دوربین هوشمند چگونه ضبط 24/7 را بدون نیاز به شارژ مکرر پشتیبانی می‌کند؟

طراحی سخت‌افزاری کارآمد از نظر مصرف انرژی در دوربین‌های هوشمند برای عملکرد مداوم

اجزای کم‌مصرف و نقش آنها در حفظ ضبط 24/7

امروزه دوربین‌های هوشمند بسیار مدت طولانی‌ای کار می‌کنند، بخاطر مدیریت هوشمند توان در سطح تراشه. آن‌ها اغلب از پردازنده‌های ARM مانند Cortex-A53 همراه با تنظیمات ولتاژ استفاده می‌کنند که در زمانی که ضبط فعالیتی انجام نمی‌شود، مصرف برق را کاهش می‌دهند، که این امر گاهی اوقات منجر به صرفه‌جویی حدود 60 درصدی در انرژی نسبت به طراحی‌های قدیمی‌تر دوربین می‌شود. آخرین مدل‌ها دارای سنسورهای مخصوص دید در شب از شرکت‌هایی مانند سونی هستند که حتی در شرایط کم‌نور نیز به خوبی کار می‌کنند و تنها به حدود 5 تا 10 لوکس نور نیاز دارند. این دوربین‌ها همچنین نرخ فریم خود را بر اساس تشخیص حرکت تنظیم می‌کنند، در حالت عدم فعالیت به یک فریم در ثانیه کاهش می‌یابد و در زمان وقوع یک رویداد به 30 فریم در ثانیه افزایش پیدا می‌کند. بخاطر این ویژگی‌های هوشمند مصرف انرژی، یک باتری استاندارد 5200 میلی‌آمپری اکنون می‌تواند طبق تست‌های واقعی حدود 14 روز دوام بیاورد، که این یعنی چهار برابر طولانی‌تر از نسخه‌های قبلی قبل از اعمال این بهبودها.

فرمت کدگذاری ویدئوی پیشرفته (H.265) برای کاهش مصرف پهنای باند و انرژی

قالب HEVC یا H.265 در مقایسه با استانداردهای قدیمی‌تر H.264 به میزان قابل توجهی، تقریباً ۴۲ درصد، نیاز به پهنای باند را کاهش می‌دهد، در حالی که همچنان وضوح ۴K بالا را حفظ می‌کند. از نظر راه‌حل‌های سخت‌افزاری، دستگاه‌های خانواده Rockchip RV1106 که در سال ۲۰۲۳ منتشر شده‌اند، قابلیت‌های کدگذاری شتاب‌دهنده دارند. این بدین معنی است که پردازنده نیازی ندارد آنقدر زیاد کار کند و بار کاری آن تقریباً ۳۵ درصد کاهش می‌یابد. در نتیجه، این سیستم‌ها حتی در طول شب‌های طولانی نظارت، بدون اینکه داغ کنند، عمل می‌کنند و معمولاً تولید گرمایش کمتر از ۱.۸ وات را تجربه می‌کنند. ویژگی هوشمندانه دیگری که باید به آن اشاره کرد، کدگذاری منطقه مورد علاقه است. با تمرکز قدرت پردازشی بر روی مناطق خاص درون جریان ویدئویی که اهمیت بیشتری دارند، تولیدکنندگان می‌توانند از هدر رفتن منابع جلوگیری کنند و انرژی را بدون قربانی کردن جزئیات مهم در ضبط‌ها، ذخیره کنند.

مطالعه موردی: یکپارچه‌سازی برق محلی برای نظارت بدون وقفه

مدل هیبریدی سیمی/بی‌سیم یک تولیدکننده برجسته، 98٪ آپتایم را در دماهای بسیار سرد و گرم (-30 درجه سانتی‌گراد تا 50 درجه سانتی‌گراد) با استفاده از سه منبع تغذیه اضافی حفظ می‌کند:

• اصلی : اتصال مستقیم USB-C PD 18W
• ثانویه : باتری پشتیبان 6700mAh (مدت کارکرد 50 ساعت)
• ثالث : ورودی خورشیدی از طریق پنل 5V/2A با شارژ MPPT

مسیریابی هوشمند برق، انتقال بی‌درنگ را در صورت قطعی برق فراهم می‌کند و عملیات 24/7 را حتی در طول قطعی برق 72 ساعته حفظ می‌کند. در مناطق غنی از نور خورشید مانند آریزونا، یکپارچه‌سازی انرژی خورشیدی به میزان 83٪ به شبکه برق وابستگی را کاهش داده است (گزارش انرژی آریزونا 2024)، که نشان‌دهنده قابلیت اطمینان بلندمدت بدون قربانی کردن عملکرد است.

