POE供電模式在弱電安防中應用

2020-12-06 天創鴻業智能化雲平臺

POE交換機在安防行業的應用,給視頻監控系統帶來了質的改變,POE交換機

可通過網線為無線AP、網路攝像頭等PoE終端設備供電,傳送距離可達100m,安裝簡單,即插即用。非常適合無線城市、安防監控等行業使用。

PoE (Power Over Ethernet)指的是在現有的乙太網Cat.5布線基礎架構不作任何改動的情況下,在為一些基於IP的終端(如IP電話機、無線區域網接入點AP、網絡攝像機等)傳輸數據的同時,還能為此類設備提供直流供電的技術。PoE技術能在確保現有結構化布線安全的同時保證現有網絡的正常運作,最大限度地降低成本。

一、POE供電標準

看要一臺PoE交換機能同時給多少攝像頭供電,要考慮兩個方面:PoE交換機的供電標準和PoE交換機的總供電功率。

PoE交換機的供電功率可以理解為PoE交換機的單埠供電功率。市場上流行的PoE交換機有兩種標準,IEEE802.3af和IEEE802.3at。IEEE802.3af標準定義了供電功率為15.4W,IEEE802.3at標準定義了供電功率可達30W,由於供電標準不同其單埠供電功率也不同。比如攝像頭功率為9W,使用af標準的PoE交換機即可;若攝像頭功率為20W,需使用at標準的PoE交換機;若攝像頭功率為30W以上,就需要使用專用PoE供電模塊供電了。

802.3af標準:

供電電壓:44-57V

供電電流:10~350mA

最大供電功率:15.4W

最大受電功率:12.95W

802.3at標準:

供電電壓:50-57V

供電電流:10~600mA

最大供電功率:30W

最大受電功率:25.5W

一般來說,一個同時支持af和at供電標準的PoE交換機,它的供電功率是自適應的。比如,它連接的是5W的設備,那麼提供5W的電力;如果連接的是20W的設備,那麼就提供20W的電力。

af和at標準能通用嗎?

at是向下兼容af的。也就是說,如果你的交換機支持at標準,最大可供30W電,那他完全可以給支持af標準的需要7W的攝像機供電的。

但是如果攝像機支持at,需要20W的電,只支持af的交換機就無法正常向這個攝像機供電啦。

二、、POE交換機功率

PoE交換機的總功率是一個非常重要的指標,直接關係到可以帶多少攝像頭。以電源功率是400W的、24埠的PoE交換機來說,除去損耗後PoE交換機總功率大概為370W。

在IEEE802.3af標準下,它能夠供滿24個埠(370/15.4=24),即可以同時給24個攝像頭供電,也就是滿載供電。但如果是按照IEEE802.3at標準的單口最大供電功率30W計算,同時最多就只能給12個埠供電了(370/30=12)。

實際使用中,很多普通網絡攝像頭的最大功耗較低,基本不超過15W,如果這時每個PoE埠按照最大功率(比如30W)去預留供電功率的話,就會出現有的埠PoE功率用不完,而有的埠卻分不到功率的情況。比如,有些PoE交換機均支持動態功率分配,可以避免這種情況。在選購PoE交換機時,要看交換機是否支持動態功率分配,這樣每個埠只分配實際使用的功率,這樣就能更高效地利用PoE交換機的供電功率。

三、POE供電的好長

1)簡化布線,節約成本

許多帶電設備,例如監控攝像機等都需要安裝在難以部署AC電源的地方,POE使其不再需要昂貴電源和安裝電源所耗費的時間,節省了費用和時間。

2)便於遠程管理

像數據傳輸一樣,POE可以通過使用簡單網管協議(SNMP)來監督和控制該設備。這個功能可以提供諸如夜晚關機、遠端重啟之類的功能。

3)安全可靠

POE供電端設備只會為需要供電的設備供電,只有連接了需要供電的設備,乙太網電纜才會有電壓存在,因而消除了線路上漏電的風險。用戶可以安全地在網絡上混用原有設備和POE設備,這些設備能夠與現有乙太網電纜共存。

四、POE供電穩定性

從技術角度來講,PoE的技術發展多年,目前已經處於非常成熟的階段。但由於目前監控市場迫於成本壓力,選用的PoE交換機或者線材品質過於低劣,再或者方案設計本身就不合理,導致採用PoE供電的項目維護的工作量特別大,所以工程商普遍存在PoE供電不穩定的觀點。

