◆尹勝

淺析POE技術(shù)在安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中的應(yīng)用

◆尹勝

（新疆維吾爾自治區(qū)森林消防總隊(duì) 新疆 830011）

隨著智能化安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的不斷健全，為更好地解除安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備安裝局限性，以太網(wǎng)供電（POE）技術(shù)得到了設(shè)計(jì)應(yīng)用。本文先行簡述POE技術(shù)的概念，對其供電過程進(jìn)行探討后，討論了POE技術(shù)在安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中的主要應(yīng)用，并明確了POE技術(shù)在安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中的應(yīng)用優(yōu)勢，以期為進(jìn)一步推廣該技術(shù)應(yīng)用提供參考。

POE技術(shù)；安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控；應(yīng)用優(yōu)勢

近年來，國家各行業(yè)領(lǐng)域?qū)Π卜辣O(jiān)控提出了更高的應(yīng)用要求，智能化安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大。在安防監(jiān)控向高清化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、綜合化的不斷發(fā)展中，以太網(wǎng)供電（POE）標(biāo)準(zhǔn)成功應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，有效節(jié)省了攝像裝置電源線的配置成本，幫助安防行業(yè)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢集聚。新時(shí)代下，我國安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控領(lǐng)域迎來新發(fā)展契機(jī)，機(jī)遇與挑戰(zhàn)共生并存，積極分析POE技術(shù)以及在安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中的應(yīng)用，對推動(dòng)安防建設(shè)大有裨益。

1 POE技術(shù)的概念

POE（Power Over Ethernet），意為“以太網(wǎng)供電技術(shù)”，主要是指保持傳統(tǒng)以太網(wǎng)Cat.5布線基本架構(gòu)，對具備IP服務(wù)的終端設(shè)備進(jìn)行信號傳輸時(shí)，同時(shí)輸入直流電供設(shè)備使用的技術(shù)。POE技術(shù)可同時(shí)在以太網(wǎng)中傳輸信號數(shù)據(jù)和傳輸供電，體現(xiàn)了以太網(wǎng)中用戶與系統(tǒng)的廣泛兼容。POE技術(shù)的應(yīng)用，可保障網(wǎng)絡(luò)布線結(jié)構(gòu)緊湊以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定，將網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行成本降至最低。POE又稱POL（Power over LAN），即基于局域網(wǎng)的供電系統(tǒng)，是一類典型的帶源以太網(wǎng)。常規(guī)情況下，POE技術(shù)搭載構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主要包括兩類設(shè)備，分別位于供電端和受電端，對應(yīng)分別稱為PSE和PD設(shè)備，因此PSE設(shè)備可視為以太網(wǎng)供電輸出主體，用于向以太網(wǎng)鏈路中持續(xù)供電，而PD設(shè)備可視為以太網(wǎng)供電輸入負(fù)載，用于消耗以太網(wǎng)鏈路中積累的電力。POE的標(biāo)準(zhǔn)供電系統(tǒng)主要擁有的供電特性參數(shù)包括：電壓處于[44，57]V區(qū)間，以48V為典型電壓取值；供電電流最大允許值為55mA；供電系統(tǒng)擁有的典型工作電流保持在[10，350]mA區(qū)間內(nèi)；供電系統(tǒng)將為POE供電設(shè)備配置3.84W到12.95W的功率，并分成五個(gè)檔級，峰值不得大于13W。

現(xiàn)階段應(yīng)用的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)主要是IEEE802.3，在其基礎(chǔ)上擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)電流直供的標(biāo)準(zhǔn)，從而衍生出IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)，作為POE技術(shù)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，并作為全球?yàn)榻鉀Q電源分配問題而提出的標(biāo)準(zhǔn)方案。按照標(biāo)準(zhǔn)，以太網(wǎng)物理連接所用網(wǎng)線依據(jù)電氣性能的不同可分為三類、四類、五類、超五類、六類、七類等類型，以六類非屏蔽雙絞線（CAT6）為例，其雙絞線的四對線性能參數(shù)更優(yōu)，在以太網(wǎng)的傳輸介質(zhì)兩類標(biāo)準(zhǔn)10Mbase-t和100Mbase-t中，都僅用到兩對線。

