گزارش جمع آوری ، تدوین و بایگانی گردد .
قسمت های اصلی یک سیستم نظارت تصویری را می توان به صورت زیر تقسیم بندی نمود :

نکات فنی : در این بخش به صورت خلاصه به بررسی مهم ترین نکات فنی تاثیر گذار در طرح اشاره می گردد . لازم به ذکر است با توجه به حجم زیاد مطالب فنی مربوط به سیستم نظارت تصویری ، این اطلاعات باید در قالب یک گزارش جمع آوری ، تدوین و بایگانی گردد .
قسمت های اصلی یک سیستم نظارت تصویری را می توان به صورت زیر تقسیم بندی نمود :

دوربین
مشخصات لنز ( میزان زوم اپتیکال ، ترکیب لنزها ، سرعت لنز )
مشخصات سنسور ( ابعاد سنسور، رزولوشن )
مشخصات Iris
نوع خروجی تصویر
مشخصات pan-tilt ( سرعت گردش، زاویه گردش )
مشخصات محفظه ( درجه حفاظت )
سیستم تمیز کننده محفظه دوربین
میزان سیگنال به نویز
Automatic Gain Control
سرعت Shutter
کمترین نور ممکن
قابلیت دید در شب
سیستم ارسال اطلاعات برروی شبکه :
استفاده از DVR‌) Digital Video Recorder) تحت شبکه
استفاده از ویدیو سرور
بستر شبکه
آیا از بستر شبکه کامپیوتری موجود استفاده شود و یا یک شبکه اختصاصی ؟

لینک های ارتباطی :
کشیدن کابل شبکه اترنت تا محل دوربین ها
استفاده از سیستم ارتباط بیسیم تا نزدیکترین ساختمان دارای شبکه
استفاده از مودم های xDSL

نرم افزار مرکزی :

مشخصات مورد نیاز برای مدیریت تصویر
قابلیت سازگاری و یکپارچگی با سایر قسمت های سیستم BMS
قابلیت سازگاری با نرم افزارهای موجود در مجموعه ( در صورت نیاز)
سیستم ذخیره سازی تصاویر :
ذخیره سازی توزیع شده
ذخیره سازی مرکزی

سیستم های جانبی :
دکل جهت نصب دوربین
نصب برق گیر برروی دکل ها

UPS :
نحوه کابل کشی
سیستم پخش صوت
میکروفن
تامین روشنایی پایدار و کنترل پذیر محل
سایر خروجی ها و ورودی های مورد نیاز
سیستم آشکار سازی دستکاری کابل ها و یا دوربین
اتاق کنترل :
امنیت فیزیکی اتاق کنترل( آتش سوزی،‌سرقت، حمله و ...)
نحوه دسترسی به اتاق کنترل
قسمت استراحت کارکنان
سیستم ارتباطی مستقیم با قسمت های مختلف
ثبت مشخصات بازدیدکنندگان
توجه به پارامترهای ارگونومیک مانند معماری، آرایش مانیتورها، آرایش پانل کنترل، صندلی ها، سیستم تهویه هوا و دما
کاربران راه دور :
نرم افزارها و یا سخت افزارهای مورد نیاز برای دسترسی کاربران راه دور
در ادامه به طور مختصر به بررسی مهم ترین پارامترها می پردازیم.
رزولوشن : رزولوشن در دوربینهای آنالوگ به صورت خط تعریف می شود . این خط منظور تعداد خطوط افقی تصویر می باشد که یک رابطه مشخص با تعداد خطوط عمودی دارد . رزولوشن به تعداد پیکسل ها در درون سنسور دوربین بستگی دارد . بنابراین می توان گفت : خط بیشتر = رزولوشن بالاتر = کیفیت تصویر بهتر . برای اندازه گیری دقیق رزولوشن یک دوربین روش های مختلفی وجود دارد . به عنوان مثال استفاده از چارت های مخصوص ، روش مبتنی بر پهنای باند ( در این روش پهنای باند بر روی اسیلوسکوپ اندازه گیری شده و در یک عدد مشخص ضرب می گردد تا رزولوشن دوربین بدست آید ) از جمله این روش ها محسوب می گردند .
میزان حساسیت / کمترین نور محیط :
این پارامتر، کمترین نور محیط را که می توان یک تصویر قابل قبول بدست آورد ، مشخص می کند . بر خلاف ادعای سازندگان ،‌ برای بدست آوردن عدد واقعی این پارامتر، باید از فرمولی که در آن پارامترهای مختلف دوربین لحاظ شده است ، استفاده نمود .

سرعت لنز :
این پارامتر معمولا با F-Stop در مشخصات دوربین نشان داده می شود . این مقدار میزانی که Iris در جلوی لنز باز می شود را مشخص می کند . هرچه این مقدار بزرگ تر باشد نشان می دهد که میزان باز شدن Iris کمتر است .

سرعت Shutter :
اShutter می تواند زمان شارژ شدن و رسیدن نور به CCD‌ را کنترل کند . استاندارد موجود 50 بار در ثانیه برای PAL و 60 بار در ثانیه برای NTSC‌ می باشد . به عنوان مثال اگر این سرعت به 1000 بار در ثانیه برسد بدان معنی است که نور محیط باید 20 برابر شود (PAL) .
تعداد تکه های شیشه ای که استفاده شده است . تعداد زیاد لنزها باعث بالاتر رفتن دقت و از سوی دیگر افزایش جذب سطحی نور می شود .
ضریب جذب شیشه : شیشه هایی با کیفیت پایین نور بیشتری را جذب می کنند .
نوع پوشش : کیفیت پوشش این لنزها نیز تاثیر زیادی برروی کارآیی آن دارد .
مکانیزم : دقت و کیفیت مکانیزمی که تکه های لنز را حرکت می دهد نیز بسیار مهم می باشد .
ارسال اطلاعات برروی شبکه :
جهت ارسال اطلاعات برروی شبکه کامپیوتری از سه روش می توان استفاده نمود :
دوربین های IP-Based
DVR
Video Server
در مورد دوربین های IP-Based باید گفت این دوربین ها به دلیل این که خروجی دیجیتال و تحت شبکه دارند از مزیت های بسیاری نسبت به دوربین های نسل قبلی برخوردار هستند .
DVR ها نسل قبلی ویدئو سرورها به شمار می روند . اما هم اکنون با ورود DVR های تحت شبکه عملا اختلاف بین این دو سیستم از بین رفته است . در مقایسه این دو سیستم فقط چند نکته را باید مورد توجه قرار داد . در DVR‌ اطلاعات به صورت محلی هم می تواند ذخیره گردد . بنابراین در صورتی که به هر دلیل ارتباط دوربین با مرکز کنترل برای مدتی قطع گردد ، تصاویر می توانند به صورت محلی ذخیره شوند اما در ویدئو سرور این قابلیت وجود ندارد . هر دوی این دستگاهها باید تصاویر آنالوگ را از ورودی گرفته ، تبدیل به دیجیتال نموده و پس از فشرده سازی برروی شبکه ارسال نمایند . DVR ها به دلیل آن که باید این تصاویر را برروی هارد نیز ذخیره سازی نمایند از قدرت پردازش کمتری نسبت به ویدئو سرورها برخوردار می باشند . اما این مساله امروزه با پیشرفت پردازنده ها تا حدود زیادی کمرنگ شده است . نکته دیگری که باید به آن توجه نمود نحوه فشرده سازی تصاویر می باشد . هم اکنون استانداردهای رایجی همانند MPEG-4‌ و MJPEG 2000 در این زمینه مورد استفاده قرار می گیرد که از جهاتی با یکدیگر متفاوت می باشند .
شبکه مورد استفاده :
دو دیدگاه کلی در مورد شبکه کامپیوتری که اطلاعات دوربینها را جمع آوری می کند وجود دارد . یکی استفاده از بستر شبکه کامپیوتری موجود و دیگری پیاده سازی یک شبکه اختصاصی است . با توجه به این که سیستم فوق ، یک سیستم امنیتی محسوب می گردد ، باید شبکه ای که برای این کار مورد استفاده قرار می گیرد دارای خواص زیر باشد :
از نظر امنیتی قابل اطمینان باشد . دارای پایداری زیاد باشد .
بنابراین در صورتی که از شبکه موجود استفاده می گردد باید به موارد فوق به دقت توجه گردد .

نرم افزار مرکزی :
نرم افزار مرکزی از جهات گوناگون مورد توجه می باشد که مهم ترین این پارامترها به شرح زیر می باشد :
از امنیت بالایی برخوردار باشد .
امکانات مدیریتی و حرفه ای مربوط به نظارت تصویری را دارا باشد .
ترکیب آن با سایر سیستم های BMS امکان پذیر باشد ( ترجیحا همه سیستم ها در یک نرم افزار یکپارچه شوند )
قابلیت گسترش ، حقوق و هزینه های مربوط به آن نیز در نظر گرفته شود .
سیستم ذخیره سازی تصاویر :
همان طور که در بخش های قبلی ذکر گردید ، ذخیره سازی تصویر می تواند به شکل های مختلف صورت پذیرد . به عنوان مثال استفاده از DVR‌ های محلی ، ذخیره اطلاعات در اتاق کنترل ، ذخیره سازی توسط کاربران راه دور .
نحوه کابل کشی :
این سیستم نیاز به کابل کشی های مختلفی دارد همانند کابل های برق ، کابل تصویر و کابل DATA . بنابراین رعایت استانداردهای لازم در زمینه کنده کاری ، کانال کشی ، جنس کابل ها و نحوه اتصالات ، تهیه نقشه و سادگی تعمیر و نگهداری از جمله موارد مهم در این زمینه می باشد .
برق با کیفیت بالا به تجهیزات وارد شود ( جلوگیری از صدمه دیدن تجهیزات )
در موارد قطع برق که اغلب رخدادهای خاص نیز در این مواقع به وقوع می پیوندد ، سیستم به کار خود ادامه دهد .

دکل جهت نصب دوربین :
دکل های نصب دوربین خود می تواند تاثیر زیادی برروی کیفیت تصاویر داشته باشد . به عنوان مثال محل نصب دکل ، ارتفاع دکل ، میزان لرزش دکل . بنابراین مکان یابی دقیق دکل ها و انتخاب مناسب ارتفاع ، جنس و شکل هندسی دکل ها تاثیر زیادی برروی نتیجه نهایی طرح خواهد داشت .

نصب برق گیر :
به دلیل ارتفاع بلند دکل ها نصب برق گیر یکی از ضروریات این سیستم می باشد .
تامین روشنایی پایدار :
یکی از مواردی که باید به آن توجه گردد ، نور پردازی صحیح و مناسب محل و کنترل روشن و خاموش کردن آن به صورت خودکار و یا توسط مرکز کنترل نظارت تصویری می باشد که تمهیدات لازم در حین اجرای طرح باید اندیشیده شود .
سیستم صوتی :
در صورتی که در برخی از محل ها نیاز به نصب میکروفن و یا بلندگو باشد ، باید این موارد نیز در انتخاب دوربین ، ویدئو سرور و یا DVR‌ مورد توجه قرار گیرد .

