网电速联让物物相联更简单

□ 文/聂怀东 聂怀军 尹俊凯

网电速联让物物相联更简单

□ 文/聂怀东 聂怀军 尹俊凯

任何一个智能终端，它只需要两个东西，一是供电，二是联网。我们的解决方案就是“网电速联”。

物联网的概念是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统（GPS）、激光扫描器、环境传感器、图像感知器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网是智慧城市建设中必不可少的一个重要基础组成部分。几乎涵盖整个智慧城市下的智慧社区、智慧农业、智慧校园、智慧公安等方方面面，智慧城市离不开设置在各个部位大量的摄像头、温度、湿度、PM2.5传感器等智能终端，由于这些终端所处的位置受实际环境影响很大，如何让这些将大量智能终端方便供电、稳定工作，并实现有效地连接到互联网上，就需要一个物联网传输网络和智能供电体系。根据长、中、短不同距离的要求，解决方案各不相同，“网电速联”专门重点针对“方圆一公里”各类传感器快速有效地实现网络连接和安全节能地稳定供电，为大家提出一个供参考的解决思路。

什么是“网电速联”？

智慧城市，就是充分运用物联网、云计算、大数据、空间地理信息集成等新一代信息技术，构建城市规划、建设、管理和服务的智慧化体系，实现城市化与信息化高度融合的更高级城市形态，创造更加美好的生活。物联网作为智慧城市的关键部分，是智慧城市的神经末梢，没有物联网智慧城市就无法感知城市；而信息传输部分工业物联网的核心组成部分之一。

“网电速联”是深圳市优特普科技有限公司针对物联网传输提出的一个针对“最后一公里”的整体解决方案，其包括对网络传输和电源供电管理两个方面：一方面是物联网数据传输的通道，他通过有线、无线的数据链路，将传感器和终端检测到的数据上传到管理平台，并接收管理平台的数据到各个扩展功能节点；另一方面是通过对智能终端的供电和能耗管理达到一个让智能终端“既工作又省电”的效果。

“网电速联”的构想是，远距离采用光纤或者4G等无限技术，接近“最后一公里”后，我们利用一个多功能专用交换机，适合光纤的采用光纤，不适合光纤的采用有线和无线相结合的模式。当采用有线模式时，优先采用“网络+电源”如POE、EOC等在一根网线或其他铜导线上传输，并通过软件实现能耗智能管理，这种方式；当采用无线时，对太阳能、风能电池进行能耗管理。“网店速联”实际上就是要透过一个网络装置，把“最后一公里”范围分布四处的各类智能终端简单有效地链接整合起来，并实现统一的能耗管理。

为什么需要网电速联？

一方面智慧城市讲究各种系统的融合和共享，目前各部门、各单位自己建设的各种智能系统各自为政的情况普遍，很难整合，一个单位已经安装好的摄像机探头很难被另外一个部门调用，这样导致大量的重复建设，国家资源很难得到合理应用。“智慧城市”是站在一个城市的高度来做物联网的建设，同一个智能终端采集到的图像、音频、温度等等各类信息是要在合法的授权下，任何单位都可以简单方便的调用，这样多个部门就可以使用同一个智能终端的数据，只是用途不同而已。另一方面城市物联网有别于家庭应用，有校园、机场、工厂、电站等各类建筑、各种道路、荒山野岭、机车等不同环境需要满足，特点是地域广，高低温、湿度大、气压强、腐蚀大等气候环境、强电磁辐射和干扰环境和各种机械环境等；而且往往这些环境下还存在电源难于获取和无法可靠保障，人员难于维护的情况。这就不仅要求智能终端可以可靠稳定工作，更需要连接各种智能终端的连接和电源供应系统需要可靠安全长期稳定的支持。基于这些设想和实际情况，传输层和感知层就应该在一个标准下彻底分离，传输层只负责信息传输和能源传递，感知层的各个智能终端都必须遵守一个统一的数据标准和供电标准，这样，无数个智能终端就可以非常方便快捷地进行任意位置的布设，各个单位需要使用数据只需要在软件数据上授权即可。正是基于这个长远设想，我们需要一个解决“最后一公里”的标准方案，“网电速联”作为一个传输系统解决方案是对这一标准的一个有益尝试。