استراتژی‌های بهینه‌سازی باتری برای دوربین‌های هوشمند بی‌سیم

فاصله‌های ضبط تطبیقی برای افزایش عمر باتری

دوربین‌های بی‌سیم هوشمند در واقع عمر باتری بیشتری دارند، زیرا با توجه به اتفاقات اطرافشان، حالت‌های ضبط مختلفی را فعال می‌کنند. وقتی هیچ اتفاقی نمی‌افتد، این دستگاه‌ها در حالت کیفیت پایین (حدود 480p) کار می‌کنند. اما به محض اینکه حرکتی در محدوده دید آنها تشخیص داده شود، به حالت ضبط با کیفیت بالا (1080p) سوئیچ می‌کنند. این روش مصرف انرژی بسیار کمتری دارد. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که برخلاف مدل‌های قدیمی که همیشه با حداکثر عملکرد کار می‌کردند، این دستگاه‌های جدید حدود 60 تا 80 درصد انرژی کمتری مصرف می‌کنند. این یعنی اکثر کاربران می‌توانند بین شش ماه تا یک سال بدون نیاز به شارژ مجدد دوربین، از آن استفاده کنند، به شرطی که الگوی استفاده معمولی داشته باشند. این ارقام مستقیماً از آخرین گزارش صنعتی منتشر شده در اوایل سال 2024 گرفته شده‌اند.

پیش‌بینی مبتنی بر هوش مصنوعی از دوره‌های پرخطر به منظور کاهش ضبط‌های غیرضروری

مدل‌های یادگیری ماشین داده‌های تاریخی را تحلیل می‌کنند تا پنجره‌های زمانی پرخطر را شناسایی کنند، این امکان را فراهم می‌کند که دوربین‌ها در طول دوره‌های کم‌خطر—معمولاً ساعات ظهر—وارد حالت مصرف برق بسیار پایین شوند (<0.5 وات)، در حالی که تشخیص حرکت اصلی حفظ می‌شود. این فعال‌سازی پیش‌بینانه مصرف انرژی ماهانه را در محیط‌های مسکونی (مجله فناوری امنیتی 2024) تا 40 درصد کاهش می‌دهد و فواصل سرویس‌دهی را بدون کاهش پوشش امنیتی افزایش می‌دهد.

مطالعه موردی: حالت‌های برنامه‌ریزی شده کاهش 40 درصدی مصرف برق روزانه

تست‌های میدانی که در سال ۲۰۲۴ انجام شد، نشان داد که دوربین‌های بهینه‌سازی شده برای زمان‌بندی می‌توانند با یک بار شارژ به مدت حدود ۷۲۰ ساعت به طور مداوم کار کنند. این دستگاه‌ها حدود ۸۳٪ از توان باتری خود را به طور خاص در ساعات شب از ساعت ۷ شب تا ۵ صبح صرف می‌کردند که زمان بیشترین وقوع سرقت‌ها می‌باشد. در طول روز، دوربین‌ها عملاً فقط به دنبال حرکت بودند و به جای ضبط مداوم تمام اتفاقات، هشدارهایی با مصرف انرژی کمتر ارسال می‌کردند. این روش منجر به کاهش حدود ۴۰٪‌ای در مصرف روزانه انرژی شد. اما واقعی‌ترین مزیت از این استراتژی مبتنی بر زمان ناشی می‌شود. فواصل نگهداری و تعمیرات نسبت به سیستم‌هایی که بدون هیچ گونه تنظیمات هوشمندانه‌ای در تمام شبانه روز با نرخ یکسانی ضبط می‌کنند، بیش از ۱۰۰٪ افزایش یافت.