سایر ورودی ها و خروجی ها :
در صورتی که در آینده نیازهایی جهت ارتباط مستقیم سیستم نظارت تصویری با سایر سیستم های موجود در محل وجود داشته باشد ، باید ورودی ها و خروجی های مورد نیاز را در طراحی سیستم لحاظ نمود . به عنوان مثال در صورتی که در درب ورود خودرو یک سنسور القایی جهت تشخیص وجود خودرو نصب گردد ، می توان خروجی این سنسور را به سیستم نظارت تصویری نصب نمود تا به صورت خودکار دوربین برروی خودرو زوم نماید .

کاربران راه دور :
در مورد کاربران راه دور، نحوه دسترسی آنها به سیستم ، نرم افزارهایی که باید مورد استفاده قرار دهند و یا استفاده از سیستم های متحرک همانند Laptop‌ و یا PDA ، نیز باید مشخص گردد .

چگونه یک DVR مناسب را برای سیستم مداربسته انتخاب کنیم

1) تعداد کانال‌های ورودی: بیشتر DVR را با توجه به تعداد کانال‌های ورودی طبقه‌بندی می‌کنند. تعداد کانال‌های ورودی معمولا 1, 2, 4, 9 و یا 16 هستند. باید اشاره کرد که پیدا کردن DVR با تعداد کانال‌های نامتعارف تقریبا کاری غیر ممکن است بنابراین در موقع نسب سیستم باید به تعداد دوربین‌های نصب شده توجه داشته باشید و امکان افزایش تعداد دوربین‌ها در آینده را نیز در نظر بگیرید. از همین رو معمولا DVR را طوری انتخاب می‌کنند که تعداد وروردی‌های آن از تعداد دوربین‌های نصب شده بیشتر باشد.

2) نوع نمایش تصاویر: از آنجایی که DVR‌ها با توجه به تعداد کانال‌ها و مدل‌شان روش‌های مختلفی برای نمایش تصویر دارند در موقع انتخاب و نصب DVR باید به این نکته توجه کنید. DVR‌های 4 کاناله قابلیت نمایش تصاویر یک ماتریس دو در دو را دارند. DVRٰهای 9 کاناله جدا از نمایش 4 تصویر همزمان می‌توانند 9 تصویر همزمان را نیز در یک ماتریس 3 در 3 نمایش دهند. در صورتی که می‌خواهید از یک DVR 1 کاناله برای نمایش و ضبط تصویر چند دوربین استفاده کنید باید از یک سوئیچر, کواد یا مولتی‌پلکسر نیز در کنار آن استفاده کنید.

3) مدت زمان ضبط: این پارامتر بیشتر به ظرفیت هارد دیسک یا هارد دیسک‌های نصب شده در DVR وابسته است. بیشتر DVR‌های این امکان را دارند که پس از پر شدن ظرفیت هارد بر روی داده‌های اولیه بازنویسی کنند. همچنین می‌توانید DVR را طوری تنظیم کنید که پس از پر شدن هارد دیسک به شما برای تعویض آن اخطار دهد.

 یکی از نکات مهم در مورد DVR‌ها فرمت ذخیره سازی تصویر در آنها که می‌تواند نقش مهمی در افزایش کیفیت تصاویر ضبط شده و کاهش ظرفیت آنها داشته باشد. نکته مهم دیگر در زمان تنظیم DVR توجه به میزان کیفیت مطلوب با توجه به کاربرد دوربین‌هاست. در بیتشر DVRها می‌توانید رزولیشن و تعداد فریم‌ها تصویر را برای هر دوربین مشخص کنید.

4) بیشترین تعداد فریم: این پارامتر بیشترین تعداد فرم‌هایی را که DVR می‌تواند در یک ثانیه ضبط کند نمایش می‌دهد. در VCR‌های قدیمی تعداد فرم‌های تصویر باید محدود می‌شد تا مدت ضبط تصاویر افزایش یابد. اما DVR به شما این امکان را می‌دهد تا با توجه مدت دلخواه ضبط تعداد فریم‌های تصویر را انتخاب کنید.  

معمولا برای مکان‌هایی مانند ورودی‌ها و یا محل‌های کم اهمیت تعداد فریم‌های تصویر را تا 1 فریم در ثانیه کاهش می‌دهند. برای مشاهده جزئیات بیشتر برای مثال در حالتی که برداشتن اجسام قابل تشخیص باشد باید از تعداد فریم‌های بالا استفاده کرد. بیشتر DVRهای معمولی 25 فریم در ثانیه هستند و DVR‌های با تعداد فریم‌های بالا برای ضبط مانند 50 یا 100 فریم, تنها در کاربردهای خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در موقع انتخاب DVR به این نکته توجه داشته باشید که تعداد فریم‌های DVR را در حالت PAL در نظر بگیرید. برخی DVRها 25 فریم در ثانیه را برای استاندارد NTSC و 18 فریم در ثانیه برای PAL پشتیبانی می‌کنند.

5) موشن دتکشن (تشخیص حرکت): به طور کلی در بیشتر موارد نیازی نخاهد بود که تمامی تصاویر دریافتی ضبط شود. سیستم موشن دتکتور به شما کمک خواهد کرد تا تنها تصاویری را که در آنها حرکت وجود داشته ضبط کنید. این قابلیت در بیشتر DVR‌ها وجود دارد, همچنینی ممکن است DVR این قابلیت را به شما بدهد تا تنها محل خاصی را به عنوان محل حساس به حرکت انتخاب کنید. از دیگر نکات مهم دیگر در رابطه با سیستم موشن دتکشن تنظیم میزان حساسیت سیستم با توجه به کاربرد خاص آن است. هر چه حساسیت سیستم پایین‌تر باشد حجم حرکت بیشتری برای فعال کردن سیستم نیاز خواهد بود. از نکات مهم دیگر در زمینه تنظیمات موشن دتکتور زمان‌های قبل و بعد از تشخیص حرکت است. DVR این امکان را به شما خواهد داد تا مشخص کنید که تصاویر تا چند ثانیه قبل از تشخیص حرکت و تا چند ثانیه بعد از تشخیص حرکت ضبط شوند.

سیستم موشن دتکشن تقریبا مانند دتکتورهای تشخیص حرکتی که به عنوان دزدگیر مورد استفاده قرار می‌گیرند عمل می‌کند. در صورتی که DVR امکان استفاده از سیستم را به شما نداد می‌توانید از دتکتورهای PIR استفاده کنید. البته انجام این کار نیازمند سیم‌کشی جداگانه و هزینه بر است.

6) مشاهده و تنظیم از راه دور: در صورتی که DVR واسط‌های RS232 یا RS485 را داشته باشد امکان اتصال DVR به رایانه برای شما ایجاد خواهد شد و می‌توانید DVR را با استفاده از نرم افزاری که در رایانه خود نصب می‌کنید تنظیم کرده و تصاویر را مشاهده و ضبط کنید. برای اتصال به LAN به یک سرور نیاز خواهید داشت تا بتوانید از طریق شبکه به تصاویر دوربین‌ها دسترسی داشته باشید.

اصطلاحات متداول در CCTV

 

قسمتی از اصطلاحات متداولی كه ممكن است در مورد سیستم های CCTV و در مشخصات ذكر شده برای تجهیزات با آن ها برخورد كنید در زیرتوضیح داده شده است :

A/D:مبدل آنالوگ به دیجیتال یا همان ADC (ANALOG TO DIGITAL CONVERTOR )

ALPHANUMERIC : وسیله قرار دادن نوشته روی تصویر كه در DVR ومولتی پلكسر كار برد دارد .

BACK – FOCUS : تنظیم مكان لنز در رابطه با سنسور CCD در دوربین

B.W(WIDTH (BAND: پهنای باند فركانس كه برای سیگنال ویدئویی معمولی 5 مگا هرتز است .

BETAMAX :فرمت ضبط ویدئویی شركت SONYو رقیب VHS

CCD APERTURE : سطحی از CCD كه به نور حساس است.

CCIR :انجمن رادیویی بین المللی برای استاندارد تلویزیونی اروپا

CDS : ( CORROLATED DOUBLE SAMPLING ) : تكنیكی در ایجاد تركیب رنگ در بعضی از دوربین های CCD

CFA ( COLOR FILTER ARRAY ) : فیلترهای نوری كه در دوربین CCD برای تولید تركیب رنگ سیگنال ویدئویی استفاده می گردد .

CIE : انجمن بین المللی نور كه واحد های نوری را تعریف و ارائه می كند .

CHROMINANCE : به اطلاعات رنگ سیگنال ویدئویی گفته می شود .

CONTRAST: یكی از تنظیمات كیفیت تصویر . اختلاف بین روشن ترین و تاریك ترین نقطه تصویر

D/A : مبدل سیگنال دیجیتالی به آنالوگ .

DARK CURRENT : نشت سیگنال از CCD در نبود نور كه ایجاد نویز (dark noise) می كند .

DMA ( DIGITAL MICRO MIRROR DEVICE ): یك تكنولوژی جدید ساخت سنسور ویدئویی كه از تعداد زیادی آینه مینیاتوری روی چیپ استفاده می شود.

DUPLEX:سیستم ارتباطی كه اطلاعات را در دو جهت رفت و برگشت مبادله می كند. در سیستمهای CCTV معمولاً به امكان ضبط و پخش با هم به صورت مولتی پلكس گفته می شود.

D.S.P : مدار الكترونیكی پردازنده سیگنال دیجیتالی

DV-MINI: یك فرمت ضبط صدا و تصویر جدید كه اكثراً در هندی كم استفاده می شود .

D-VHS : استاندارد جدید ارائه شده توسط JVC برای ضبط سیگنال دیجیتالی روی VHS

EBU : اتحادیه پخش برنامه های اروپایی

EIA : انجمن صنعتی الكترونیك

FCC : كمسیون ارتباطات فدرال آمریكا

FIELD : تعداد نصف خطوط فریم را گویند در سیستم CCIR/PAL تعداد فیلدها 50 عدد در ثانیه و درسیستم EIA /NTSC تعداد فیلدها 60 عدد در ثانیه است .

FRAME STORE : وسیله الكترونیكی شماره گذاری و ذخیره فریم های تصویر .

FRAME SWITHER : نام دیگر مولتی پلكسر ساده است .

FRAME TRANSFER : یكی از سه اصل یا روش انتقال شارژ از چیپ CCD می باشد دو روش دیگر عبارتند از FRAME-INTERLINE , INTERLINE

FRAME : در سیستم CCIR/PAL ازتركیب 625 خط ودر سیستم EIA /NTSC از تركیب 525 خط یك فریم ساخته می شود سیستم پال 25 فریم بر ثانیه و سیستم NTSC 30 فریم بر ثانیه دارد .