“网电速联”要做到什么程度？

针对智慧城市整体要求，“网电速联”至少在四个方面符合要求：

有利于各种数据流的传输

工业物联智能终端中不仅包含普通检测数据流，还包含大量实时高清视频流。一般的数据可能有一定延时，但对一些对实时要求高的校准时钟数据、核对数据、视频数据要求很高的实时性。例如：不希望在观看视频画面的时候突然卡住，更不希望某些重要镜头会无缘无故丢失掉。实时性、完整性、流畅性是对于高清视频流传输的基本要求。

有利于组网

一是兼容多种传输方式和介质。“网电速联”包括有线和无线传输产品，有线传输产品包括网络电缆、同轴电缆、双绞线电缆和光纤多介质以太网传输和EPON光纤网络传输产品；包括4G LET、WIFI、Zigbee、RFID和微波等无线传输产品；包含光纤和无线的组合特色产品；二是组网更简单。“网电速联”的传输设备与运维管理平台软件解决，系统组网更简单，可远程实现VLAN、链路聚合、快速环网等二三层网络管理；“网电速联”的电源解决方案解决了终端设备电源问题，减低了组网难度。“网电速联”提供交流电源、直流电源及电池供电、冗余供电等综合解决方案，其中PoEEPOC PLC等网络电源混合传输为物联网传输提供极大便利；稳定可靠的太阳能、风能等多样化的电源管解决方案，为野外工业智能终端提供便捷的组网。三是组网更安全，MAC地址快速绑定技术、128位AES网络传输加密技术等网络传输管理技术更进一步提高网络安全性。

有利于适应各种复杂现场环境

1、可靠性：通常以MTBF指标来分析，在复杂环境或要求高的环境通常在几十年以上。在工程系统中，可靠性低，整个系统可靠性更低。这不仅影响物联网业务，给工程商极大的增加了系统维护成本，有的甚至无法验收，造成严重损失。

2、气候环境兼容：针对设备对气候环境的适应能力有要求，GB/T 2423国家标准中对温度、湿度、气候等指标有明确的规范。由于工业物联网设备，特别是前端摄像头、接入传输设备安装的气候环境较为复杂，这对设备对高低温度、高湿度防护、耐腐蚀性与抗老化性、气压等指标有很高的要求。

3、机械环境兼容：在汽车、轨道交通等机车运动环境下的物联网系统，传输设备要求兼容机械环境的能力。国家标准GB/T 2423对设备的机械冲击、碰撞、自由跌落、振动等指标有很高的要求。同样对于普通传输这没有要求。

4、电磁环境兼容（EMC）：由于工业物联终端设备需要在包括社区、工厂、电站、机车等不同的环境环境电磁场工作下工作。特别是设备的电磁抗扰度（EMS）方面有更高要求。这些包括国家标准GB17626中规范的静电抗电抗扰度（ESD）、射频电磁场辐射抗扰度（RS）、电快速瞬变脉冲群抗扰度（EFT）、浪涌（冲击）抗扰度（Surge）、射频场感应的传导骚扰抗扰度（CS）等项目。普通设备都在1级或没有要求。而这些工业物联网设备通常都要求在2、3级以上，设备抗干扰能力越高，设备工作就更稳定。设备抗扰度低下，设备工作就不稳定。就会出现设备复位、丢包率高、设备寿命降低低甚至设备烧毁等现象。具体表现就是图像停顿，花屏甚至系统瘫痪等现象。

