PoE供電技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中如何應(yīng)用
2019-09-23 14:02:53 來(lái)源：杭州弄潮網(wǎng)絡(luò)科技有限公司 瀏覽：8639次
一，以太網(wǎng)供電(PoE)標(biāo)準(zhǔn)正式頒布到現(xiàn)在短短數(shù)年時(shí)間，全球各地的企業(yè)都開(kāi)始迫不及待地采用這項(xiàng)新興技術(shù)。一項(xiàng)調(diào)查結(jié)果表明，從2004到2008年的4年間，采用PoE技術(shù)的供電設(shè)備復(fù)合年增長(zhǎng)率已超過(guò)33%。2008年全球采用PoE技術(shù)的受電設(shè)備(Powered Devices, PD)市場(chǎng)突破了52億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)38%。隨著全球安全市場(chǎng)的增長(zhǎng)，用戶逐步開(kāi)始考慮在現(xiàn)有以太網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)之上盡可能地布置一些網(wǎng)絡(luò)安全攝像機(jī)及其他一些網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備?；赑oE技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備也已經(jīng)越來(lái)越被用戶所接受并且得到了快速的發(fā)展。自2010年中國(guó)安防行業(yè)網(wǎng)絡(luò)高清化浪潮被掀起，PoE技術(shù)成為網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)相較于模擬攝像機(jī)的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)點(diǎn)，同時(shí)能省去配置電源線的時(shí)間與金錢(qián)，使整個(gè)裝置系統(tǒng)的成本明顯降低。極大的推動(dòng)了安防行業(yè)IP化進(jìn)程。
隨著以太網(wǎng)的廣泛應(yīng)用,目前全球均普遍采用RJ-45網(wǎng)絡(luò)插座，因此各種PoE設(shè)備都具備相容性。PoE不需要更改以太網(wǎng)線路的纜線架構(gòu)即可運(yùn)作，所以采用PoE系統(tǒng)不但節(jié)省成本易于布線安裝還具備了遠(yuǎn)程通電、斷電的能力,從而很好的解決了網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)所需的電源難題,將在未來(lái)安防監(jiān)控領(lǐng)域的發(fā)展中起到非常重要的作用。
二、PoE在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中的主要應(yīng)用
近年來(lái)，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)和信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)家各行業(yè)對(duì)視頻監(jiān)控產(chǎn)生了前所未有的需求。應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，除了金融、政府、交通等特殊行業(yè)外，社區(qū)、酒店公共場(chǎng)所、工廠和商場(chǎng)都已應(yīng)用或正在實(shí)施數(shù)字監(jiān)控。規(guī)模和輻射區(qū)域越來(lái)越大。典型的例子是 “平安中國(guó)”項(xiàng)目，其項(xiàng)目范圍涉及到了整個(gè)城市，攝像頭達(dá)到上萬(wàn)個(gè)。而視頻監(jiān)控產(chǎn)品也從本地的DVR方式向IP Camera網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。
但是，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控設(shè)備的安裝卻受到環(huán)境的制約，嚴(yán)重影響了網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控所用網(wǎng)絡(luò)攝像頭除了需要通過(guò)網(wǎng)線來(lái)傳輸視頻信號(hào)外，還必須全天候?yàn)槠涮峁┳銐虻碾娏?。在?shí)施過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因?yàn)闊o(wú)法提供穩(wěn)定的電源，而不得不重新設(shè)計(jì)攝像頭的安裝地點(diǎn)的情況，而重新設(shè)計(jì)安裝地點(diǎn)可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)監(jiān)控死角，使安防監(jiān)控失去意義。
通常情況下，正常工作的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)需要外接兩根線，一根網(wǎng)線，一根電線。而以下情況會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控鏡頭無(wú)法安裝：
1、攝像頭安裝位置無(wú)電源。
2、攝像頭安裝的位置有電源，但卻是照明電源，無(wú)法提供全天候供電。