網絡監控項目,不同於普通的網絡綜合布線,數據傳輸量非常大,功率高,且要求全天候不間斷工作,採用有品質保證的PoE設備和線材是整個系統穩定的保證。

五、POE供電在安防系統中的應用

安防行業應用PoE組網主要有簡化布線、節能靈活、安全方便等優勢。眾所周知,一般的網絡攝像機除了需要通過網線來傳輸視頻信號外,還必須全天候為其提供足夠的電力。而在現實施工中,經常會出現因為無法提供穩定的電源,而不得不重新設計攝像頭的安裝地點的情況。如此一來,重新設計安裝地點額可能會導致出現監控死角,使監控失去意義。

1、靈活性,PoE只需要安裝和支持一條電纜,簡單而且節省空間,並且設備可隨意移動;

2、節約成本,視頻監控攝像機等,都需要安裝在難以部署AC電源的地方,PoE使其不再需要昂貴電源和安裝電源所耗費的時間,節省了費用和時間;

3、供電智能化,DC電源像數據傳輸一樣,PoE可以通過使用簡單網管協議(SNMP)來監督和控制設備;

4、消除供電安全隱患,PoE供電端設備只會為需要供電的設備供電,只有連接了需要供電的設備,乙太網電纜才會有電壓存在,因而消除了線路上漏電的風險;

5、集中供電優勢,一個單一的UPS就可以提供相關所有設備在斷電時的供電;

6、設備兼容性優勢,用戶可以自動、安全地在網絡上混用原有設備和PoE設備,這些設備能夠與現有乙太網電纜共存;

7、使網絡設備便於管理,當遠端設備與網絡相連後,能夠遠程控制、重配或重設;

8、在網絡攝像機區域網中,PoE可以簡化測試任務,接入點能夠被輕鬆地移動和接入。

六、PoE供電在無線網絡中的應用

PoE交換機可以部署在匯聚交換機和無線AP之間,或者PON網絡中ONU和無線AP之間的位置。通過選擇8口、16口、24口不同埠密度的PoE交換機,可以部署在不同用戶密度的熱點區域。其中匯聚交換機+PoE交換機的組網模式非常適合部署在用戶密集的區域,目前在高校的WLAN項目建設中,多採用此方式。PoE交換機解決方案應用範圍廣、部署數量大,是目前很多工程商的主流選擇。被廣泛運用在無線AP和網絡攝像機組網中,方案採用AP+AC的方式便於集中管理,並使用PoE供電節省人力成本。

七、PoE供電哪些劣勢

1)功率不足,受電端帶不動:

802.3af標準(PoE)輸出功率小於15.4W,對於一般IPC來說足夠了,但對於球機等大功率的前端設備而言,輸出的功率達不到要求。

2)風險過於集中:

通常來說,一臺PoE交換機同時會給多個前端IPC進行供電,交換機的POE供電模塊任何故障都會導致所有的攝像機無法工作,風險過於集中。

3)設備、維護成本高:

相對於其他供電方式,PoE供電技術會增加售後維護工作量,從安全穩定的意義上來說,單獨供電的穩定性、安全性最好。

八、PoE供電線纜選擇

POE供電的安全傳輸距離100米,建議使用超五類全銅網線以上線纜。

POE供電網線要求這個問題只在中國等假貨便宜貨橫行的國家是個問題,在很多發達國家不是問題。POE IEEE802.3af標準要求PSE輸出埠的輸出功率為15.4W或者15.5W, 傳輸100米後的PD設備接受功率必須不小於12.95W,按照802.3af典型電流值為350ma計算,100米網線的電阻必須為(15.4-12.95W)/350ma= 7歐姆或者(15.5-12.95)/350ma = 7.29歐姆。

而標準網線是天然就滿足這個要求的,IEEE 802.3af poe供電標準本身就是以標準網線測定的。而只所以會產生POE供電網線要求這個問題,是因為市面上的很多網線都是非標準網線,不是嚴格按照標準網線的要求來生產的。市面的非標準網線材質主要有銅包鋼、銅包鋁、銅包鐵等,這些網線的阻值大,都不適合POE供電。POE供電必須使用無氧銅材質的網線,即標準網線。