GAMMA : این مشخصه برای تصحیح اختلاف بین پاسخ خطی دوربین و پاسخ غیر خطی مانیتور تعریف می شود . مثلاً مقدار نمایی گاما برای مونیتور تك رنگ 2/2 است لذا دوربین باید روی 2.2/1یعنی 45/0 تنظیم شود .

HAD : یك نوع سنسور CCD است كه طرح لایه ای دارد و سطح نویز درآن بسیار پایین است .

HDDTV : استاندارد آینده پخش برنامه های تلویزیونی با رزلوشن بالا ( 2000× 1000 پیكسل )

HUM : نویز روی فركانس اصلی را گویند .

HYPER-HAD : تكامل یافته چیپ CCD HAD

ILLUMINATION : به مقدار روشنایی تصویر اشاره دارد . حداقل روشنایی لازم برای دوربین های معمولی چند دهم لوكس و برای دوربین های دید شب چند صدم لوكس می باشد .

I/0 : خروجی

I/P : ورودی

IEC : انجمن بین المللی برق

INSERTER : وسیله ای برای گذاشتن متن روی تصویر .

INTERFERENCE : تداخل ناشی از میدان الكتریكی یا الكترومغناطیسی سایر وسایل روی سیگنال

IP : درجه حفاظت بدنه یك وسیله را در برابر عوامل خارجی به صورت عدد بیان می كند .

IR : نور مادون قرمز

ISDN : شبكه تلفن جدید با سرعت انتقال داده 64 كیلو بایت بر ثانیه

ITU : اتحادیه بین المللی ارتباطات راه دور

JPEG : فرمت عكس

LINE-LOCKED : در سیستم های CCTV به چند وسیله گفته می شود كه با فركانس منبع تغذیه مشترك ( 50یا 60 هرتز) تغذیه می شوند و از نظر فركانس فیلد قفل شذه اند .

LUMINANCE : اطلاعات سیگنال ویدئویی در مورد روشنایی تصویر را گویند .

MOD : حداقل فاصله شی از لنز را گویند كه برای لنز های زوم حدود یك متر و برای لنزهای فیكس خیلی كمتر است . ( به طول فاصله كانونی لنز بستگی دارد )

MOIRE PATERN : نویز در تصویر حاصل از CCD در فركانس های بالا

NBS : اداره ملی استاندارد در آمریكا

ND FILTER : یك نوع فیلتر نوری كه مقدار نور را بدون بر هم زدن تعادل رنگ تقلیل می دهد .

NIT : یكی از واحد های نوری

NTSC : استاندارد رنگی در آمریكا، كانادا ، ژاپن و چند كشور دیگر .

OIP : خروجی

OBJECTIVE : جلویی ترین قسمت لنز

OCULAR : نزدیكترین قسمت لنز به CCD

PAL : سیستم تلویزیون رنگی اروپا

PHOT : واحد نوری معادل ده هزار لوكس

POTS یا PSTN : یكی از سیستم های تلفن

PRINCIPEL POINT : مركز عدسی

PTZ SITE DRIVER : یك قسمت از سویچر ماتریسی كد سیگنال هایی كد دار كنترلی مربوط به كنترولر و DVR یا مولتی پلكسر را در یافت می كند.

RETMA : نام دیگر EIA

سیگنال RF : سیگنال رادیویی كه به طیف تا 300 گیگا هرتز تعلق دارد .

RS-232 : یك فرمت ارتباط دیجیتالی كه فقط نیاز به دو سیم دارد .

RS-485: شكل پیشرفته تر ارتباط دیجیتالی كه می تواند تا 32 دریافت كننده را در مقصد پوشش دهد.

S/N RATIO : نسبت سیگنال به نویز كه بر حسب DB بیان می شود .

SCOTOPIC VISION : سطح نور زیر2-10 لوكس كه برای چشم قابل دیدن نیست .

SIMPLEX : درcctv به یكی از دو روش مولتی پلكسی اشاره دارد كه اطلاعات فقط در یك جهت قابل انتقال است (بر خلاف DUPLEX) مثلاً فقط امكان ضبط یا پخش در یك زمان باشد .

SMEAR : خطوط عمودی به صورت نویز در محل های بسیار روشن تصویر حاصل از CCD

SMPTE : انجمن مهندسین تلویزیون و تصاویر متحرك

SPLIT SCREEN : به صفحه نمایش چند تكه شده می گویند

S-VHS : یك فرمت ضبط ویدئویی است كه رزولوشن افقی 400 خط دارد .

TBC : سنكرون كردن سیگنال های مختلف بر اساس زمان

TDG : ایجادكننده تاریخ و زمان روی تصویر

TELEMETRY : سیستم كنترل از راه دور اطلاعات دیجیتالی كد دار

TERMINATION : اتصال انتهای كابل را به یك كانكتور می گویند .

VDA : یك آمپلی فایر سیگنال تصویری با یك ورودی وچند خروجی

VHS : ( VIDEO HOME SYSTEM ) سیستم ویدئویی خانگی

VIDEO MATRIX SWITCHER : وسیله ای برای انتخاب بیش از یك دوربــین ، VCR یا چاپگر ویدئویی و امثال آن كه قدرتمندتر از سویچرهای معمولی است .

VITS: سیگنال تست با شكل خاص كه در سیستم پال در خطوط نامرئی 17و18و33و331 جا زده می شود.

VMD ( VIDEO MOTION DETECTOR ) : سیستمی كه در برابر تغییر نور یا جابه جایی و حركت سیگنال آلارم ایجاد می كند .

VS : سنكرونیزاسیون عمودی ( در مقابل آن HS سنكرونیزوسیون افقی )

W-VHS: استاندارد جدید ضبط ویدئویی ارائه شده توسط JVC

Y/C : یك فرمت ویدئویی كه اطلاعات روشنایی تصویر و رنگ تصویر جداگانه فرستاده می شود . این فرمت در S-VHS وجود دارد .

آموزش نصب درب اتوماتیک

مجموعه کامل نیروگاهی شامل مولدهای برق موازی

مجموعه کامل نیروگاهی شامل مولدهای برق موازی
مزایای مولدهای برق  موازی برخی از قابلیتهای مربوط به موازی کردن مولدهای برق شامل افزایش قابلیت اطمینان مجموعه ، قابلیت توسعه ، انعطاف پذیری بیشتر ، نگهداری و سرویس آسانتر و بهینه نمودن هزینه ها میباشد .
مقدمه
استفاده از مولدهای برق بصورت موازی بدلیل مزایای آن همواره مورد توجه بوده است ولیکن بدلیل پیچیدگی های  فنی و هزینه های ریالی تا پیش از این بیشتر در ارتباط با مولدهای با قدرتهای بالا از آن استفاده میگردید .
در گذشته بدلیل محدودیتهای پیشرفت تکنولوژی و نبودن لوازم و ابزار جدید که عمدتا بر مبنای سیستمهای میکروپروسسوری اخیرا عرضه گردیده است مشکلاتی وجود داشته که به برخی از آنها اشاره میگردد :
	1- هزینه ساخت تابلوهای کنترل و اجزا آن بسیار گران و فضای مورد نیاز آن زیاد بوده است .
	2- بدلیل تعدد اجزا نصب سیستم دارای پیچیدگی زیاد بوده و هزینه و زمان زیادی را صرف مینموده است .
	3- بدلیل کیفیت عملکرد دیزلها و ژنراتورها و عناصر کنترلی سیستم امکان تنظیم دور ، تنظیم ولتاژ ، پخش بار و سنکرون نمودن آنها بسادگی امکان پذیر نمیگردید .
بجهت استفاده از مزایای مولدهای برق موازی و حل محدودیتهای آن گروه مهندسین رعد اقدام به ارائه مجموعه های کامل نیروگاهی شامل مولدهای برق موازی بهمراه کلیه ملحقات و تابلوهای کنترل مربوطه با توجه به دستاوردهای جدید تکنولوزی سازندگان معتیر دنیا  بصورت یکپارچه نموده است .
مزایای مولدهای برق  موازی
برخی از قابلیتهای مربوط به موازی کردن مولدهای برق شامل افزایش قابلیت اطمینان مجموعه ، قابلیت توسعه ، انعطاف پذیری بیشتر ، نگهداری و سرویس آسانتر و بهینه نمودن هزینه ها میباشد .
قابلیت اطمینان
مفهوم جایگزینی در موازی نمودن مولدهای برق موجب ایجاد قابلیت اطمینان بالا در کاربردهای مهم و حساس میباشد . برای مثال اگر قابلیت اطمینان یکدستگاه دیزل ژنراتور را 98% در نظر بگیریم در صورت استفاده از N+1 دستگاه  قابلیت اطمینان 99.96% و در صورت استفاده از N+2 دستگاه قابلیت اطمینان 99.999% خواهد بود .( N تعداد دستگاههای موازی با توان معادل دیزل ژنراتور اولیه میباشد) در ترکیب بندی موازی در صورتی که یکی از دستگاهها دچار مشکل فنی شود ، بارهای با اولویت زیاد توسط سایر دستگاهها تامین میگردند . در حالت معمول با توجه اینکه بارهای مصرفی شامل قسمتهای با اولویت زیاد و قسمتهای با اولویت کم میباشند بدون اضافه نمودن هزینه ناشی از خرید دیزل ژنراتورهای اضافی برای جایگزین نمودن میتوان با منظور نمودن مفهوم اولویت قابلیت اطمینان تامین بار را بالا برد .
قابلیت توسعه
در هنگام برآورد قدرت معمولا در نظر گرفتن مسائل ناشی از توسعه در آینده کار بسیار دشواری میباشد . در صورتی که مسئله توسعه آتی بیش از اندازه مورد توجه قرار گیرد این امر موجب سرمایه گذاری اولیه زیادی خواهد شد و در صورتی که این امر مورد توجه قرار نگیرد در آینده هزینه های تعویض دستگاه بسیار گران خواهد شد . در موازی نمودن مولدهای برق امکان توسعه آتی در هر مرحله وجود دارد .
انعطاف پذیری
استفاده از چند دستگاه دیزل ژنراتور موازی امکان حمل و نقل آسانتر و چیدمان با انعطاف پذیری بیشتری را در محل نصب دارد و هنگام نصب در طبقات نیز امکان توزیع بار در محدوده  بزرگتری را محیا مینماید . بار مصرفی یک دستگاه بزرگ میبایستی از 30% توان نامی آن کمتر نباشد در حین استفاده از یک دستگاه بزرگ و در شرایط کم باری نیاز به دستگاههای بار مصنوعی و یا خاموش کردن دستگاه جهت جلوگیری از بروز صدمه به آن میباشد که این مورد در ارتباط با مولدهای برق موازی از طریق خاموش کردن اتوماتیک یک و یا چند دستگاه صورت میپذیرد و نهایتا منجر به کم شدن استهلاک کل سیستم میگردد.
سرویس و نگهداری
هنگام استفاده از چند دستگاه موازی در هر زمان امکان خارج نمودن یک یا چند دستگاه جهت انجام سرویس و تعمیرات احتمالی بدون ایجاد وقفه در تامین بارهای با اولویت زیاد وجود دارد . این قابلیت باعث زیاد شدن قابلیت اطمینان و کم شدن هزینه های ناشی از تامین برق جایگزین در هنگام سرویس دستگاهها میگردد .   کیفیت بالا و قیمت تمام شده بهینه دیزلهای مورد استفاده در دیزل ژنراتورهای با قدرتهای 600-300 کیلووات معمولا بدلیل کاربرد در ماشین آلات نقلیه و ماشین آلات صنعتی معمولا در تعداد زیادی تولید میشوند . بدلیل تولید زیاد و شرایط رقابتی سازندگان این دیزلها دارای کیفیت بالا و قیمت تمام شده بهینه میباشند و دارای حداقل هزینه های سرویس و نگهداری در آینده میباشد . در منحنی ذیل این مطلب کاملا مشخص گردیده است .
کیفیت بالا و قیمت تمام شده بهینه
دیزلهای مورد استفاده در دیزل ژنراتورهای با قدرتهای 600-300 کیلووات معمولا بدلیل کاربرد در ماشین آلات نقلیه و ماشین آلات صنعتی معمولا در تعداد زیادی تولید میشوند . بدلیل تولید زیاد و شرایط رقابتی سازندگان این دیزلها دارای کیفیت بالا و قیمت تمام شده بهینه میباشند و دارای حداقل هزینه های سرویس و نگهداری در آینده میباشد . در منحنی ذیل این مطلب کاملا مشخص گردیده است .
امکانات ویژه
در مولدهای برق موازی امکانات ویژه ذیل بنابر شرایط کار و درخواست استفاده کننده وجود دارد : موازی با برق شهر مولدهای برق موازی امکان عملکرد موازی با سیستم برق شهر توزیع شده از طریق یک و یا چند پست را دارند . مزایای ویژه کارکرد موازی با برق شهر بشرح ذیل میباشند :
	1- عملکرد مولدهای برق موازی بعنوان اضطراری :
	در این حالت در صورت بروز مشکل در شبکه برق شهر مولدهای برق موازی وارد مدار میشوند و برق مصرفی را تامین مینمایند . در صورتی که برق شهر مجددا وصل شود ابتدا مولدهای برق و برق شهر موازی میشوند و پس از مولدهای برق موازی از سیستم خارج میشوند بنابر این از دید مصرف کننده فقط یکبار قطع برق هنگام رفتن برق شهر دیده میشود و بازگشت برق شهر حس نمیشود .
	2- عملکرد مولدهای برق موازی بهمراه برق شهر- دائم کار :
	در این حالت برق مصرفی توسط مولدهای برق موازی و برق شهر هر کدام بمیزان تعریف شده و همزمان صورت میپذیرد .
	3- عملکرد مولدهای برق موازی بهمراه برق شهر- پیک بار :
	در این حالت برق مصرفی توسط برق شهر تامین میگردد ولیکن در هنگام اوج بار که در زمان مشخص و یا با شرایط بار مصرفی مشخص تعیین میگردد مولدهای برق موازی جهت جبران کسری آن وارد سیستم میشوند .
شبکه مصرف و توزیع خاص
در صورتی که توان مصرفی بالا باشد امکان دسته بندی مولدهای برق و موازی نمودن چند مرحله ای با توجه به بار مصرفی وجود دارد . شکل زیر نحوه اتصال 14 دستگاه دیزل ژنراتور جهت تامین 25.4 مگاووات برق مصرفی را نشان میدهد (این نمونه واقعی اجرا شده میباشد )
توزیع بار هوشمند
سیستم کنترل مولدهای برق موازی امکان توزیع برابر و یا دلخواه بار اکتیو و راکتیو مصرفی و یکسان نگهداشتن ساعت کار دیزلها را بصورت هوشمند دارد . ارتباط با انواع شبکه های کنترلی سیستم کنترل مولدهای برق موازی در یک محیط باز امکان تبادل اطلاعات با هر نوع کنترلر ، PLC ، PC ، HMI ،  SCADA و ... را جهت نمایش و ذخیره و ورود اطلاعات و صدور فرامین مورد نظر را دارد . شکل زیر نشاندهنده برخی از این قابلیتها میباشد .