5、安规：工业物联网传输设备需考虑在电厂、煤矿、加油站等工程安装和使用的安全。由于许多工业现场安装设备的空间狭小，施工及维护人员极易直接接触到网络设备的供电部分，合理的电压为操作人员的安全提供了重要保障。设备也需要考虑阻燃等措施满足工程防火要求。除此国家标准GB4943对触电、火灾外，在不同的环境还对热危险、机械危险等做了全面的规范和要求。普通的交换机虽然也安规触电、防火等方面有要求，却和工业环境的要求不同的等级和范围。

有利于工程安装和维护

1、业务类别：不同环境和业务差别很大。通常电力、煤矿、工厂、边防和道路物联终端等对整个系统的环境兼容要强的多，安装的难度和要求都高。客户不同的要求差异也对现场工程安装可能会异常的大。设备的地点也确定了设备对气候环境的要求，如高低温、湿度等就是必须考虑到范围。不考虑防雷，抗干扰等环境兼容要求对设备选择的影响，同样会带来更多风险。

2、系统布局：现有的工程施工环境和建筑结构对系统布局有直接影响，布局通常可以通常合理采用星型、总线型、环型或混合拓扑结构。同时还得兼顾传输距离，传输电缆的选择，布设空间，施工难度，工期及材料及人力成本等等。不同的施工团队擅长的也不一样，有些擅长电缆设备，有些更擅长光缆布设。优特普“网电速联”的EOC，EPOC，EVOC，EP等产品给系统电缆布设提供更多选择，把光传输和电传输完美结合在一起。

3、设备安装调试：系统布局确定后，设备的安防地点基本确定。是否利于安装和调试也很关键，有些公司做的产品成本是很低，连基本的固定方式都没有，就更别谈如何优化线路和维护。优特普“网电速联”产品具有挂墙，导轨，MIT机架19#机架等安装方式，给系统安装提供更多便利，为项目通过验收提供了保障。除了安装还需要考虑调试，安装人员和调试人员可能为不同工作人员，高空作业不仅影响成本对人员的要求也很高。便捷调试功能或远程调试管理将节约大量的人工成本。

“网电速联”应用案例解析

根据上述对“网电速联”的设想，我们结合几个案例来说明“网电速联”的应用效果。由于目前“网电速联”产品还属于初级阶段，并且项目多以试点方式进行，因此每一个项目中能体现的往往是“网电速联”某一方面特性，但这些也能充分说明一些问题。

案例： POE技术，方便省钱——“网电速联”在江苏南通万达广场智慧社区的应用

项目介绍。南通万达广场总建筑面积约52万平方米，整个项目由高档购物中心、娱乐中心、高档住宅、时尚步行街、办公等组成，集购物、休闲、餐饮、娱乐、文化、居住多功能为一体。整个解决方案整合视频监控、入侵报警、车辆管理、门禁管理、考勤管理、无线覆盖、信息发布和公共广播等业务系统。该项目为高端新建项目，都采用较为先进的设备和系统。其中网络传输部分采用“网电速联”传输解决方案。

解决方案

根据该项目的规划，整个网络系统采用“网电速联”PoE+全千兆解决方案，业务上满足1080P高清网络摄像机、WLAN无线网络覆盖、信息发布系统对高速网络的要求。同时PoE+供电技术，简化了项目施工和管理难度，更有效的提高电源集中管理，提高系统稳定性和可维护性，减低能耗。针对室外网络视频球机、室外WIFI AP、室外传感器和广播等室外物联终端连接的“网电速联”产品，采用满足室外高低温、防雷击的工业等级网络交换传输设备，提高系统稳定性。采用“网电速联“运维管理软件，为系统的安装调试、运行管理和维护提供便捷，提高系统的运行效率和减低故障率。图示如下：

应用特点

1、工业等级，系统工作稳定可靠

工业等级接入设备具备6KV防雷能力、-40℃～75℃高低温适应能力以及快速环网备份能力，大大提高和优化了室外智能终端的接入能力，提高了整个系统工作的稳定性和可靠性。

