解決方案

高清監控系統的POE供電

2016-6-14 14:49:05

一、需求分析

       近幾年,帶POE接口的網絡攝像機的應用在安防監控工程中不斷加大,隨著“智能、平安城市” 建設的逐漸深入,網絡攝像機在市場上的地位越來越高。安防行業在應用網絡攝像機的需求也越來越廣,用戶對工程的施工要求也越來越高。工程商在遇到的工程應用 環境也越來越復雜,因此網絡攝像機份額增大,用到PoE交換機的比例也會隨之加大。

       安防行業的網絡攝像機上使用PoE標準的產品獨具代表性,其以安裝方便、配置簡單、網絡結構簡單、圖像質量好等特點,逐漸被市場所認可,因此具備高速發展的潛質,引起了攝像機行業人士的高度關注。

       香港智騰推出的PoE交換機組網解決方案成為百萬高清網絡視頻監控系統工程應用的主流組網方案。此方案為中短矩離打造了低成本,高效率,更加靈活方便的高清監控組網解決方案。

       受傳統網絡監控的影響,很多客戶對POE供電方案持觀望狀態,對POE供電的穩定性還懷疑態度,認為POE攝像機和交換機價格較高。

二、POE供電設備的優勢

       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。因為PoE交換機的出現為其組網帶來了春天。

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

       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;

       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; 

       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,以太網電纜才會有電壓存在,因而消除了線路上漏電的風險;

       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;

       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以太網電纜共存;

       使網絡設備便于管理:當遠端設備與網絡相連后,能夠遠程控制、重配或重設; 

       在無線局域網中:PoE可以簡化射頻測試任務,接入點能夠被輕松地移動和接入。

三、POE技術解析:

       在安防應用中,由于受工程應用影響,為掃除盲區,點數眾多且又距離相差不遠,為交叉或平行或對角的點在安防監控中隨時可見,為此提供多點交入接品的PoE交換機是眾歸所望。因此,完整的POE交換機系統技術應該是滿足工程所需的。

3.1、PoE概念:

       POE(PowerOverEthernet)指的是在現有的以太網Cat.5布線基礎架構不作做何改動的情況 下,為一些基于IP的終端(如IP電話機、無線局域網接入點AP、網絡攝像機等)傳輸數據信號的同時,還能為此類設備提供直流供電的技術。POE技術能在 確?,F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。

3.2、供電特性參數

類別

802.3af(PoE

802.3at(PoE plus

分級(Classification

0~3

0~4

最大電流

350mA

600mA

PSE輸出電壓

44~57V DC

44~57V DC

PSE輸出功率

<=15.4W

<=30W

PD輸入電壓

36~57V DC

42.5~57V DC

PD最大功率

12.95W

25.5W

線纜要求

Unstructured

CAT-5e or better

供電線纜對

2

2

3.3、供電工作過程

       當在一個網絡中布置POE供電端設備時,POE以太網供電工作過程如下所示。

       檢測:一開始,POE設備在端口輸出很小的電壓,直到其檢測到線纜終端的連接為一個支持IEEE802.3af標準的受電端設備。

       PD端設備分類:當檢測到受電端設備PD之后,POE設備可能會為PD設備進行類,并且評估此PD設備所需的功率損耗。

       開始供電:在一個可配置時間(一般小于15μs)的啟動期內,PSE設備開始從低電壓向PD設備供電,直至提供48V的直流電源。

       供電:為PD設備提供穩定可靠48V的直流電,滿足PD設備不越過 15.4W的功率消耗。

       斷電:若PD設備從網絡上斷開時,PSE就會快速地(一般在300~400ms之內)停止為PD設備供電,并重復檢測過程以檢測線纜的終端是否連接PD設備。

3.4、供電的原理

       標準的五類網線有四對雙絞線,但是在10M BASE-T和100M BASE-T中只用到其中的兩對。IEEE80 2.3af允許兩種用法,應用空閑腳供電時,4、5腳連接為正極,7、8腳連接為負極。

       應用數據腳供電時,將DC電源加在傳輸變壓器的中點,不影響數據的傳輸。在這種方式下線對1、2和線對3、6可以為任意極性。

       標準不允許同時應用以上兩種情況。電源提供設備PSE只能提供一種用法,但是電源應用設備PD必須能夠同時適應兩種情況。該標準規定供電電源通常是48V、13W的。PD設備提供48V到低電壓的轉換是較容易的,但同時應有1500V的絕緣安全電壓。

3.5、POE的兩種供電方法

       POE標準為使用以太網的傳輸電纜輸送直流電到POE兼容的設備定義了兩種方法:

中間跨接法

       一種稱作“中間跨接法”( Mid -Span ),使用獨立的PoE供電設備,跨接在交換機和具有PoE功能的終端設備之間,一般是利用以太網電纜中沒有被使用的空閑線對來傳輸直流電。Mid-span PSE是一個專門的電源管理設備,通常和交換機放在一起。它對應每個端口有兩個RJ45插孔,一個用短線連接至交換機(此處指傳統的不具有PoE功能的交換機),另一個連接遠端設備。

末端跨接法

       另一種方法是“末端跨接法”(End-Span),是將供電設備集成在交換機中信號的出口端,這類集成連接一般都提供了空閑線對和數據線對“雙”供電功能。其中數據線對采用了信號隔離變壓器,并利用中心抽頭來實現直流供電??梢灶A見,End-Span會迅速得到推廣,這是由于以太網數據與輸電采用公用線對,因而省去了需要設置獨立輸電的專用線,這對于僅有8芯的電纜和相配套的標準RJ-45插座意義特別重大。

四、POE供電配置的注意事項

1、POE交換機能給多大功耗的設備供電?