برق خورشیدی

 

 

به‌طور کلی عملکرد سیستم‌ PV در یکی از این دو گروه زیر قرار می‌گیرد:

1. استفاده به‌صورت مجزا (Stand-alone): سیستم به‌طور مستقل از شبکه عمل می‌کند.
2. استفاده به‌صورت متصل به شبکه (grid-connected): سیستم در این حالت به شبکه متصل می شود.

سیستم های Stand-alone در مناطق حومه شهرها استفاده می شود و سیستم های grid-connected در کشورهایی که امکان خرید و فروش برق وجود دارد بسیار کاربرد دارد.

1. سیستم‌های مجزا (off-grid)

سیستم‌های Stand-alone به‌منظور داشتن عملکردی مستقل از شبکه الکتریکی طراحی می‌شوند و به‌طول کلی برای تأمین برق مورد نیاز یک بار AC یا DC خاص طراحی می‌شوند.

سیستم stand-alone ممکن است یا فقط از آرایه‌های PV تأمین شود و یا از باد یا موتور یا از سایر منابع قدرت پشتیبانی کننده.به این سیستم های PV ،هیبرید گفته می‌شود.

از آن‌جا که در سیستم اتصال مستقیم ذخیره‌کننده انرژی (باتری) وجود ندارد، بار تنها در ساعات تابش خورشید می‌تواند کار کند. این سیستم ها تنها برای کاربردهای خاص از جمله فن‌های تهویه هوا، پمپاژ آب و سیستم‌های پمپاژ برای آبگرم‌کن‌های خورشید کاربرد دارد.هماهنگ نمودن امیدانس بار الکتریکی با بیشترین توان خروجی PV ، مساله مهمی در طراحی سیستم های مستقیم است.برای بارهی حساسی همچون برخی پمپ ها از یک مبدل DC/DC که MPPT نامیده می‌شود، بین آرایه و بار استفاده می شود تا به دریافت بیشترین توان خروجی از سلول PV کمک کند.

در بیشتر سیستم‌های مجزا، از باتری برای ذخیره انرژی استفاده می‌شود. دیاگرام زیر بیانگر یک سیستم مجزای معمولی است در آن باتری نیز وجود دارد.

برای بعضی کشورها که شبکه‌های برق در نواحی شهری منحصر می‌شود و بخش روستایی به سرویس‌های اصلی انرژی دستری ندارند، امروزه PV به عنوان بهترین (ارزان‌ترین) وسیله فراهم کردن انرژی مورد توجه قرار گرفته است.

از ماژول‌های PV می‌توان در موارد زیر بهره برد:

• سیستم‌های پمپاژ: برای فراهم کردن آب روستاها، برای آبیاری مزارع و آب آشامیدنی احشام.
• سیستم‌های سرمایشی: به‌طور خاص برای نگهداری واکسن، خون و دیگر موارد جهت برنامه‌های بهداشتی
• روشنایی: برای خانه‌ها و ساختمان‌های عمومی از جمله مدارس، مراکز بهداشتی برای تولید نور و تداوم روشنایی در هنگام تاریکی
• ایستگاه‌های شارژ باتری: برای شارژ باتری‌ها که در چراغ قوه‌ها، رادیوها، تلویزیون‌ها و چراغ‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• سیستم‌های خانگی خورشیدی: جهت فراهم کردن توان مورد نیاز برای روشنایی خانگی و دیگر کاربردهای DC از جمله تلویزیون‌ها، رادیو‌ها و ماشین‌های دوزندگی

مثال‌هایی از کاربرد PV

زراعت	پمپاژ آب، کشاورزی
	حفاظ‌‌های برقی برای احشام و مدیریت محدود
عمومی	پمپاژ آب، سیستم نمک‌زدایی و سیستم های پالایش
	روشنایی برای مدارس و دیگر ساختمان‌های عمومی
خانگی	روشنایی، ایجاد فعالیت‌های درآمدزا و به‌طور کل افزایش استاندارهای زندگی
	تلویزیون، رادیو و دیگر کاربردهای کوچک
	پمپاژ آب
حفاظت از سلامتی	روشنایی ستادها، سالن‌های کار و مقر کارکنان
	تجهیزات دارویی
	خنک‌کننده‌ها برای واکسن‌ها
	ارتباطات (تلفن، رادیو)
	روشنایی حفاظتی
شرکت‌های کوچک	سیستم‌های روشنایی، برای افزایش ساعات تجاری و افزایش تولید
	توان برای تجهیزات کوچک از جمله ماشین‌های دوخت، فریزرها، آسیاب دانه‌ها و شارژ باتری
	روشنایی و رادیو در رستوران‌ها، فروشگاه‌ها و دیگر مراکز

قطعات و تأسیسات

حمل سیستم‌های قدرت فتوولتائیک آسان است و نصب آنها سریع است.این سیستم ها همچنین اگر به آسانی قابل توسعه هستند. سیستم‌های مجزا ممکن است شامل همه قطعات و یا بعضی از آنها باشد. قطعات شامل موارد زیر هستند:

· PV و تجهیزات پشتیبان (یک ماژول یا یک آرایه متشکل از چندین ماژول)

· تجهیزات اصلاح توان (مبدل، کنترلر و تجهیزات حفاظتی)

· ذخیره‌ساز توان (معمولاً باتری است)

· کابل‌ها

· بار (لامپ، پمپ، یخچال، رادیو، تلویزیون)

تجهیزات PV غیرمتحرک هستند و از این رو به نگهداری و حفاظت کمی احتیاج دارند و طول عمر قطعات بالاست. مثلا طول عمر ماژول 20 سال است و تنها نیاز به تمیز کردن و پاک کردن گرد و خاک دارند. اکثریت دیگر قطعات یاد شده جهت حفظ تعادل سیستم کاربرد دارد (BOS) و به ‌طور کل برای حدود 10 سال یا بیشتر سرویس‌پذیر هستند. باتری‌ها که از قطعات ضروری در سیستم‌ها جدا از شبکه به جز پمپاژ آب جهت ذخیره کردن هستند به «لینک ضعیف» معروفند و نیاز دارند هر 5 سال یک بار حدودا تعویض شوند. وجود باتری در سیستم ضرورت دارد و در کل کیفیت اجزا قابل قبول است.

پدیده فتو ولتائیک

مقدمه

پدیده فوتوالکتریک که برای اولین بار توسط آلبرت انیشتین شرح داده شد، بر اساس این پدیده وقتی که یک کوانتوم انرژی نوری یعنی یک فوتون در یک ماده نفوذ می کند، این احتمال وجود دارد که بوسیله الکترون جذب شود و الکترون انتقال پیدامی کند.