یکپارچه‌سازی انرژی خورشیدی برای تامین انرژی پایدار دوربین‌های هوشمند بیرونی

امروزه دوربین‌های هوشمند می‌توانند به‌طور سالانه در فضای باز کار کنند، بخاطر سیستم‌های انرژی خورشیدی که ترکیبی از پنل‌های خورشیدی و راهکارهای ذخیره‌سازی باتری هوشمند هستند. سلول‌های خورشیدی کارآمد، نور خورشید را جمع‌آوری کرده و آن را به برق تبدیل می‌کنند و سپس این انرژی در زمانی که نور خورشید وجود دارد، در باتری‌های لیتیومی داخلی ذخیره می‌شود. چیزی که باعث کارایی واقعی این سیستم‌ها می‌شود، نحوه مدیریت مصرف انرژی آنهاست. حتی اگر خورشید چند روز متوالی دیده نشود، بیشتر مدل‌ها به‌طور مداوم برای حداقل سه روز کار خواهند کرد. این کار با تغییر بین حالت‌های مختلف توان بسته به نیاز دوربین در هر لحظه انجام می‌شود، چه در حال ضبط تصاویر باشد، چه در حال اتصال به شبکه و یا حتی در حالت انتظار باشد.

چگونه پنل‌های خورشیدی و ذخیره‌سازی باتری عملکرد 24 ساعته و 7 روز هفته را در تمام فصول فراهم می‌کنند

دوربین‌های مجهز به انرژی خورشیدی از مدیریت انرژی دو مرحله‌ای استفاده می‌کنند:

• عملکرد در نور روز : پنل‌ها به‌صورت مستقیم دستگاه را تغذیه می‌کنند در حالی که اضافه انرژی باتری را شارژ می‌کند
• شب/هوای بد : ذخایر باتری عملیات ضروری را تأمین می‌کنند

یک مطالعه در سال 2023 نشان داد که مدل‌های مجهز به پنل‌های خورشیدی ~6 واتی و باتری‌های ~5000 میلی‌آمپری، در اقلیم‌های معتدل به میزان 93٪ زنده‌بودن (uptime) دست یافتند و به‌طور متوسط تنها 1.2 بار در سال نیاز به شارژ دستی داشتند.

بهینه‌سازی محل قرارگیری و زاویه پنل برای حداکثر دریافت نور خورشید

موقعیت‌گذاری استراتژیک به‌طور قابل‌توجهی بازده خورشیدی را افزایش می‌دهد:

عامل تنظیم	اثر بر عملکرد
شیب 15 درجه به سمت جنوب	+22٪ بهره‌وری در زمستان (نیمکره شمالی)
6 ساعت تابش مستقیم خورشید	امکان عملکرد 24/7 را در 85٪ اقلیم‌ها فراهم می‌کند
ارتفاع 3 فوتی	مداخله سایه را 41٪ کاهش می‌دهد

نگهدارنده‌های خودکار با قابلیت تغییر زاویه، میزان انرژی ذخیره شده را 31٪ نسبت به نصب‌های ثابت افزایش می‌دهند و عملکرد یکنواخت را در طول فصول تضمین می‌کنند.

مطالعه موردی: عملکرد صفحه خورشیدی قابل جداسازی در سیستم‌های امنیتی در فضای باز

یک سیستم رایج که از صفحه‌های 7 واتی قابل جداسازی و باتری‌های 6500 میلی‌آمپری بهره می‌برد، در طول 14 ماه در شرایط آب‌وهوایی متنوع، 98٪ زمان فعالیت خود را حفظ کرده است. مهم‌ترین نتایج عبارتند از:

• حداقل 2.3 ساعت آفتاب در روز برای ادامه عملیات بدون وقفه
• طراحی قابل جداسازی که خرابی‌های ناشی از شرایط جوی را 67٪ کاهش می‌دهد
• 85٪ کاهش در مداخلات دستی برای شارژ نسبت به مدل‌های بدون انرژی خورشیدی

این رویکرد مدولار، هم مقاومت انرژی و هم سهولت نگهداری را در پیاده‌سازی‌های دائمی در فضای باز افزایش می‌دهد.