POE系統(tǒng)架構(gòu)中，IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)所引導(dǎo)的兩種雙絞線用法為：一是以空閑腳作為主要的供電點(diǎn)，將4、5腳接正，將7、8腳接負(fù)，如圖1所示，POE供電單元PSE將向受電端輸出48V直流電；二是使用可傳輸數(shù)據(jù)流信號的信號線腳（1，2，3，6）來傳輸48V直流電。這些數(shù)據(jù)腳在應(yīng)用供電后，直流電源被安設(shè)于傳輸變壓器中點(diǎn)位，對于1、2和3、6兩種對線而言，都可以在轉(zhuǎn)換極性下連接。在這種方式下線對1、2和線對3、6可以為任意極性。在第二種方式中，信號傳輸所用芯線同時(shí)完成數(shù)據(jù)流與直流電的傳輸，而兩者之間的傳輸頻率并不一致，因此供電不會影響到數(shù)據(jù)流的傳輸效果。

IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)所制定的技術(shù)規(guī)則中，上述兩種雙絞線用法不可同時(shí)應(yīng)用。對于POE的供電單元PSE也僅支持一種方式，而再不允許同時(shí)應(yīng)用以上兩種情況。電源提供設(shè)備PSE只能提供一種用法，但是在受電端的直流電使用設(shè)備PD則可以同時(shí)接受兩種方式的雙絞線連接應(yīng)用。在IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)下，POE供電電源電壓為48V，電功率為13W，而對于受電端PD設(shè)備，可較容易實(shí)現(xiàn)48V向低壓轉(zhuǎn)換，并要求匹配絕緣安全電壓，電壓值為1500V。

圖1 POE系統(tǒng)架構(gòu)原理圖

2 POE技術(shù)在安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中的應(yīng)用

2.1 POE技術(shù)在安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中的應(yīng)用需求

常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)會通過單根網(wǎng)線與單根電線進(jìn)行連接，保持其正常工作。但網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)的安裝常有局限性，一方面是攝像頭所部署位置無法安裝或直接提供外接電源，另一方面是攝像頭所部署位置可以提供電源，但電源是原建筑體的照明電源，照明電源在白天無法供電，就無法滿足攝像機(jī)的全天候供電需求?？梢?，常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)無法正常工作，典型的問題就在于設(shè)備供電解決不到位?，F(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)的部署位置是要更加根據(jù)實(shí)際情況選擇預(yù)設(shè)地點(diǎn)的，因此該地點(diǎn)必然要解決好網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)的供電問題。在現(xiàn)場無法直接安裝并提供直流供電的情況下，應(yīng)考慮將網(wǎng)線作為網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)的電源傳輸線纜。若在利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行供電傳輸時(shí)，能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)交換機(jī)的自身供電不斷開，就能夠持續(xù)為網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)供電保障其正常工作。因此，POE技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)安裝供電中擁有了用武之地。

2.2 POE技術(shù)在安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中的供電距離

一般情況下，安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)需借助網(wǎng)線來傳輸供電，會出現(xiàn)兩類情況。第一種情況是，安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)支持IEEE802．3af等協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，則可直連PSE設(shè)備為安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)供電。第二種情況是，安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)不支持相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，則不可直連PSE設(shè)備，還需引入POE分離裝置或線纜，用于將原有網(wǎng)線進(jìn)行分離，形成虛擬化的數(shù)據(jù)流傳輸網(wǎng)線和電源傳輸線，在兩大傳輸物質(zhì)的分離后，網(wǎng)線就具備了同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)和電源的功能。在安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控體系建設(shè)中，POE為安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)供電是要考慮供電距離的，由于電流通過網(wǎng)線傳輸，因此供電距離主要取決于數(shù)據(jù)傳輸距離。常規(guī)的數(shù)據(jù)傳輸距離由于受網(wǎng)線性能的影響有所上限要求，如普通五類線的數(shù)據(jù)傳距理論值僅保持在百米左右，而要取得較理想的施工效果，網(wǎng)線則多取90米左右長度。當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)傳輸距離是基于網(wǎng)絡(luò)傳輸速率而確定的，若網(wǎng)絡(luò)傳輸速率僅在10M水平，則網(wǎng)絡(luò)傳輸距離將接近200米。