اخیراً دانشمندان سلولهای خورشیدی ساخته‌اند، وقتی که امواج الکترو مغناطیسی خورشید بر روی آن می‌تابد، جفت ماده‌ها (الکترون و پوزیترون) یعنی در نوار گاف نیم رسانا به تعداد زیاد تولید می‌شود (تولید زوج). در نتیجه برهمکنشهای فیزیکی بین ذرات صورت می‌گیرد که نهایتاً منجر به یک پیل خورشیدی می‌شود.

مواد سازنده سلولهای خورشیدی

ماده‌ای که سلولهای خورشیدی از آنها ساخته می‌شود سیلیکون و آرسینورگالیم هستند. سلولهایی که از سیلیکون ساخته می‌شوند از لحاظ تئوری بازده ماکزیمم حدود 22 درصد دارند. ولی بازده عملی آن حدود 15 تا 18 درصد است. در صورتی که بازده سلولهایی که از آرسینورگالیم ساخته می‌شود بازده عملی آنها بیشتر از 20 درصد است.

پدیده فوتوالکتریک

دید کلی

بعد از اینکه پلانک فرمول اساسی خود را در مورد تابش جسم سیاه ارائه داد و چنین استدلال نمود که تابش دارای طبیعت کوانتومی‌ است، یعنی تابش الکترومغناطیسی از مجموعه‌ای از کوانتومهای انرژی به نام فوتون تشکیل شده است، تحول شگرفی در علم فیزیک حاصل شد. بطوری که با استفاده از این مفهوم اندرکنشهای مختلف تابش با ماده که نظریه کلاسیک در توجیه آنها ناتوان بود، بطور کامل تشریح گردید. از جمله این اندرکنشها ، اندرکنشی است که به نام فوتوالکتریک معروف است.

اگر یک صفحه فلزی را تحت تابش امواج پر انرژی قرار دهیم، پرتو کاتدی و یا الکترونهای شتابدار از صفحه فلزی منتشر می‌شود. و همچنین اگر بین دو صفحه فلزی اختلاف پتانسیل الکتریکی بسیار زیادی ایجاد کنیم، الکترونهای لایه ظرفیت اتمهای فلز ، انرژی زیادی دریافت می‌کنند و در نتیجه سطح فلز را ترک می‌کنند و به سمت آند پیش می‌روند. در این عمل چون هم نور و الکتریسیته دخالت دارند به این پدیده ، اثر فوتو الکتریک می‌گویند. در واقع تمام مواد (جامد ، مایع و گاز) می‌توانند در شرایط خاصی تحت تأثیر اثر فوتوالکتریک ، پرتو کاتدی از خود گسیل کنند، گاهی به پرتو کاتدی ، فتوالکترون نیز می‌گویند.

اثر فتوالکتریک هر جسمی با گسیل فرکانس مشخصی از موج انجام می‌شود. اگر فرکانس موج برای جسم خاصی کمتر از حد معین باشد، که به آن بسامد قطع می‌گویند، اثری از فتوالکتریک مشاهده نخواهد شد. اما طبق قوانین الکترودینامیک کلاسیک ، موج با برخورد به صفحه فلزی مقداری انرژی به آن منتقل می‌کند و به مرور زمان این انرژی انباشته می‌شود تا اینکه انرژی مورد نیاز برای گسیل الکترون فراهم شود. اما در آزمایشگاه خلاف آنچه که در فیزیک کلاسیک گفته شد، روی می‌دهد، یعنی گسیل موج با فرکانس کمتر از حد معین به فلزی هرگز پرتو کاتدی منتشر نمی‌کند.

تاریخچه

در سال 1887 ، اثر فوتو الکتریک توسط هرتز کشف شد. او در حالی که سرگرم آزمایشهای معروف خود درباره امواج الکترومغناطیسی بود، دریافت که طول جرقه القا شده در مدار ثانویه هنگامی ‌کاهش می‌یابد که دو انتهای شکاف جرقه در برابر نور ماورا بنفش که از جرقه در مدار اولیه می‌آمد، پوشانده شود.

ساختار فوتو الکتریک

یک محفظه شیشه‌ای در نظر بگیرید که در دو انتهای آن ، آند و کاتدی تعبیه شده است و داخل محفظه خلا می‌باشد. اگر بر سطح کاتد ، نوری با فرکانس معین بتابانیم، با احراز شرایط خاص ، فلز کاتد الکترون گسیل می‌کند. اگر آند و کاتد را به یک مدار خارجی وصل بکنیم، الکترون گسیل شده ، جذب آند شده و یک جریان فوتو الکترونی در مدار خارجی برقرار می‌گردد.

مشخصات اثر فوتوالکتریک

• هر فلزی دارای یک فرکانس‌ ویژه است، بطوری که اگر فرکانس نور تابشی کمتر از این مقدار ویژه باشد، هیچ الکترونی از سطح کاتد گسیل نمی‌شود. این فرکانس‌ ویژه را فرکانس‌ آستانه می‌گویند. شایان ذکر است که فرکانس‌ آستانه از فلزی به فلز دیگر ، تغییر می‌کند و هر فلزی دارای فرکانس‌ آستانه مخصوص به خود است. بر اساس نظریه کلاسیک این خصوصیت غیر قابل ‌توجیه بود.
  
  
• بزرگی جریان فوتو الکترونی با شدت نور تابیده بر سطح کاتد مناسب است، بطوری که اگر شدت افزایش یابد، مقدار جریان فتو الکترونی نیز افزایش پیدا می‌کند. این موضوع توسط نظریه کلاسیک قابل توجیه بود.
  
  
• انرژی فوتو الکترونها از شدت نور تابیده بر سطح کاتد مستقل است، ولی با فرکانس نور تابشی بصورت خطی تغییر می‌کند. این خاصیت در نظریه کلاسیک غیرقابل‌توجیه بود.
  
  
• گسیل الکترون از سطح کاتد بصورت آنی صورت می‌گیرد، یعنی بلافاصله بعد از تابش ، الکترون گسیل می‌شود. به عبارت دیگر ، تأخیر زمان بین تابش و گسیل الکترون هرگز مشاهده نشده است، یا لااقل زمانی بیشتر از 10^-9 ثانیه ، حتی با تابش فرودی با شدت بسیار کم نیز مشاهده نشده است.
  
  
• اثر فتو الکتریک توسط الکترونهای تقریبا آزاد صورت می‌گیرد، یعنی الکترونهای لایه‌های داخلی فلز در این اثر دخالت ندارند.

اساس کار فوتو الکتریک

مجموعه‌ای از کوانتومهایی با انرژی hv در نظر گرفت که در آن v فرکانس‌ نور و h ثابت پلانک معروف است. جذب تک کوانتوم بوسیله الکترون ، فرآیندی که ممکن است در زمانی کمتر از 10^-9 ثانیه صورت گیرد، انرژی الکترون را به اندازه hv افزایش می‌دهد. مقداری از این انرژی باید صرف جدا کردن الکترون از فلز شود. از طرف دیگر ، گفتیم که هر فلزی دارای یک فرکانس آستانه است که در فرکانسهای پایینتر از آن فتوالکتریک غیر ممکن است.

بنابراین اگر فرکانس‌ آستانه را با v₀ نشان دهیم، در این صورت کمیت w = hv₀ به عنوان تابع کار فلز تعریف می‌شود. بنابراین شرط ایجاد اثر فوتوالکتریک این است که hv (انرژی نور تابشی بر سطح کاتد) بیشتر یا مساوی w باشد. اگر سرعت الکترون گسیل شده از کاتد را با V نشان دهیم، همواره بین فرکانس‌ نور تابشی ، سرعت فتوالکترونها و تابع کار رابطه زیر برقرار است:

mv²/2 = hv - w

رابطه فوق از قانون بقای انرژی حاصل می‌گردد. این رابطه به فرمول انیشتین نیز معروف است. میلیکان آزمایشهای جامعی انجام داد و صحت فرمول انیشتین را تثبیت نمود. آنچه آزمایشهای میلیکان و پیشینیان ثابت کرد این بود که بعضی اوقات نور نظیر مجموعه‌ای از ذرات رفتار می‌کند و این ذرات می‌توانند بطور انفرادی عمل کنند، طوری که می‌توان به موجودیت یک تک فوتون فکر کرد و به دنبال خواص آن بود. (ماهیت ذره‌ای نور) نتیجه جنبی این آزمایشها حاکی از اطلاعاتی در مورد فلزات بود، آشکار شد که تابع کار W از مرتبه چند الکترون ولت است (1ev=1.6x10^-19j) و این می‌توانست با سایر خواص فلزات هم بسته باشد.

اصول و کاربرد سلول فتوولتائی جهت تولید برق

سلول های فتوولتائی بعنوان واحد دریافت کننده انرژی خورشیدی و تبدیل آن به انرژی الکتریکی دارای اهمیت ویژه ای در تامین انرژی برق از منابع انرژی های تجدیدپذیر می باشد. سلول های فتوولتائی یا خورشیدی در حقیقت بلورهای نیمه هادی سیلیکون و همچنین شکل غیربلوری آن هستند که پردازش شده و عملیاتی روی آنها انجام میگیرد؛ بطوریکه اساس پدیده فتوولتائی جذب فوتون نور، تولید جفت الکترون ـ حفره و جداسازی الکترون ها و حفره های تولید شده به وسیله مبدل الکتریکی در داخل ماده نیمه هادی استوار می شوند پدیده تولید ولتاژ و جریان باین روش اثر فتوولتائی نامیده می شود.

یکی از دانشمندان در حین آزمایش دیویدهای تولیدی در آزمایشگاه خود مشاهده نمود که این دیویدها با قرارگرفتن در معرض نور ولتاژ و جریان قابل ملاحظه ایجاد میکنند. این یافته به توسعه سلول های خورشیدی سیلیکونی کمک کرده باطری خورشیدی تهیه شده از این دیودها دارای بازده خوبی نسبت به سلول های خورشیدی قبلی داشته است. باین ترتیب در سال 1958 برای اولین بار تامین برق اضطراری اولین ماهواره فضایی امریکا از 6 پنل کوچک فتوولتائی سیلیکونی استفاده شد که بیش از 6 سال طول عمر ماهواره و برق فرستنده 5 میلی واتی ماهواره راتامین نمود.

این آغاز ظهور یک صنعت جدید بود. صنعتی که در وهله اول در زمینه صنایع فضایی جهت تامین برق در فضا از سطح میلی وات تا ردیف های با قدرت بیش از 20 کیلو وات مورد استفاده قرارگرفت که امروزه با پیشرفت فناوری آن نیروگاه های فتوولتائیک تا چندین مگاوات هم ساخته شده اند. در روستاها و شهرهای بزرگ بصورت مستقل و متصل به شبکه برق مورد استفاده قرار می گیرند حتی در ساختمان های مسکونی مالکین با نصب این صفحات در پشت بام ها یا روی دیوارها برق موردنیاز خود را از انرژی خورشیدی تامین نموده و در مواقعی که از برق آن استفاده نمی کنند ویا در مواقع پیک مصرف شبکه، دولت برق آنها را باقیمت مناسب می خرد.