محاسبات لبه و هوش مصنوعی در دستگاه برای کاهش مصرف انرژی

کاهش نیاز به انتقال داده از طریق تحلیل تصویر در خود دستگاه

هنگامی که تحلیل ویدیویی در خود دوربین انجام می‌شود به جای ارسال تمامی ضبط‌ها به یک مزرعه سرور دوردست، محاسبات لبه (Edge Computing) مقدار زیادی عمر باتری را ذخیره می‌کند، چون انتقال داده‌ها به سرعت انرژی مصرف می‌کند. دوربین‌ها اکنون با هوشمندی درونی تعبیه‌شده عرضه می‌شوند؛ آنها می‌توانند افرادی که در اطراف قدم می‌زنند را تشخیص دهند و در عین حال تقریباً از عوامل حواس‌پرتی مانند شاخه‌های تکان‌خوردنی در باد یا حیوانات کوچکی که از کنارش می‌گذرند صرف‌نظر کنند. این موضوع به معنای کاهش بسیار زیادی در فشار روی سیگنال‌های بی‌سیم (در واقع حدود ۵۰ درصد کاهش) است و شبکه‌ها هم به راحتی دچار انسداد نمی‌شوند؛ بهبودی بین ۴۰ تا ۶۰ درصد نسبت به آن دسته از سیستم‌های قدیمی که کاملاً به خدمات ابری متکی بودند، طبق گزارش سال گذشته خبرگزاری IoT Business News.

فیلترکردن ضبط‌های تصویری مبتنی بر هوش مصنوعی در بهترین دوربین‌های امنیتی

سیستم‌های امنیتی خانگی با کیفیت بالا اکنون با تراشه‌های پردازش عصبی داخلی مجهز شده‌اند که می‌توانند در زمان وقوع، تفاوت بین اتفاقات روزمره و خطرات واقعی امنیتی را تشخیص دهند. به عنوان مثال، یک مدل خاص می‌تواند حدود ۷۲ درصد از کلیپ‌های تصویری غیرضروری را قبل از ارسال هرگونه داده از طریق شبکه حذف کند. این موضوع به این معنی است که قطعات LTE یا Wi-Fi تنها نیاز است در طول روز حدود ۱۹ دقیقه فعال باشند، نه ۸ ساعت کامل که در دستگاه‌های ورودی دیده می‌شود. کاهش فعالیت مداوم شبکه، تفاوت بزرگی در طول عمر باتری ایجاد می‌کند. این دستگاه‌های گران‌قیمت حتی با وجود اینکه به طور مداوم ۲۴ ساعت در شبانه‌روز محیط اطراف خود را نظارت می‌کنند و هیچ لحظه‌ای را از دست نمی‌دهند، می‌توانند با یک بار شارژ تا شش ماه دوام بیاورند.

NPUهای با مصرف انرژی بسیار پایین امکان پردازش در زمان واقعی را فراهم می‌کنند

نسل جدید واحد پردازش عصبی (NPU) در حال تغییر بازی در مورد کارایی مصرف انرژی است. به عنوان مثال، ARM Ethos-U65 که به طور مداوم با مصرف 1.3 وات کار می‌کند. این مقدار تقریباً نصف مصرف انرژی پردازنده‌های همه‌کاره است که هنوز هم وظایف استنتاج هوش مصنوعی را چهار برابر سریع‌تر انجام می‌دهند، طبق پیش‌بینی‌های بازار دیتا برای سال 2025. این موضوع در عمل به چه معناست؟ خوب، این تراشه‌های اختصاصی اکنون اجازه می‌دهند چیزهایی مثل فناوری تشخیص چهره و اسکنر پلاک ماشین به‌طور مطمئن حتی روی دستگاه‌های کوچک با باتری کار کنند. آزمایش‌های واقعی نیز نتایج قابل توجهی نشان داده‌اند. سازه‌های پارکینگ مجهز به این سیستم‌ها می‌توانند بدون وقفه تقریباً سه ماه متوالی فقط با استفاده از باتری‌های کوچک دکمه‌ای کار کنند، که باعث می‌شود نظارت 24 ساعته به مراتب مقرون‌به‌صرفه‌تر از راهکارهای سنتی شود.

