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行業新聞

監控系中POE供電的有關知識

前言:

近年來,PoE供電技術的發展勢頭越來越強勁。憑借簡化用電設備的安裝和部署、節能,安全等一系優勢,PoE供電成為無線覆蓋、安防監控、以及智能電網等場景的新寵。在技術交流中,工程商困惑最多的其中就有POE供電的問題。本文就匯總了大家最關注的問題,集中解答。

正文:


問題一:何為PoE技術?


PoE (Power Over Ethernet)指的是在現有的以太網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。


一個完整的PoE系統包括供電端設備(PSE,Power Sourcing Equipment)和受電端設備(PD,Powered Device)兩部分。


供電端設備(PSE):支持POE功能的以太網交換機、路由器、集線器或者其他網絡交換設備。


受電端設備(PD):在監控系統中主要就是網絡攝像機(IPC)


問題二:如何選擇PoE交換機?


1.需要給多大功耗的設備供電:PoE交換機采用的標準不同,輸出功率也會不同,比如:IEEE802.3af最大不超過15.4W,由于傳輸線材的損耗,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,那么就能夠供滿24個端口(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個端口供電了(370/30=12)。3. 需要接口數、是否帶光纖口、帶不帶網管、速率(10/100/1000M)。


問題三:PoE供電穩定嗎?


從技術角度來講,PoE的技術發展多年,目前已經處于非常成熟的階段,標準PoE供電足夠穩定安全。但由于目前監控市場迫于成本壓力,選用的PoE交換機或者線材品質過于低劣,再或者方案設計本身不合理,供電距離沒安排好或者連接了過多大功率設備出現了供電不足(尤其是夜間監控設備開啟加熱模式時)。所以工程商普遍存在PoE供電不穩定的觀點。


網絡監控項目,不同于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,采用有品質保證的PoE設備和線材是整個系統穩定的保證。


問題四:PoE供電交換機節能嗎?


眾所周知,PoE供電的一大優勢就是節能,但節能究竟體現在哪些方面呢?以MS系列標準PoE供電交換機為例為大家解疑。PoE供電交換機會根據供電設備自動調整功率。例如某紅外球機當氣溫較低,開啟加熱功能功率達到30Wmax,正常情況下功率24W max,PoE交換機會根據球機運行狀況自動調整供電功率。MS系列標準PoE交換機可設定PoE供電周期,在假期及夜間等時間可自動停止給指定端口的終端供電,不僅節省能源,還可在某些情景下設定靈活的使用方式。MS系列標準PoE交換機會實時監測所有端口狀態,如果端口狀態為down,則系統會自動停止對該端口供電,進入節能模式,既節省能源,又保證正常設備的穩定運行。


問題五:PoE供電交換機功率越大越好嗎?


由于高清球機,實時視頻電話等大功率設備的出現,網絡設備廠商們爭先研發出總功率更高的PoE交換機。然而很多產品只追求總功率的提升,忽略了功率和端口數量的關系,在功率大的同時,必然造成設備整體成本的提升,結果就是用戶選擇的PoE交換機實用性不強,性價比低。因此,在實際部署時,應該首先確定好PD設備的功率和數量,選擇最適合的PoE交換機。

問題六:PoE供電方案的優勢?


1.簡化布線、節省人工成本


一根網線同時傳輸數據和供電,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.安全方便


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。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以太網電纜共存。


3. 便于遠程管理


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

問題七:PoE供電技術在工程應用中存在哪些劣勢?


1. 功率不足,受電端帶不動:802.3af標準(PoE)輸出功率小于15.4W,對于一般IPC來說足夠了,但對于球機等大功率的前端設備而言,輸出的功率達不到要求。


2. 風險過于集中: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,風險過于集中。


3. 設備、維護成本高:相對于其他供電方式,PoE供電技術會增加售后維護工作量,從安全穩定的意義上來說,單獨供電的穩定性、安全性最好。


問題八:PoE供電的安全傳輸距離?網線該如何選擇?


POE供電的安全傳輸距離100米,建議使用超五類全銅網線。


用標準以太網線纜傳輸直流電是可以傳輸很遠的,那為什么傳輸距離會被限制在100米呢?