همانطور که گفته شد سیلیسیوم یا سیلیکون پایه و اساس صنعت فتوولتائی می باشد، سلول های سیلیکونی که از ماسه ساخته می شوند در طبیعت به وفوریافت می شوند که طی دوره حیات خود می توانند الکتریسیته معادل سوزاندن 500000 تن زغال سنگ تولید نمایند. و تقریباً 20 درصد پوسته زمین را تشکیل می دهند. و بعلت اهمیت آن در بازار الکترونیک اطلاعات موجود درباره خواص الکتریکی، اپتیکی، فیزیکی و شیمیائی این نیمه هادی از هرماده دیگر بیشتر است. صفحات خورشیدی از اتصال یک سری سلول خورشیدی که بصورت سری موازی به هم متصل می شوند شکل می گیرند.

به مجموعه پانل های فتوولتائیک یک ارایه خورشیدی گفته می شود که انواع مختلف و بصورت تک کریستال ـ چند کریستال ـ بی شکل مورداستفاده قرار می گیرند. بازده تبدیل انرژی نورانی به الکتریکی آنها حدود 17 تا 18 درصد است که با فناوری های نوین راندمان آنها خیلی بالاتر رفته است. این پانل ها بصورت صفحات پلاستیکی فیلم نازک ساخته می شوند که غیر از پشت بام و روی دیوار در روی شیشه ساختمان ها نیز نصب میگردند که از برق آنها نیز می توان استفاده نمود.

سلول های فتوولتائی فقط در صورتیکه در معرض نور قرار گیرند انرژی الکتریکی تولید می کنند. به همین سبب در هنگام شب و روز های ابری که شدت تابش نور ناچیز است از باطری استفاده می شود که باطری ها در زمانیکه شدت تابش مناسب است توسط صفحات خورشیدی شارژ می شوند. در چندین پارک در تهران مانند پارک پردیسان ـ پارک گلبرگ در نارمک و در برخی مناطق شهر  این چراغ های خورشیدی نصب گردیده اند و در شب ها روشنائی این پارک ها از این چراغ های خورشیدی تامین می گردد و شهرداری تهران فعالیت خوبی را  در کاربرد انرژی خورشیدی آغاز کرده حتی برق برخی چراغ ها معابر و چراغ های راهنمائی را از این انرژی پاک تامین نموده است. حتی در پارک پلیس در مسجد و اماکن بهداشتی در این پارک آبگرمکن خورشیدی نصب نموده است. امیدواریم در این پارک های بزرگ سرپناه های خورشیدی هم که در مواقع وقوع زلزله مورد استفاده قرار گیرد ساخته شوند.

افزایش روزافزون کارائی سیستم های فتوولتائی سبب شده است که برای مناطقی که از شبکه سراسری دور هستند استفاده از این سیستم ها در ارجحیت قرار گیرند. هم اکنون در امریکا بزرگترین نیروگاه فتوولتائی با ظرفیت 2/5 مگا وات پیک کار میکند و در نظر است تا 10 سال آینده حدود 1000 مگاوات پیک برای استفاده در منازل و صنایع نصب گردند.

موارد کاربرد سیستم های برق خورشیدی ( فتوولتائی)

1- برای مصارف برق خانگی شهری و روستائی
2- آبیاری و پمپاژ ـ مصارف مختلف کشاورزی
3- شارژ باطری _ کنترل از راه دور ـ چراغ های راهنمائی سیستم های اخطار و اعلام خطر ـ ماشین های حساب
4- ایستگاه های اندازه گیری متحرک ـ هواشناسی ـ اندازه گیری پارامترهای آب ـ تلفن های جاده ای بین شهری
5- روشنایی معادن ـ تونل ها ـ ایستگاههای سیار پزشکی ـ یخچال های نگهداری دارو در نقاط دوردست

 

+ نوشته شده در  یکشنبه چهاردهم شهریور 1389ساعت   توسط   |  آرشیو نظرات

---

برق خورشیدی

برق خورشیدی (فتوولتائیک)
بی تردید یکی از مهمترین فعالیتهای کشورهای پیشرفته در کاهش مصرف انرژیهای ناپاک،گسترش تکنولوژیهایی است که از منابع تجدیدپذیر و نامحدود انرژی استفاده می کنند. این موضوع تاثیر فراوانی را هم بر اقتصاد و هم بر محیط زیست در پی خواهد داشت. بدین معنی که با استفاده از منابع تجدید پذیر انرژی از پایان منابع فسیلی سوخت جلوگیری شده و مضرات زیست محیطی آنها نیز ایجاد نخواهد شد.تا زمانیکه از منابع انرژی تجدیدپذیر استفاده شود،سیستمهای فتوولتائیک یکی از بهترین راههای تولید انرژی از خورشید خواهند بود.
ماده اوليه به كار رفته در سيستم هاي برق خورشیدی (فتوولتاييك)، سيليكون است. زمانيكه صفحه هاي سيليكون در معرض تابش نور خورشيد قرار مي گيرند، جريان الكتريكي مستقيم DC در آنها توليد مي شود. پانلهاي فتوولتاييك نسبت به تابش هاي مستقيم و پراكنده عكس العمل نشان مي دهند. اما مقدار خروجي انرژي الکتريکي با افزايش مقدار تابش نور يا پرتو افكني بيشتر، افزايش مي يابد.
اجزای سیستمهای فتوولتائیک (برق خورشیدی)
1- سلولهای فتوولتائیک(مولد برق خورشیدی)
این سلولها مربعهای نازک، دیسک ها یا فیلمهایی از جنس نیمه هادی هستند که ولتاژ و جریان کافی را در زمان قرار گرفتن در معرض تابش نور خورشید، تولید می کنند.
2- کنترل کننده شارژ
تجهیزاتی هستند که ولتاژ باتریها را تنظیم و کنترل می کنند و از آسیبهای احتمالی وارد بر باتریها جلوگیری می کنند.
3- ذخیره کننده باتری خورشیدی
وسیله ایست که انرژی الکتریکی تولیدیDC را در خود ذخیره می کند.
بخاطر وجود تغيير در ميزان شدت تابش پرتوهاي خورشيدي در طول روز و در فصول مختلف، يك باطري به منظور ذخيره كردن انرژي الكتريكي توليدي توسط آرايه‌هاي فتوولتائيك و به عنوان يك عامل واسط بين آرايه‌هاي خورشيدي و مصرف كننده انرژي الكتريكي براي بهره‌وري بيشتر مورد نياز مي‌باشد.
4- مبدل (اينورتر)
وسیله ایست که جریان DC را به جریان AC برای مصرف،تبدیل می کند.

انواع سیستمهای فتوولتائیک
1- سیستمهای فتوولتائیک ساخته شده با باتری شارژی
فانوسهای خورشیدی و شارژرهای فتوولتائیک مورد استفاده در باتریهای رادیو، ازاین نمونه بوده و بازار فروش مناسبی دارند. در این سیستم همه اجزاء یکپارچه شده و بجای باتریهای یکبار مصرف، از باتریهای قابل شارژ استفاده می شود.

2- سیستمهای استفاده در روز
ساده ترین و ارزانترین سیستمهای فتوولتائیک برای استفاده در روز طراحی شده اند. این سیستمها معمولا شامل مدولهایی می شوند که ابزار ذخیره سازی ندارند و مستقیما با تابش خورشید، الکتریسیته تولید می کنند. برخی فن ها، دمنده ها یا پره های توزیع انرژی حرارتی در سیستم های گرمایش آب، و نیز وسیله های استفاده کننده، از انرژی خورشیدی چون ماشینهای حساب و ساعتهای مچی از این دسته اند.

3- سیستم جریان مستقیم (DC ) با باتری ذخیره خورشیدی
برای استفاده از سیستمهای فتوولتائیک در شب یا مواقع ابری، از سیستمهای مجهز به باتری ذخیره استفاده می شود. اجزای اصلی این سیستم یک مدول فتوولتائیکPV) )،کنترل کننده های شارژ، باتریهای ذخیره و سایر وسایل است.
سیستمهای با باتری ذخیره می توانند شامل وسایل کوچکی مانند چراغ قوه با یک باتری تا ابزار آلات بزرگ با تعداد زیادی باتری صنعتی باشند.
نکته مهم در مورد باتریهای شارژی آنست که باید بمنظور دوام بیشتر، بطور کامل تخلیه شوند و سپس کاملا شارژ گردند. اندازه و شکل منبع باتری باید متناسب با عملکرد ولتاژ سیستم، مقدار استفاده در شب، شرایط آب و هوایی محل و ... طراحی گردند. در برخی از این سیستمها یک کنترل کننده شارژ، طراحی شده است که از شارژ بیش از حد باتریها یا تخلیه غیرعادی آنها با قطع اتصال مدول از منبع باتری، جلوگیری می کند و این موضوع در حفظ کیفیت و دوام باتری موثر است.

4- سیستم های خورشیدی جریان مستقیم تغذیه کننده جریان متناوب
مدولهای فتوولتائیک در اثر تابش آفتاب انرژی الکتریکی DC را تولید می کنند. اما اکثر لوازم الکتریکی به انرژی AC نیازمندند. لذا سیستمهای فتوولتائیک باید مبدلی را جهت تبدیل جریان DC به AC داشته باشند، این مبدلها انعطاف پذیری سیستم را افزایش داده و تسهیلاتی را ایجاد می کنند. اما افزایش هزینه را نیز در پی دارند.

5- سیستمهای برق خورشیدی متصل به شبکه شهری
این سیستمها به باتری ذخیره نیازی ندارند. چون خود شبکه برق، عمل ذخیره سازی انرژی را انجام می دهد. انرژی اضافی تولید شده را مالک سیستم به شبکه شهری می فروشد و درصورت نیاز از شبکه شهری دریافت می کند. بر این اساس شرایطی باید فراهم شود تا خرید و فروش انرژی بین مالک و شبکه شهری امکانپذیر باشد. بدین منظور برخی از کمپانی های شبکه برق شهری کنتورهایی را به مشتریان خود می دهند که مقدار خرید و فروش الکتریسیته را معین می کند.