以上導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)無(wú)法安裝的情況，均發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的供電問(wèn)題上。要想使網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在預(yù)計(jì)地點(diǎn)正確安裝，就必須解決網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的供電問(wèn)題。既然不能正常提供電力，就應(yīng)該考慮使用網(wǎng)線來(lái)給攝像機(jī)供電，畢竟部署一條網(wǎng)線比部署一條強(qiáng)電線要容易的多，而且如果使用網(wǎng)線供電，只要數(shù)據(jù)交換機(jī)端的電力不中斷，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)就可以正常工作。使用網(wǎng)線給網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)供電，可以歸納為以下兩種情況：
1、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)支持IEEE802.3afIEEE802.3at協(xié)議，可以直接使用PoE供電設(shè)備通過(guò)網(wǎng)線給網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)供電。
2、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)不支持IEEE802.3afIEEE802.3at 協(xié)議，不能直接使用POE設(shè)備供電。這時(shí)需要用到另外一種配套設(shè)備——PoE分離線或者PoE分離器。它的作用可以將集成有電力的網(wǎng)線分離成純數(shù)據(jù)網(wǎng)線和電源線。這樣就可完成數(shù)據(jù)與電源分離，達(dá)到一根網(wǎng)線即傳輸了數(shù)據(jù)又提供電源。
三、解析PoE網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)
PoE網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是利用PoE技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，它擁有PoE受電設(shè)備端的功能，利用以太網(wǎng)供電的供電端設(shè)備(PSE)提供的直流電,通過(guò)雙絞線傳輸至受電端(PD)。PoE功能在若干年以后毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)是攝像機(jī)的必備功能，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的引進(jìn)PoE功能極大的靈活了網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的供電需求，既可以就地取電，也可以通過(guò)網(wǎng)線取電，布局的時(shí)候不再受傳統(tǒng)的電力線取電點(diǎn)的制約，可以隨意移動(dòng)和變更攝像點(diǎn)，在許多領(lǐng)域都具備極大的優(yōu)勢(shì)。伴隨著光網(wǎng)視等PoE產(chǎn)品廠商的大力投入PoE技術(shù)開(kāi)發(fā)、培育市場(chǎng)，PoE產(chǎn)品在性能上逐步升級(jí)，在價(jià)格上逐步平民化，PoE網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的用量成倍增長(zhǎng)。安防行業(yè)已經(jīng)逐步走進(jìn)無(wú)PoE不高清的“以太網(wǎng)供電PoE時(shí)代”
跟普通網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)相比，PoE網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：除了從以太網(wǎng)電纜為連接設(shè)備提供通用供電支持外，PoE降低了投資開(kāi)支，從而降低了在統(tǒng)一IP基礎(chǔ)設(shè)施中整合入上電設(shè)備的總部署成本。PoE免除了為終端設(shè)備安裝墻壁電源連接的需要，因而降低了與支持終端設(shè)備相關(guān)的電源插座成本。它還可在部署本地交流電源較為困難的場(chǎng)所安裝網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，從而提供了更大的靈活性。我們?cè)趯?shí)際運(yùn)用中也可以將PoE 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中的受電端從攝像機(jī)中剝離出來(lái)，分成普通的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)加PoE分離器(光網(wǎng)視型號(hào)：PD3101)或者PoE分離線(光網(wǎng)視型號(hào)：PD3201)。前端同樣有提供PoE供電的以太網(wǎng)交換機(jī)(光網(wǎng)視常用型號(hào)：POE31004P)，后端配置PoE分離器或者PoE分離線，將雙絞線傳輸過(guò)來(lái)的直流電源轉(zhuǎn)換給網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，提供網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的工作電源。因?yàn)槭茈娔K具有支持功率識(shí)別電路的功能，在我們使用智能PoE交換機(jī)供電的時(shí)候，節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)的更加明顯。
下表列出了在具體工程應(yīng)用中PoE網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與普通網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的對(duì)比效果。