事實是PoE交換機最大傳輸距離主要取決于數據傳輸距離,當傳輸距離超過100米時可能會發生數據延遲、丟包等現象。因此在實際施工過程中傳輸距離最好不超過100米。


但如今已經有一些PoE交換機傳輸距離可以達到250米,滿足遠距離供電。也相信不久后隨著PoE供電技術的發展,傳輸距離會延長至更遠。


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 IEEE 802.3af標準要求PSE輸出端口的輸出功率為15.4W或者15.5W, 傳輸100米后的PD設備接受功率必須不小于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。


問題九:到底買非標的還是標準的PoE供電交換機?


要不非標還是標準的,這個主要看,要給供電的AP、IP Camera是支持48V、24V還是12V輸入?如果是 48V的,寫著支持支持IEEE802.3 AT或AF供電標準,一般都是標準的。如果是24V和12V的受電設備,就需要找對應的12/24V非標的供電交換機,也可以買標準的,這時就需要買一個PD受電分離器,將PoE轉化成DC供電和網線數據。


那為什么還是更建議大家買標準的,因為有很多隱患!


非標PoE供電交換機的工作原理就是屬于開關電源類,無PoE芯片,只是通過一個變壓器將220V交流電降壓成為48V直流電,不檢測下端受電設備,直接在每個RJ45端口不間斷輸出電壓和電流,可能導致電壓過高,燒壞下端受電設備。這樣的設備不能直接連其他網絡設備,因為直連容易導致正在PoE供電里面的網線2對線,正極和負極相接形成短路,輕則端口損壞,重則冒煙起火,很容易造成事故的隱患。


總結來說,標準的PoE供電交換機內部有PoE控制芯片,在供電之前有檢測的功能,當設備連接好后,PoE供電器會向網絡中發送一個信號,檢測網絡中的終端是否是支持PoE供電的PD設備。而非標準PoE產品是強供型網線供電裝置,一通電即供電,沒有檢測步驟,不管終端是否是PoE受電設備都供電,極易燒毀接入設備。

問題十:怎么區分標準PoE和非標準PoE?


1、看規格參數,如果輸出是12-24V的,那么肯定是非標的。


比如下圖這臺機器,某寶8口6口POE供電交換機;但是看規格參數寫著,15V1A輸出,19V1A超遠距離輸出。因為IEEE802.3 AT/AF協議規定,標準的PoE端口輸出電壓范圍是44-57V之間,所以這個一看就知道是非標的,這么便宜就不奇怪了,因為廠家為了省成本把PoE芯片也省掉了。但是如果端口輸出48V,就一定是標準的PoE交換機嘛?不一定,我們還得用第二招。


2、 用萬用表檢測端口或網線對應的線序,測試下網線上是不是一直在輸出電壓。


啟動設備,將萬用電表調至電壓測量檔位,用萬用電表兩表筆分別點觸PSE設備供電腳(通常是RJ45端口的1/2,3/6或者4/5,7/8),如果測出有48V或其它電壓值(12V、24V等)穩定輸出的設備即是非標產品。因為在這個過程中,PSE不對受電設備(這里為萬用表)做檢測,直接采用48V或其它電壓值供電。


反之,如果測量不出電壓,萬用表表針在2~10V之間跳動,則為標準POE。因為在這個階段,PSE在對PD端(這里為萬用表)進行檢測,而萬用電表不是合法的PD,PSE不會供電,無穩定電壓產生。


如果是標準的PoE供電設備,其在給下面的設備供電的時候,都會發一個很小的電壓,先檢測一下下面是否有連接對應的受電設備;然后依據下面的設備需要的功率給其提供對應的電壓和電流。下面圖2這臺PoE供電交換機雖然寫著是48V輸出,但是其和其他非標的PoE交換機一樣,其實屬于開關電源類,無PoE芯片。


做過監控和無線工程的工程商朋友都知道,工程類產品的可靠性很重要;可靠性低,整個系統可靠性更低,這不僅影響公司業務發展,還會給工程商增加極大的系統維護成本,有的甚至無法驗收,造成嚴重損失。


問題十一:那么標準的PoE供電交換機,可靠性就一定高?