مزایای تکنولوژی فتوولتائیک (تولید برق خورشیدی)
دوام:
تکنولوژی بکار رفته در ساخت مدولهای فتوولتائیک از مصالح بادوامی است. در گذشته دوام سیستمها را حدود 10 سال در نظر می گرفتند اما با پیشرفتهای انجام شده، متوسط عمر مفید این سیستمها به 25 سال رسیده است.
هزینه های پایین حفظ و نگهداری:
در سیستم منابع تجدیدناپذیر، هزینه های حمل و نقل مواد و نیروی کار بسیار بالا است. اما درسیستمهای فتوولتائیک چنین هزینه هایی در چرخه تولید وجود ندارد. زیرا سیستم به بازرسی های دوره ای و نگهداری با هزینه اندک نیاز دارد.
عدم نیاز به مواد سوختی:
در سیستمهای فتوولتائیک نیازی به منابع سوختی فسیلی و ... نمی باشد. بنابراین مضرات زیست محیطی ناشی از این منابع و هزینه های حمل و نقل و انبارداری آنها حذف می شود.
کاهش آلودگی صوتی:
سیستمهای فتوولتائیک بدون حرکت و کاملا بی صدا بوده و آلودگی صوتی ندارد.
قابلیت نصب و راه اندازی سیستمهای فتوولتائیک در ظرفیتهای گوناگون:
با توجه به مدولهای پیش ساخته در این سیستمها می توان الکتریسیته را در مقیاسهای مختلف تولید کرد.چنانچه با سیستمهای فتوولتائیک می توان از چند میلی وات تا چندین مگاوات انرژی بدست آورد. اگر این سیستم را بصورت مدولهای کوچک و منفرد استفاده کنیم، برای نیازهای بسیار ناچیز و اگر در مزرعه ای مجموعه ای از آرایشهای گسترده فتوولتائیک را بکار بریم، نیروگاه خورشیدی عظیم را ایجاد کرده ایم.
عدم وابستگی به شبکه برق شهری:
در مواقعی که انتقال برق شهری امکانپذیر نباشد، می توان از این سیستم ها بهره گیری کرد زیرا بصورت مستقل الکتریسیته تولید کرده و نیازی به نگهداری فراوان ندارند. پس در مناطق دورافتاده و صعب العبور، استفاده از این سیستمها گزینه مناسبی خواهد بود.
دوام اجزاء فتوولتائیک:
مدت کارکرد مدولهای خورشیدی،در سالهای گذشته بطور متوسط 10 سال در نظر گرفته می شده لیکن با پیشرفتهای فنی میانگین زمان کارکرد مدولها به 25 سال رسیده است. بسیاری از اجزاء و مواد اولیه این مدولها قابل بازیافت و استفاده اند. مثلا شیشه ها، جعبه های پلاستیکی و کلافهای فلزی نصب و ... قابل استفاده مجدداند. اما بازیافت برخی از اجزا چون نیمه هادیها و ... امکانپذیر نیست.

سیستمهای سرمایش خورشیدی

گرمايش و سرمايش ساختمانها با استفاده از انرژي خورشيد، ايده تازه‌اي بود که در سالهاي ۱۹۳۰ مطرح شد و در کمتر از يک دهه به پيشرفتهاي قابل توجهي رسيد. در زمينه گرمايش با استفاده از انواع گرمكن هاي خورشيدي مي توان از آب و يا هوا به عنوان سيال ناقل انرژي استفاده كرد. همچنين با افزودن سيستم خورشيدي به سيستم تبريد جذبي علاوه بر آب گرم مصرفي و گرمايش از اين سيستم‌ها در فصول گرما براي سرمايش ساختمان نيز استفاده ميگردد.
بيلان ساليانه مصرف انرژي كشور نشان دهنده آن است كه بيشينه ميزان مصرف انرژي در ماه هاي گرم سال اتفاق مي افتد؛ علت اصلي چنين افزايشي، انرژي بري بالاي دستگاه هاي سرمايش مي باشد؛ با كمي دقت اين نكته نمايان مي شود كه در اين فصول در كنار چنين افزايش مصرفي، انرژي تابشي خورشيد با قابليت كاردهي بالا در دسترس مي باشد به نظر مي رسد كه جايگزيني منابع عظيم انرژي خورشيدي در دسترس در اين فصول راهكار مناسبي براي كاهش ميزان بيشينه مصرف انرژي مي­باشد.
در اين راستا و با هدف استفاده از انرژي خورشيدي در سيستم های سرمايش، شرکت سولار بام اقدام به ارائه مقالات علمی و راهکارهای متعددی نموده است.
به منظور تولید سرمایش، استفاده از سیکل های تبرید جذبی و تراکمی مرسوم می باشد. مطابق تحقیقات بعمل آمده، استفاده از سيستم سرمايش جذبي با سيكل هاي بازيافت بسيار مقرون به صرفه مي باشد و در مقابل در صورتي كه غير از سيكل هاي بازيافت از اين سيستم استفاده شود ميزان انرژي بيشتري نسبت به سيستم تراكمي مصرف خواهد شد. البته لازم به يادآوري است كه استفاده از سيستم سرمايش جذبي به جاي سيستم تراكمي تنها از ديدگاه مصرف انرژي مورد بررسي قرار نمي گيرد بلكه از لحاظ ميزان آلاينده هاي زيست محيطي در مقايسه با سيستم سرمايش تراكمي آلودگي كمتري به محيط زيست تحميل مي نمايد.
 اما تامین انرژي حرارتي مورد نياز يك سيستم سرمايش جذبي بوسيله دو منبع خورشيدي و فسيلي به صورت موازي راهکار مناسبی است که باتوجه به شرایط آب وهوایی و شدت تابش بالای خورشید در تابستان، پیشنهاد می گردد.
در این حالت ديگ آب داغ موظف به تأمين انرژي مورد نياز چيلر در ساعاتي كه انرژي خورشيد مستقيماََََ جوابگوي نياز سيستم نیست، می باشد.

كلكتور تخت خورشيدي:

به صورت كلي يك كلكتور خورشيدي يك مبدل حرارتي است كه انرژي خورشيد را به گرما تبديل مي­كند، در مبدل هاي معمولي انتقال انرژي از طريق يك سيال به سيال ديگر صورت مي گيرد ولي در كلكتورهاي خورشيدي انتقال انرژي از طريق تشعشع به سيال انتقال مي يابد.
كلكتورهاي تخت قابليت توليد دمايي تا حدودC 100ْ را دارا بوده كه با دريافت تابش هاي مستقيم و پخش شده خورشيدي به اين دما دست مي يابد. عموما‍ٌ براي اين نوع كلكتورها مكانيزم رديابي در نظر گرفته نمي شود و با تنظيم در جهت مناسب به صورت دايمي نصب مي گردند. كلكتورهاي تخت عموماٌ شامل يك يا چند لايه محافظ با فاصله هوايي مابين و يك قالب اصلي و يك جذب كننده مي­باشند.
نماي كلي سيستم در شكل زیر نمايش داده شده است.

شکل 1 : شماتیک سیستم سرمایش خورشیدی

 

در بارهاي سرمايي پايين (كمتر از 100 تن تبريد) استفاده از سيستمهاي سرمايش خورشيدي مقرون به صرفه تر به نظر ميرسد، در اين سيستم ها با توجه به نياز كمتر چيلر جذبي به انرژي گرمايي تعداد كلكتورها و سطح آن به طبع كاهش پيدا مي كند.
با توجه به اينكه چيلر هاي ابزورپشن در دماهاي پايين تري كار مي كنند (حدود 60-90 درجه سانتي گراد) براي سرمايش خورشيدي مناسب تر به نظر مي رسند.

در زیر یک نمونه شماتیک از سیستم چیلر جذبی تجمیع شده با سیستم خورشیدی (سرمایش خورشیدی) آورده شده است:

 

1و2و3        محلول رقيق ورودي به مولد
4و5و6        محلول غليظ خروجي از مولد
7               بخار مبرد
8و9            مايع مبرد
10             بخار مبرد
11و12        آب داغ ورودي و خروجي از مولد
13و14        آب خنك كننده ورودي و خروجي از جذب كننده
15و16        آب خنك كننده ورودي و خروجي از چگالنده
17و18        آب سرد ورودي و خروجي از تبخير كننده
19و20        آب داغ ورودي و خروجي از كلكتور خورشيدي
21و22        آب داغ ورودي و خروجي از منبع حرارتي اضطراري

 

+ نوشته شده در  جمعه چهاردهم دی 1386ساعت   توسط   |  آرشیو نظرات

---

برق خورشیدی

 

پدر برق ایران

پدر برق ایران
    به او پدر برق ایران می گویند...

قبل از آمدن برق به ایران، روشنایی خیابان‌ها و کوچه‌ها، یکی از مشکلات دولت وقت بود. بنابراین برای اولین بار در ایران کارخانه‌ای دایر شد که روشنایی خیابان ناصریه و خیابان دراندرون (باب همایون فعلی) را با استفاده از گاز کاربیت تامین می‌کرد. البته این روشنایی، مختص خیابان‌هایی بود که به دربار منتهی می‌شد و با اولین سفر ناصرالدین شاه به فرنگ، روشنایی به ایران آمد و خیابان‌های شهر را برای مدت کوتاهی روشن کرد اما پس از چند روز توسط اهالی قطع و خراب و روشنایی آن منحصر به اندرون دربار شد.

در زمان مظفرالدین‌شاه، محمدحسین امین‌الضرب، اولین دستگاه تولید برق را از روسیه خریداری کرد و به این ترتیب برق به طور رسمی وارد ایران شد و جای گاز را گرفت.
محمدحسین امین‌الضرب، فرزند محمدحسن اصفهانی و ماه بیگم‌خانم (دختر محمدحسین صراف اصفهانی) در سال 1289 قمری در تهران متولد شد. زبان فارسی، عربی و فرانسوی را نزد معلمان خصوصی فرا گرفت. او در تهران، برای مدتی نزد سیدجمال‌الدین اسدآبادی زندگی می‌کرد و زبان عربی را به طور کامل از وی آموخت. پدرش از آنجایی که تاجر چیره‌دستی بود و فنون ضرب سکه را نیز در فرنگ آموخته بود، به عنوان مسئول ضرابخانه شاهنشاهی در زمان ناصرالدین شاه منصوب شد اما مرگ ناصرالدین شاه برای او، بسیار ناگوار بود. چون در این زمان به خاطر تقلبی که در ضرب سکه کرده بود، به دستور مظفرالدین شاه دستگیر شد و به زندان افتاد. در این زمان محمدحسین امین‌الضرب در راه بازگشت از سفر فرنگ در سبزوار بود که خبر به زندان افتادن پدرش را به او رساندند. او بلافاصله به راه افتاد و خود را به تهران رساند و فعالیت‌های زیادی برای آزادی پدرش انجام داد. او به (صنیع‌الدوله) داماد مظفرالدین شاه مراجعه کرد و با پرداخت جریمه و مبلغ چهل هزار تومان در آن زمان! به خود صنیع‌الدوله، موجبات آزادی پدر را فراهم کرد. پدرش پس از آزادی، از سمت سرپرستی ضرابخانه شاهنشاهی عزل و خود صنیع‌الدوله عهده‌دار این مسئولیت شد.
    
تجارت از 16 سالگی
محمدحسین امین‌الضرب، 16 سال بیشتر نداشت که در حیات منزل پدرش دست به فعالیت‌های تجاری و اقتصادی زد. او به ادامه راه پدرش در تولید و ضرب سکه پرداخت و تا 19 سالگی کل این کار را در دست گرفت.
محمدحسین امین‌الضرب مانند پدر یکی از تجار معروف زمان خود بود و علاقه زیادی به سفر، به خصوص برای تجارت داشت و به هر جا که سفر می‌کرد، توشه‌ای از تجارت اقتصادی را از آن کشور با خود به ارمغان می‌آورد. به همین خاطر، از جانب دربار و مظفرالدین شاه، بسیار مورد عنایت قرار گرفت همچنین مقارن با انقلاب مشروطه نیز تجار تهران او را به عنوان نماینده مجلس برگزیدند و پس از تشکیل مجلس نیز، نمایندگان او را به عنوان نایب رییس مجلس انتخاب کردند.
او در معاملات تجاری به سرعت پیشرفت می‌کرد تا جایی که حتی پیشنهاد تاسیس بانک ملی را به مظفرالدین شاه داد.
    