2.3 安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)的POE技術(shù)應(yīng)用

在安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控體系建設(shè)中，POE安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)已經(jīng)不可或缺，該設(shè)備正是將POE技術(shù)全面嵌入物理架構(gòu)與邏輯架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，利用PSE設(shè)備經(jīng)雙絞線向PD設(shè)備傳輸直流電。POE技術(shù)在安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)中應(yīng)用后，可積極解決攝像機(jī)供電需求，不僅能就地取電，還可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)線供電，傳統(tǒng)的攝像機(jī)電源位置以及電源線的路由都不再是安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)安裝的限制。如今，更多的POE產(chǎn)品得到研發(fā)推廣，性能大幅提升，而市場價(jià)格在持續(xù)壓低。安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)等POE產(chǎn)品的實(shí)際運(yùn)用中，主要體現(xiàn)四類POE供電方式，一是IP終端與交換機(jī)均有POE，則使用網(wǎng)線接通；二是IP終端不支持POE而交換機(jī)支持，人們會考慮對POE安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)的PD設(shè)備進(jìn)行分離，把安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)分解為普通設(shè)備與POE分離器的組合，或是分解為普通設(shè)備與POE分離線的組合；三是IP終端支持POE而交換機(jī)不支持，在IP終端設(shè)備與交換機(jī)中增設(shè)POE供電模塊并與IP終端相連；四是IP終端與交換機(jī)均未POE，則應(yīng)在兩者將增設(shè)POE供電模塊以及POE分離器，在交換機(jī)中出來的網(wǎng)線要經(jīng)供電模塊到分離器后再接入終端設(shè)備。

3 POE技術(shù)在安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中的應(yīng)用優(yōu)勢

（1）POE技術(shù)應(yīng)用于安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控體系中，僅需設(shè)計(jì)部署單條電纜，操作上更加簡易便捷，應(yīng)用空間要求較低，PSE、PD設(shè)備移動(dòng)性突出。

（2）安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控體系中，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)等客戶端設(shè)備均有較為嚴(yán)格的安裝環(huán)境，這些地方或無法專設(shè)電源，應(yīng)用POE后，專設(shè)電源的選購與安裝成本均可節(jié)省，也無須考慮安裝耗時(shí)。

（3）安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控體系中的POE技術(shù)應(yīng)用，會讓以太網(wǎng)供電更加智能化，直流電源同數(shù)據(jù)流一同傳輸，僅借助簡單網(wǎng)管協(xié)議（SNMP）便可完成系統(tǒng)監(jiān)控。

（4）安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控體系的PSE設(shè)備會選定需接受供電的PD設(shè)備，因此在明確連接設(shè)備的身份后，安防網(wǎng)絡(luò)線纜才形成電壓，線路漏電隱患大大降低或消除。

（5）在局部的安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控體系中，若遭遇斷電，則安裝輕便的UPS便可解決監(jiān)控體系POE系統(tǒng)兩端設(shè)備供電需求，體現(xiàn)出集中供電的優(yōu)勢。

（6）POE系統(tǒng)所有設(shè)備都有良好的兼容性，用戶可于網(wǎng)絡(luò)中變更調(diào)整設(shè)備，并有效實(shí)現(xiàn)與以太網(wǎng)電路共接，操作安全。

（7）POE技術(shù)應(yīng)用于安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控體系能夠優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理，網(wǎng)絡(luò)中接入遠(yuǎn)端設(shè)備后可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制或配設(shè)。

（8）安裝網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的POE局域網(wǎng)中能夠有效降低測試難度，不同設(shè)備選擇的接入點(diǎn)可靈活變換和轉(zhuǎn)移。

3 結(jié)語

安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控行業(yè)發(fā)展近年來十分迅猛，技術(shù)上已經(jīng)走入網(wǎng)絡(luò)化、IP化、智能化。在現(xiàn)場無法直接安裝并提供直流供電的情況下，POE技術(shù)可通過網(wǎng)線為網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)提供電源傳輸服務(wù)。POE在安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中的應(yīng)用，要充分掌握POE的不同供電方式，對于IP終端設(shè)備與交換機(jī)對POE的支持情況要充分了解，并采取有效的連接手段，才能確保受電設(shè)備可以真正得到從POE供電設(shè)備中提供的電源，實(shí)現(xiàn)連續(xù)安全運(yùn)行。

[1]杜松，陳晉，劉建琴，等.PoE技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].中國新通信，2016（22）：124-125.

[2]李建蘭，龍飛，黃祖興，等.PoE供電方式在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].智能建筑與城市信息，2017（2）：67-68，72.

[3]李東.POE供電在弱電工程上的應(yīng)用[J].通訊世界，2019，26（7）：242-243.