設備的可靠性和使用壞境存在密切關系,商用的交換機一般用在室內、工業的交換機一般是會使用在室外,其對可靠性也要求不一樣,這里我們暫以商用交換機舉例。商用POE交換機可靠性主要由兩部分組成,一部分是交換部分,主要由(PCB、交換機芯片+PoE芯片、其他電子料),一部分是佩帶內置、外置的給POE供電的電源。因為電源是負責整個的電力供應,其可靠性最為重要。這里我們也簡答說下工程商朋友判斷POE供電交換機電源可靠性三個比較簡單的方案:


a.認真查看電源上面是否有3C認證和對應的制造商信息我們還是以上設備的電源,我們來看,上面有好多的認證標示標示,這時熟悉電子設備的人,可能會發現,這個電源居然沒有3C認證,哇不多說了,這樣不是知法犯法嗎?不敢多說了,沒有3C認證,也沒有制造廠家,不就是三無嘛。這樣的電源馬上就可以斷定,質量是不可能好的,更別說長期24小時不間斷給下面的設備供電使用了。

市場上很多PoE雜牌廠家,明明是三無產品,卻還是在電源上標示了3C、UL、GS這么多認證。這些都是廠家亂標的,自己加上去的。那針對這類怎么辦呢,我們怎么辦呢?


b. 測試電源表面溫度


實際測試滿載穩定,如果機殼穩定超過50度,那就存在很大的風險。我們再來看電源上的規格,電源48V2A,換算應該是96W,但是電源居然是最大功耗卻寫120/240W,電源設計都有一個閥值,超過這個功率后電源將重啟,長期超負荷運轉,電源的壽命將變短嗎,導致可靠性不斷降低。所以配這樣電源的交換機返修率會很高,更可怕的是這些電源居然都沒有做任何防雷措施,遇到雷雨天氣,產品可能是一壞一片啊。


廠家之所以使用這樣的電源,是因為電源是POE交換機成本的主要部分,廠家為了節省成本,選用劣質的電源,惡性競爭,完全不顧產品的質量。現在我們知道如何選擇真正性比價高的PoE供電交換機了。


問題十二:PoE供電交換機帶多少個AP和IP Camera?


比如下面這款5口百兆4口PoE供電交換機,下圖TEF1105P-4-63W,可以在官網和規格書中查到其PoE最大輸出功率為57W,到底能接多少個海康這款300W像素的日夜型半球網絡攝像機?可以先去海康官網找到對應DS-2CD2135F(D)-I(W)(S),下圖在其詳細參數一欄找到功耗選項:5W MAX(當ICR切換時 7W),ICR就是夜晚紅外的意思。POE最大輸出功率/攝像機最大消耗就得出最大支持個數了,57W/7W,就等于8個,因為POE供電口只有4個,所以就只支持4個了,其他的也類似。


細心的朋友可能會發現,不對,你沒把網線上面的損耗算上啊。確實是,網線上面的損耗主要是電流*網線的電阻,所以網線質量越差,損耗越大,所以我們做的這款采用了八芯供電,51V輸出,提高電壓,八芯并聯電路分流設計,降低網線上傳輸的電流來降低損耗,同時可以支持到更多的受電設備。就算是劣質的網線,也可以支持250米的遠距離傳輸和供電,解決監控布線,部分超過百米需要部署延長器、光纖等成本高的布線。


問題十三:安防監控及無線覆蓋如何選擇PoE交換機?


PoE交換機種類非常多,從百兆到千兆,再到全千兆的,還有非網管和網管型的差別,各種不同端口數的差別,想要選擇合適的交換機,需要全面綜合的考慮。以需要高清監控的工程為例分析。


第一步:選擇標準PoE交換機


第二步:選擇百兆或千兆交換機


在實際方案中需要綜合攝像機的路數,攝像機分辨率、碼率、幀數等參數選取。像海康、大華等主流監控設備廠商均提供專業的帶寬計算工具,用戶可利用工具計算所需帶寬,從而選取適合的PoE交換機。


第三步:選擇af或at標準的PoE交換機


根據監控設備功率選擇。例如使用某知名品牌的攝像機,功率12W max,這種情況就需要選用af標準的交換機。某高清球機功率30W max,這種情況就需要選用at標準的交換機。


第四步:選擇交換機的端口數量PoE交換機


按照端口數不同可分為4口、8口、16口和24口等幾種,可以綜合監控設備的功率、數量、位置,交換機供電功率以及價格選取。

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