رقابت صنعتیاو همچنین با وارد کردن ماشین‌های ابریشم‌کشی از فرانسه به ایران برای کارخانه ابریشم، پا به رقابت صنعتی گذاشت اما در صنعت ابریشم، زیاد موفق نبود، چون در همان آغاز کار، نوعی انگل به مزارع شمال حمله کرد و محصولات آنجا را از بین برد و این امر، خسارات زیادی به صنعت ابریشم ایران وارد کرد. همچنین در صنعت ریلی و تاسیس راه‌آهن ایران نیز، فعالیت‌های زیادی از او به چشم می‌خورد.
اما یکی از مهم‌ترین و زیباترین فعالیت‌های اقتصادی - صنعتی محمدحسین امین‌الضرب، آوردن کارخانه برق از روسیه به ایران بود.
خرید کارخانه برق توسط امین‌الضرب به این صورت اتفاق افتاد که در سال 1284 خورشیدی، او با مظفرالدین شاه که برای سفر سوم، عازم روسیه شده بود، همراه بود، روزی که در خیابان قدم می‌زد، چشمش به کارخانه برق می‌افتد که در حال کار کردن بود و متوجه می‌شود که روشنایی شب توسط این کارخانه تامین می‌شود.
او که تا آن زمان، چنین چیزی را ندیده بود شروع به تماشای آن می‌کند. چون مدت طولانی جلوی کارخانه ایستاده بود، نگهبان در ورودی کارخانه برای جویا شدن از موضوع، بیرون آمده و به او می‌گوید: مگر خیال خریدش را داری؟
امین‌الضرب پاسخ می‌دهد: اگر ارزان بدهند، می‌خرم.
در همین میان صاحب کارخانه رسیده و از جریان باخبر می‌شود و چون امین‌الضرب را با وضع لباسی نامناسب می‌بیند، برای تمسخر به او می‌گوید: قیمتش پانصدهزار تومان است.
امین‌الضرب نیز از او می‌خواهد تا قولنامه‌اش را بنویسد و پولش را هم حواله یکی از تجار معتبر آنجا می‌کند و به این صورت کارخانه را تصاحب می‌کند و با این احوال برای اولین بار برق توسط حاج‌حسین آقا امین‌الضرب اصفهانی، وارد ایران می‌شود. هنوز مدت زیادی از بازگشت امین‌الضرب و مظفرالدین شاه از روسیه به ایران نگذشته بود که کارخانه برق حاج امین‌الضرب در ایران ساخته شد و به راه افتاد و خیابان‌های لاله‌زار، سعدی، شاه‌آباد و چراغ برق را روشن کرد. مردم زیادی برای تماشای روشنایی به این خیابان‌ها آمده بودند اما در بین آنها عده‌ای معتقد بودند که این روشنایی قسمتی از (قدرت شیطان) است. بنابراین شروع به قطع سیم‌ها و شکستن لامپ‌ها کردند و اندک رغبتی برای استفاده از آن نشان نمی‌دادند.
همچنین اکثر رجال و وزرا به برق حاج امین‌الضرب، روی خوش نشان ندادند و معتقد بودند که به صنعت فرنگ نمی‌توان اعتماد کرد و احتمال این را می‌دادند که ناگهان خاموش شود به همین خاطر تا مدت‌ها نیز از چراغ‌های زنبوری خود برای روشنایی شب استفاده می‌کردند. 
پس از چندی، امین‌الضرب با شیوه‌ای زیبا، شروع به مبارزه این عقاید کرد.
او به مناسبت جشن میلاد امام زمان(عج) تمام خیابان‌های امیریه را مزین به لامپ‌های رنگارنگ کرد و با این کار، مردم را بار دیگر شگفت‌زده کرد و این آغاز تغییر عقیده مردم و رجال و وزرا بود.
از این پس آنها این ابتکار امین‌الضرب را به خانه‌های خود بردند و به تدریج برق، جای چراغ‌های زنبوری و وسایل روشنایی اولیه را گرفت.
کارخانه برق از عصر، شروع به کار می‌کرد تا آخر شب. البته این صنعت نیز مانند سایر صنایع وارداتی به ایران، ابتدا مختص دربار، رجال و سرمایه‌داران بود ولی کم‌کم به صورت عمومی درآمد و خانه‌ها و خیابان‌ها را روشن کرد.
این کارخانه در زمان خود، تبدیل به کارخانه‌ای معتبر شد. موتور این کارخانه، به وسیله نفت کار می‌کرد و برق 110 ولت، تولید می‌کرد.
موتور تک سیلندری داشت که برای خنک کردن آن، آب در اطرافش گردش داشت. این کارخانه، فاقد دستگاه تقویتی بود که برق را به طور یکنواخت و یکسان توزیع و تنظیم کند، بنابراین برق اطراف کارخانه، تا حدی قوی بود که با چشم نمی‌شد به آن خیره شد ولی هرچه به فاصله آن از کارخانه اضافه می‌شد، نور آن نیز ضعیف‌تر می‌شد.
    
رقابت بر سر تصاحب برقدر آن زمان رقابت شدیدی بین مردم، برای استفاده از برق شکل گرفت. تا جایی که مردم بیماری سل و ارتباط آن با دود چراغ‌های نفتی و روغن‌سوز را بهانه‌ای برای بردن برق به خانه‌های خود قرار می‌دادند. مصارف اولیه برق تنها به چند ساعت از شب محدود می‌شد.
مولدهای اولیه نیز با هیزم، زغال‌سنگ و چوب کار می‌کردند ولی بعدها جای خود را به مولدهای دیزلی دادند.
به دنبال وارد شدن برق به ایران و جا افتادن این صنعت بین مردم، در سال 1284، اداره‌ای در شهرداری تهران به نام (اداره روشنایی معابر) تاسیس شد. این اداره بعدها به (بنگاه برق) تغییرنام داد ولی همچنان زیرنظر شهرداری بود.
پس از این‌که برق به طور کامل در میان مردم جا افتاد و عقیده‌های کهنه، جای خود را به رضایت از نور داد، بنگاه برق، فردی را به عنوان مامور دریافت پول مصرف برق براساس تعداد لامپ‌ها قرار داد که به او (تحصیلدار) می‌گفتند. تحصیلدار، بدون آن که کنتور و یا چیزی شبیه آن در کار باشد، هر شب آمده و براساس تعداد لامپ‌ها از صاحبان آنها پول می‌گرفت. در آن زمان لامپ‌هایی که معمول بود، لامپ‌های چهل واتی، لامپ‌های 75 واتی و لامپ‌های صدواتی بود. البته در آن زمان به واحد (وات)، (شمع) می‌گفتند.
قیمت مصرف لامپ‌های چهل شمعی چهار شاهی و مصرف لامپ‌های 75 شمعی و صد شمعی به ترتیب هفت شاهی و ده شاهی بود. بعضی کسبه، برای پرداختن نکردن این مبلغ، ترفندهایی به کار می‌بردند.
اول شب لامپ کم‌وات زده و پس از رفتن تحصیلدار، لامپ پروات می‌بستند، یا این‌که ابتدا یکی، دو لامپ وصل می‌کردند و پس از رفتن تحصیلدار، سه، چهار لامپ دیگر اضافه می‌کردند. عده‌ای نیز دکان و مغازه خود را هنگام آمدن تحصیلدار می‌بستند و پس از رفتن او، دوباره آن را باز می‌کردند و به این طریق از پرداخت مبلغ مصرف لامپ، شانه خالی می‌کردند.
    

محمدحسین امین‌الضرب در 25 آذرماه 1311 شمسی در سن 62 سالگی در اثر بیماری آسم درگذشت. پس از فوت امین‌الضرب بنا به وصیتش، او را در شهر مقدس نجف به خاک سپردند.فرزندانش عبارتند از حسن، محسن، دکتر یحیی و دکتر اصغر مهدوی...

بازار ups

  با گسترش روز افزون سیستم‌های کامپیوتری در صنایع مختلف بحث حفاظت از سخت افزار و دیتای این سیستم‌ها یکی از بزرگ‌ترین مشکلات موجود برای کاربران است. طبق بررسی‌های به عمل آمده درکشورهای توسعه یافته در شرایط مطلوب روزانه 128 نوسان مضر در شبکه برق رسانی به وجود می آید که در کشور ما علاوه بر نوسانات، قطع برق نیز وجود دارد.
  متاسفانه یکی از مشکلات اساسی در جوامع در حال توسعه عدم اطلاع رسانی صحیح توسط ارگان‌های ذیرربط در این زمینه است. بسیاری از کاربران ضرورت استفاده از UPS را هنگام قطع برق می‌دانند در صورتی که بسیاری از آسیب‌هایی که در اثر اختلال در شبکه برق‌رسانی به وجود می‌آید در زمان وصل برق است که به علت تغییرات ولتاژ ناخواسته در اثر راه اندازی یا از کار افتادن سوییچ های پر قدرت و تغییر مصرف رخ می‌دهد.
  مشکلات موجود در برق شهر به صورت‌های مختلفی مانند نوسانات شدید لحظه‌ای، اضافه ولتاژ ناگهانی، افت ولتاژ ناگهانی، کاهش طولانی ولتاژ، افزایش طولانی ولتاژ، هارمونیک‌ها و نویز الکتریکی، نوسانات فرکانسی، قطع برق شهر، ناپایداری های سوئیچینگ تولید می شوند.

نوسانات شدید لحظه ای (SPIKE)ولتاژهای سریع، گذرا و لحظه ای، با طول زمانی کوتاه که به صورت ناگهانی و چندین برابر ولتاژ نامی شبکه به شکل موج اصلی برق اضافه می شوند. این ولتاژها می‌توانند به هر دو سیکل مثبت و منفی اضافه شده و به تجهیزات خسارت وارد کرده یا آن‌ها را از بین ببرند.
SPIKE ها توسط ترموستات‌ها یا سایر تجهیزات که جریان الکتریکی زیاد را سوئیچ می‌کنند یا توسط بارهایی که به وسیله شرکت‌های برق سوئیچ می‌شوند ایجاد می‌شوند. عوامل طبیعی مانند صاعقه‌‌‌هایی که به صورت موضعی به زمین برخورد می‌کنند از اصلی‌ترین و قابل توجه ترین عوامل تولید این نوسانات هستند به ویژه زمانی که به کابل‌های ارتباطی برق القا شوند که معمولا در UPS ها مدارهای محافظتی جهت حذف یا کاهش آن قرار داده می‌شود.