ذخیره‌سازی و استفاده از شبکه به‌صورت کارآمد برای افزایش زمان فعالیت دوربین هوشمند

کارت حافظه محلی در مقابل ذخیره‌سازی ابری: تأثیر روی مصرف انرژی و اتصال

دوربین‌های هوشمند گزینه‌های ذخیره‌سازی را به‌منظور بهینه‌سازی کارایی متعادل می‌کنند:

نوع ذخیره سازی	تاثیر برق	نیازهای ارتباطی	نگهداری
کارت SD محلی	مصرف شبکه صفر	بازیابی دستی محدود	نیاز به تعویض فیزیکی
ذخیره‌سازی ابری	مصرف مداوم انرژی برای آپلود	اتصال Wi-Fi پایدار مورد نیاز است	فقط به‌روزرسانی‌های سمت سرور

در حالی که ذخیره‌سازی محلی از هزینه‌های مداوم توان شبکه جلوگیری می‌کند، دسترسی از راه دور را محدود می‌کند. راه‌حل‌های ابری در ساعات اوج ۱۸٪ بیشتر انرژی مصرف می‌کنند (مجله کارایی انرژی، ۲۰۲۳) اما پخش فوری و پشتیبانی خودکار را فراهم می‌کنند.

پنجره‌های آپلود زمان‌بندی‌شده در ساعات غیر اوج برای صرفه‌جویی در انرژی

برای حداقل کردن استرس انرژی و پهنای باند، مدل‌های برتر بیشتر آپلودها را به ساعات غیر اوج موکول می‌کنند. با انتقال ۸۵٪ از انتقال داده به شب، سیستم‌های مدیریت تصویر هوشمند مصرف روزانه انرژی را ۳۲٪ کاهش می‌دهند بدون اینکه تداوم ضبط یا واکنش به هشدارها تحت تأثیر قرار گیرد.

تعادل گرفتن بین ضبط ۲۴/۷ و تشخیص PIR برای دستیابی به بهره‌وری بهینه

حسگرهای مادون قرمز غیرفعال (PIR) حالت ترکیبی کارآمدی را فراهم می‌کنند:

• ضبط با بیت‌рейت پایین مداوم (۱۵ فریم بر ثانیه) در دوره‌های بیکاری
• ضبط با وضوح کامل فقط در صورت تشخیص حرکت فعال می‌شود

این روش با کاهش مصرف انرژی در دوره‌های غیرفعال به میزان ۴۱٪ نسبت به استریم همیشه روشن HD (بررسی فناوری نظارت ۲۰۲۳) امنیت سیستم نظارتی را حفظ می‌کند و در نتیجه برای محیط‌های محدود از نظر باتری ایده‌آل است.

بخش سوالات متداول

دوربین‌های هوشمند چگونه مصرف برق خود را تنظیم می‌کنند؟ دوربین‌های هوشمند از روش‌هایی مانند استفاده از قطعات کم‌مصرف، کدگذاری پیشرفته ویدئویی و پیش‌بینی مبتنی بر هوش مصنوعی برای کاهش مصرف انرژی استفاده می‌کنند. آن‌ها ممکن است حالت‌های مختلف کاری را بر اساس فعالیت تغییر دهند، از پهنای باند بیشتری صرفه‌جویی کنند و به‌صورت یکپارچه انرژی خورشیدی را نیز به کار گیرند.

انرژی خورشیدی چگونه عملکرد دوربین‌های هوشمند را پشتیبانی می‌کند؟ صفحات خورشیدی با تغییر بین کار در روز و استفاده از ذخیره باتری در شب یا هوای بد، به تأمین انرژی دوربین در تمام فصول سال کمک می‌کنند. قرارگیری بهینه صفحات خورشیدی نیز بهره‌وری و نگه‌داری انرژی را افزایش می‌دهد.

رایانش لبه (Edge Computing) در دوربین‌های هوشمند چه نقشی دارد؟ محاسبات لبه (Edge computing) نیاز به انتقال مداوم داده‌ها را کاهش می‌دهد و موجب صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شود. دوربین‌های مجهز به قابلیت‌های محاسبات لبه، تحلیل ویدئویی را به‌صورت محلی انجام می‌دهند و با فیلتر کردن ضبط‌ها، از اتصال بی‌سیم غیرضروری می‌کاهند.

دوربین‌های هوشمند چگونه بین ذخیره‌سازی و مصرف شبکه تعادل ایجاد می‌کنند؟ دوربین‌های هوشمند از کارت‌های SD محلی برای کاهش مصرف شبکه استفاده می‌کنند و در عین حال امکان ذخیره‌سازی ابری را برای دسترسی از راه دور و پشتیبان‌گیری خودکار فراهم می‌آورند. بارگذاری‌های برنامه‌ریزی‌شده در ساعات غیرپیک نیز به حفظ انرژی کمک می‌کنند.