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四、PoE技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)
安防行業(yè)應(yīng)用PoE組網(wǎng)主要有簡(jiǎn)化布線、節(jié)能靈活、安全方便等優(yōu)勢(shì)。眾所周知，一般的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)除了需要通過(guò)網(wǎng)線來(lái)傳輸視頻信號(hào)外，還必須全天候?yàn)槠涮峁┳銐虻碾娏?。而在現(xiàn)實(shí)施工中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因?yàn)闊o(wú)法提供穩(wěn)定的電源，而不得不重新設(shè)計(jì)攝像頭的安裝地點(diǎn)的情況。如此一來(lái)，重新設(shè)計(jì)安裝地點(diǎn)額可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)監(jiān)控死角，使監(jiān)控失去意義。
1、靈活性，PoE只需要安裝和支持一條電纜，簡(jiǎn)單而且節(jié)省空間，并且設(shè)備可隨意移動(dòng)
2、節(jié)約成本，視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)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(fèi)的時(shí)間，節(jié)省了費(fèi)用和時(shí)間
3、供電智能化，DC電源像數(shù)據(jù)傳輸一樣，PoE可以通過(guò)使用簡(jiǎn)單網(wǎng)管協(xié)議(SNMP)來(lái)監(jiān)督和控制設(shè)備
4、消除供電安全隱患，PoE供電端設(shè)備只會(huì)為需要供電的設(shè)備供電，只有連接了需要供電的設(shè)備，以太網(wǎng)電纜才會(huì)有電壓存在，因而消除了線路上漏電的風(fēng)險(xiǎn)
5、集中供電優(yōu)勢(shì)，一個(gè)單一的UPS就可以提供相關(guān)所有設(shè)備在斷電時(shí)的供電
6、設(shè)備兼容性優(yōu)勢(shì)，用戶可以自動(dòng)、安全地在網(wǎng)絡(luò)上混用原有設(shè)備和PoE設(shè)備，這些設(shè)備能夠與現(xiàn)有以太網(wǎng)電纜共存
7、使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備便于管理，當(dāng)遠(yuǎn)端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)線相連后，能夠遠(yuǎn)程控制、重配或重設(shè)
8、在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)局域網(wǎng)中，PoE可以簡(jiǎn)化測(cè)試任務(wù)，接入點(diǎn)能夠被輕松地移動(dòng)和接入。
五、PoE在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中的發(fā)展趨勢(shì)
1 、IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)是目前的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用
該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可以通過(guò)RJ45接口向受電設(shè)備提供功率高達(dá)13W、48V的電源，這就允許設(shè)備使用與傳輸數(shù)據(jù)一致的電纜提供或吸收功率。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了兩個(gè)可選電源實(shí)體的功能及電氣特性：即受電設(shè)備(Power Device，or PD)和供電設(shè)備(Power Sourcing Equipment，or PSE)，該標(biāo)準(zhǔn)可向下兼容。較早的PoE設(shè)備不會(huì)與IEEE802.3af 標(biāo)準(zhǔn)相沖突，有效功率級(jí)還將有望面向未來(lái)的應(yīng)用。
IEEE 802.3af PoE 標(biāo)準(zhǔn)允許設(shè)計(jì)師通過(guò)以太網(wǎng)電纜為用電設(shè)備(PD)提供高達(dá)12.95W 的電力，同時(shí)符合安全特低電壓(SELV)要求。根據(jù)IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)，PD可按所需功率分為四個(gè)不同的級(jí)別。Class 1 設(shè)備需要的工作功率為0.44～3.84W，Class 2 設(shè)備需要的工作功率介于3.85W 和6.49W之間，Class 3設(shè)備的功率范圍則介于6.5～12.95W之間。設(shè)計(jì)師可以根據(jù)功率要求將他們的設(shè)備指定為特定的級(jí)別。低成本解決方案可以使用一般的
默認(rèn)級(jí)別指定(Class 0)，表示PD需要的工作功率介于0.44～12.95W的工作功率。
作為通過(guò)以太網(wǎng)電纜輸電的IEEE工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以太網(wǎng)供電(PoE)技術(shù)的發(fā)展勢(shì)頭十分強(qiáng)勁。這一新興技術(shù)通過(guò)傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的CAT-5電纜進(jìn)行供電，可以簡(jiǎn)化用電設(shè)備(PD)的安裝和部署。這些設(shè)備包括無(wú)線接入點(diǎn)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、智能終端、智能傳感器和VoIP電話等。