PoE供電技術對線材的要求高,建議在監控項目中,千萬不要在線材上省成本,得不償失。

九、如何選擇POE交換機

1)需要給多大功耗的設備供電:

PoE交換機採用的標準不同,輸出功率也會不同,比如:IEEE802.3af最大不超過15.4W,由於傳輸線材的損耗,能給最大功耗不超過12.95W的設備供電。遵循IEEE802.3at標準的PoE交換機,能給最大功耗不超過25W的設備供電。

2)最多能給多少個設備供電:

PoE交換機的一個重要指標,就是PoE供電的總功率。在IEEE802.3af標準下,如果一臺24口PoE交換機的PoE供電總功率達到了370W,那麼就能夠供滿24個埠(370/15.4=24),但如果是按照IEEE802.3at標準的單口最大供電功率30W計算,同時最多就只能給12個埠供電了(370/30=12)。

3)需要接口數:

是否帶光纖口、帶不帶網管、速率選擇(10/100/1000M)。

12、POE交換機可以二級交換嗎

PoE只是解決供電問題,不會影響信號的,(一般供電是用的4、5、7、8四根線,而信號是1、2、3、6四根線),如果要使用多層交換機,只需要讓離攝像機最近的交換機給攝像機供電就好了,後面的交換機則無需跟PoE有任何關係。

十、POE交換機有哪些工程問題

為了在施工前就能將些注意事項考慮到位,減少後續工程的維護量,在此給大家羅列出幾點PoE交換機常見的工程問題,掌握以下幾點,能幫助大家更好的建設與維護無線網絡工程:

1、供電距離

大家知道PoE交換機的供電距離一般是100米,其實PoE供電距離是由數據信號和傳輸距離決定的,數據信號的傳輸距離是由網線決定的。

1、網線要求

網線的阻抗越低傳輸距離越遠,所以首先要保證網線的質量,購買正品,推薦使用超五類網線數據信號傳輸距離大概是100米左右。

由於PoE標準有兩種:IEEE802.af和IEEE802.3at標準。它們對超五類網線要求不同,不同主要體現在等效阻抗上。如100米的超五類網線,IEEE802.3at的等效阻抗須小於12.5歐姆,IEEE802.3af則須小於20歐姆。

2、PoE標準

保障PoE交換機的傳輸距離,就看PoE供電的輸出電壓,在標準之內(44-57V DC)儘量高,PoE交換機埠輸出電壓必須符合IEEE802.3af/at標準。

2、選擇標準型的POE交換機

如何判斷哪些是假的PoE設備?

假PoE設備只是通過一個PoE合路器將DC電源合併到網線中,不能通過標準的PoE交換機來供電,否則設備會燒壞。所以在工程應用中,不僅要選擇標準的PoE交換機,還要選擇標準的PoE終端 。

標準PoE交換機的安全措施:

1、供電端(PSE)與受電端(PD)可動態感知並調整供電電壓。

2、有效保護受電端(通常是IPC)不被電擊燒壞(其它方面還有短路、浪湧防護等)。

3、可智能檢測終端是否支持PoE,在接入非PoE終端時不會供電。

非標準的PoE交換機通常為了節省成本,並沒有以上安全措施。

3、交換機級聯問題

交換機級聯的層數涉及到帶寬的計算,簡單舉例:

如果採用100M網口交換機級聯到中心,有效帶寬即45Mbps(帶寬利用率≈45%),如果每臺交換機分別連接了共15Mbps的監控設備,即佔單臺交換機帶寬15M,則45/15≈3,可級聯3臺交換機。

帶寬利用率為什麼約等於45%?

實際乙太網IP分組報頭約佔總流量的25%,實際可利用鏈路帶寬為75%,實際應用中考慮預留帶寬30%,所以保險估認帶寬利用率為45%。

4、注意交換機的功率

使用設備的功率是多大,再對應選擇多大功率的PoE交換機。如果你的設備的功率是在15W以下的,那選擇支持802.3af標準的PoE交換機就可以了。如果功率是大於15W的,則需要選擇802.3at標準的大功率交換機,否則帶不動。當然要您的設備是支持PoE的,不支持PoE則需要準備一個PoE分離器。

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