2、系统扩充性强

该系统在设计网络拓扑充分考虑系统扩展性，所以预留充分的冗余端口，不仅在端口方面具有冗余，而且设备电源部分也具有冗余电源接口，方便系统扩充及保证系统工作稳定性。

3、国际PoE标准，简化布线

在接入层设备上，接入交换机采用“网电速联”系列PoE接入交换机进行网络高清摄像机的网络信号接入及网络摄像机的供电，每个交换机的端口可最高输出30W功率，完全可以满足一般摄像机的供电需求，通过一根网线同时传输网络信号及电源信号，简化布线。

4、大带宽、高缓存，满足网络高清视频信号实时传输

在网络拓扑的设计上以及交换机的选型方面，都充分考虑网络高清视频传输大带宽、高码流的需要，比如在接入层交换机的选项方面，采用的是“网电速联”接入交换机产品，其上联端口采用是千兆带宽设计，足以满足下联端口的摄像机信号传输。

“网电速联”系列产品的工程应用，满足了万达广场的建筑内部和外部安防视频监控、无线覆盖、信息发布系统、门禁系统等物联终端组网和设备顺畅工作的需求；简化了网络和终端设备电源系统的布设，达到较高的建设速度，同时减低了调试、人工等工程和建设成本；优化了网络布局、减低了维护成本。系统稳定工作为万达广场的日常运行起着重要基础支撑作用。

网电速联、任重道远

根据以上案例分析，虽然“网电速联”产品还比较初级，需要符合真正的未来智慧城市建设的要求还有不少路要走，但是我们需要什么样的物联网传输层产品已经比较清楚了，我们认为主要是“六个更”。

技术更专业：针对行业应用设计，在“吞吐量、时延、丢包率、背靠背”等指标上满足多码流高清视频的数据传输和汇聚等综合应用。大功率可靠性的POE电源管理技术，降低接入设备、布线和工程维护成本。满足数据接入、数据存储、视频数据分析处理、数据备份、数据上传等网络视频监控等业务。

性能更可靠：产品须打造工业级品质，更强大电磁兼容能力、环境兼容、室外设备；满足低温-40度，高温75度大温差环境；安规等方面更高；对湿度的适应力强；防尘能力强，有风扇系统。。。无风扇系统，可满足密闭环境工作。

组网更科学：产品组网科学高效，采用分接入层、汇聚层和核心层架构设计。在接入层可满足星型拓扑、总线拓扑、环形拓扑以及混合拓扑模型，满足不同环境下等安防网络监控设备等接入。接入层：有丰富等接入设备，长距离采用光纤，中短距离采用有线和无线相结合的方式来解决，满足智慧城市建设中不同环境等要求。

兼容性更强：有线和无线相结合，长距离和短距离相结合。丰富的传输介质选择：可采用同轴电缆，网络电缆，双绞线，光纤传输接入网络。汇聚层：需要解决网络接入和数据分布式存储、数据备份等数据接入和应用数据管理。核心层：解决广域网、数据安全、网络管理。

能耗更低：智能终端的耗电量总体上不高，但由于智慧城市用量庞大，全数起来耗电量巨大。网电速联，在解决部分终端供电问题的同时，还在供电效率上做文章，算总帐时可以省不少电。

安装更简单：产品要求安装维护简便，如挂墙安装、导轨安装，机架安装和桌面放置等。可安装在室内，也可以安装在楼道、屋檐下、室外防水箱等等场所，安装上更简单，日后维护上也更加方便。

结束语

智能化、数字化、网络化、顶层设计是智慧城市发展的必然趋势，但毕竟有一个过程，目前我们能选择的网络传输产品绝大多数还是华为、思科、H3C等行业巨头的传统产品，虽然这些巨头有超强的技术力量来做产品，但在具体的细分市场上，网电速联有其独特的考虑角度，在解决1000米范围的终端接入上值得大家借鉴，如果能在中国找到一个县市一级市场做顶层设计进行“网电速联”试点，必将对智慧城市的传输层标准化上大有裨益。

作者单位：深圳市优特普科技有限公司