由于IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)的功率都在13W以下，但是實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要用到更大功率的終端，例如含有全方位云臺(tái)、變焦鏡頭的攝像機(jī)、大功率的高速球型攝像機(jī)等它們的功率大都30W以上，所以為將進(jìn)一步提高信道的供電能力，IEEE802.3at標(biāo)準(zhǔn)將功率由現(xiàn)在的12.95W提高到30W以上，深圳市光網(wǎng)視科技甚至將以太網(wǎng)供電的端口功率做到了60W以上，深圳光網(wǎng)視科技2012年實(shí)現(xiàn)了單端口60W，2013年實(shí)現(xiàn)了單端口95W等超高功率的以太網(wǎng)供電功能，擴(kuò)大了PoE在安防領(lǐng)域、辦公自動(dòng)化方面以及智能終端和工業(yè)化智能監(jiān)控等方面的應(yīng)用范圍。
2 、IEEE 802.3at標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展迅猛
目前PoE業(yè)界所采用的標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3 af應(yīng)用還是占據(jù)主要部分，只能向功率在13W以下的受電設(shè)備供電。雖然能夠滿足傳統(tǒng)的IP電話以及網(wǎng)絡(luò)攝像頭的需求，但隨著無(wú)線局域網(wǎng)雙波段接入、視頻電話、PTZ視頻監(jiān)控系統(tǒng)(可變焦帶云臺(tái)的攝像機(jī))、智能終端、遠(yuǎn)處辦公設(shè)備等高功率應(yīng)用的出現(xiàn)，原有的IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)13W的供電功率顯然不能滿足需求，為此，IEEE在2005年開(kāi)始開(kāi)發(fā)新的PoE標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3at(PoE Plus)以提升PoE可傳送的電力。
新標(biāo)準(zhǔn)于2009年正式發(fā)布,稱(chēng)為Power-over-Ethernet Plus (PoEP) IEEE 802.3at，它將功率要求高于12.95W的設(shè)備定義為Class 4(該級(jí)別在IEEE 802.3af中有描述，但留作將來(lái)使用)，可將功率水平擴(kuò)展到25W或更高。由于能夠支持更高的功率水平，這一新標(biāo)準(zhǔn)會(huì)將PoE應(yīng)用很容易擴(kuò)展到新的領(lǐng)域，例如WLAN(無(wú)線局域網(wǎng))、銷(xiāo)售點(diǎn)終端設(shè)備、交換機(jī)以及傾斜式/變焦式/云臺(tái)式監(jiān)控?cái)z像機(jī)。
IEEE802.3at (PoEP)標(biāo)準(zhǔn)中最引人注目的一個(gè)新變化將是，它能夠以比現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)更詳盡的細(xì)節(jié)來(lái)控制功率分布。兼容802.3af標(biāo)準(zhǔn)的PSE識(shí)別PD的級(jí)別后，只需提供級(jí)別定義所允許的最大功率即可。IEEE802.3at系統(tǒng)通電后，符合標(biāo)準(zhǔn)的PSE將能夠使用Level-2 軟件與每個(gè)PD 進(jìn)行通信，以確定峰值和平均功率要求。這一新功能將允許設(shè)計(jì)師根據(jù)功率預(yù)算來(lái)設(shè)計(jì)PoE兼容系統(tǒng)，并使系統(tǒng)總功率能力更接近于系統(tǒng)負(fù)載要求。峰值負(fù)載功率和高電流持續(xù)時(shí)間之間還可以建立通信(例如，攝像機(jī)推拉電機(jī)具有較高的短時(shí)電流要求)。不過(guò)，新標(biāo)準(zhǔn)尚未對(duì)這種Level-2通信進(jìn)行完整定義。由于新標(biāo)準(zhǔn)是向下兼容IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)的，因此面臨的一個(gè)主要問(wèn)題是，PSE如何判斷與之相連的是IEEE802.3af兼容PD還是新的IEEE802.3at兼容PD(以及PD如何對(duì)PSE做出類(lèi)似的判斷)。為了解決此問(wèn)題，IEEE802.3at標(biāo)準(zhǔn)將使用與IEEE802.3af中相同的特征來(lái)指示PoE兼容PD，但這樣會(huì)在分級(jí)階段增加第二次電壓脈沖，以便指示PSE的IEEE802.3at兼容狀態(tài)。IEEE802.3at兼容PD將檢測(cè)到第二次電壓脈沖，并判斷它們已連接至IEEE802.3at兼容PSE。由于分級(jí)周期持續(xù)時(shí)間符合 IEEE802.3af時(shí)間限制，因此與當(dāng)前IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)兼容的PD會(huì)將第二次脈沖僅視為初始查詢和響應(yīng)的一部分。
3 、IEEE802.3af與IEEE802.3at的對(duì)比：
與IEEE802.3af相比，IEEE802.3at可輸出2倍以上的電力，每個(gè)端口的輸出功率可在30W以上，因此可大幅拓寬PoE的應(yīng)用領(lǐng)域。表1為IEEE802.3af與IEEE802.3at的對(duì)比。 