       根據IEEE802.3af標準,供電設備(PSE)和受電設備(PD)的功率最大值為15.4W和12.95W。之所以有差別,是因為以太網線纜的線對很細,在傳輸過程中即使線纜很短,本身也會存儲較大功率損耗。所以,在使用符合IEEE802.3af標準POE交換機供電時,應該以12.95W來判斷能否滿足受電設備的需求,比如一個IPC的最大功耗是15W,只符合IEEE802.3af標準的POE交換機就不能滿足它的需要。為了解決大功率設備的需求,出臺了IEEE802.3at標準,在這個標準里,供電設備(PSE)和受電設備(PD)的功率最大值為30W和25W。這里同樣要注意,要以25W作為能否給受電設備供電的依據,如果受電設備最大功耗超過了25W,就要用專用的POE供電模塊來供電了。

總結:

       1、遵循IEEE802.3af標準的POE交換機,能給最大功耗不超過12.95W的設備供電;

       2、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、POE交換機,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,那么就能夠供滿24個端口(370/15.4=24),但如果按照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個端口供電了(370/30=12)。

       但在實際使用中,很多小功率設備最大功耗較低,比如單頻IPC的功率都在8-15W,如果這時每個POE端口按照最大功率去預留供電功率的話,應會出現有的端口POE功率用不完,而有的端口卻分不到功率的情況。香港智騰的POE交換機都支持動態功率分配(DPA),通過這種方式,每個端口只分配實際使用功率,這樣就能更高效地利用POE交換機的供電功率。

總結:

       1、采用支持動態功率分配的交換機,才能使供電效率最高;

       2、先了解供電設備的最大功耗,然后用POE交換機的總供電功率除以最大功耗,就能得出一臺POE交換機能給多少臺設備供電。

五、POE監控方案的價值

       1、布局合理,結構簡單,易于維護,最大限度節約成本;

       2、采用PoE中繼器,200米以內直接將監控點與監控中心相連,遠距離無需鋪設光纜,無需增加節點,投資成本低;

       3、百萬高清對帶寬要求高,POE交換機中每路提供了超過25M的帶寬余量,充分滿足高清監控對帶寬的要求;

       4、網絡供電無需鋪設電源線、無需安裝電源插座和攝像機電源,組網方便,節省工程時間和降低材料成本;

       5、采用一拖四POE交換機或一拖八POE交換機,除一般電纜節約以外,還進一步節約了網線,使得組網成本進一步降低;

       6、無源組網,不受供電位置束縛,組網靈活,可隨意改動組網拓撲,后期改造方便。

六、智騰POE監控設備

6.1、POE交換機

       香港智騰SN7000系列POE交換機支持IEEE802.3af/at以太網供電標準,供電距離為100米,只為802.3af/at終端設備供電,因而不需要去擔心會損壞私有標準的PoE或非PoE設備。另外,當PoE設備不連接時它會停止供電。簡單,可靠的設計,自動識別PoE的需求,速度,雙工和使用AutoUplink? 的網線類型。

6.2、POE攝像機

       POE網絡攝像機,又稱以太網供電網絡攝像機,屬于監控攝像機的一種。香港智騰所有系列網絡攝像機(除球機外)均支持POE模式,POE網絡攝像機采用尾線POE模式,同時尾線含有多種接口。如USB接口,實現攝像機前端存儲;音頻輸入、輸出接口,實現攝像機的語音對講功能;CVBS接口,實現模擬信號輸出,方便安裝時調節角度等;電源接口,便于攝像機的維護檢測。

POE標準供電系統的主要供電特性參數:

       電壓44~57V之間,期典型值為48V;

       允許最大電流是550mA,最大起動電流500mA;

       典型工作電流10~350mA,超載檢測電流350~500mA;

       在空載條件下,最大需要電流是5mA;

       為PD模塊(POE受電模塊)提供3.84~12.95W,5個等級的電功率值,最大功率不要超過13W;

       POE技術標準:IEEE802.3(13.4W)

七、POE組網方案解析

7.1、網絡POE套裝

       香港智騰POE套裝主要包含4臺高清網絡紅外攝像機、一臺4路NVR、鼠標、HDMI線、電源以及其它配件;采用POE高清攝像機專用供電端口,無需要另配交換機與攝像機電源;攝像機采用全防水設計,夜視距離20米以上,實現白天夜晚的24小時監控。

       支持P2P功能,支持客戶端、IE、手機的遠程訪問與管理;

       支持四路720P\960P\1080P高清圖像預覽、錄像、回放;

       支持單畫面、1/4畫面預覽、預覽通道順序可調,支持備份文件本地回放;

       支持TCP/IP、DHCP、PPPOE、NTP和DDNS協議;

       支持通過Windows Mobile、Symbian、IOS、Blackberry、Android移動終端的遠程監控。

7.2、網絡POE監控

       香港智騰PoE交換機監控方案由三部分組成:中心機房、PoE交換機、監控點。中心機房保持原有設備組網接口,僅需增設PoE交換機;從PoE交換機輸出給PoE攝像機供電;監控點部分無需外接電源。采用PoE網絡高清攝像機。

       該方案采用POE交換機和網線為近距離的網絡攝像機提供數據傳輸和供電,遠距離監控點位,要附近設置POE交換機,監控中心只需要給POE交換機供電即可,無需為各監控點位供電,從而節省了供電線材,實現了工程成本的降低。


八、成功實施案例

       1、四川省資陽市腫瘤醫院高清視頻監控項目

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