PoE供电方式在监控系统中的应用

李建兰，龙 飞，黄祖兴，何艳艳

（1.云南机电职业技术学院; 2.云南建投安装股份有限公司）

PoE供电方式在监控系统中的应用

李建兰1，龙 飞2，黄祖兴2，何艳艳2

（1.云南机电职业技术学院; 2.云南建投安装股份有限公司）

随着IEEE802.3af、IEEE802.3at标准的制定，PoE以太网供电技术正快速走进人们的生活，并越来越受到制造商、工程商、终端用户的欢迎。论文对PoE供电系统及关键技术进行介绍，阐述了PoE供电方式在监控系统中的应用，对PoE供电系统线材、设备的选择进行探讨。

供电系统；交换机；监控系统

1 PoE供电系统概述

1.1 PoE概念

PoE(Power Over Ethernet)指的是在利用现有的Cat.5网络布线基础上，系统架构不作任何改动的情况下，在为一些基于IEEE802.3af、IEEE802.3at标准的IP终端（如IP电话、无线AP、IPC网络摄像机等）传输数据信号的同时还能为这类受电设备提供直流供电的技术。

1.2 PoE供电的关键技术

1）PoE供电的系统构成

一个完整的PoE供电系统包括供 电 端 设 备（PSE，Power Sourcing Equipment)和受电端设备(PD，Powered Device)两部分；供电端设备PSE是为以太网客户端设备供电的设备，同时也是整个PoE以太网供电过程的管理者。而受电端设备PD是接受供电的PSE负载，即PoE系统的客户端设备，如IP电话、IPC网络摄像机、无线AP等以太网设备。PSE和PD是基于IEEE802.3af标准建立有关受电端设备PD的连接情况、设备类型、功耗级别等方面的信息联系，并以此为根据PSE通过以太网向PD供电的系统。

2）PoE供电系统的工作过程

（1）检测PD

PSE设备一开始在端口输出很小的电压，直到其检测到线缆终端的连接为1个支持IEEE802.3af标准的受电端设备；

（2）PD端设备功耗分类

当PSE设备检测到受电端设备PD之后，可能会为PD设备进行分类，并评估此PD设备所需的功率损耗；

（3）开始供电

PSE设备在1个可配置时间(一般小于15μs)的启动期内，开始从低电压向PD设备供电，直至提供48V的直流电源；

（4）供电实时监控

PSE设备为PD设备提供稳定可靠的48V直流电，满足PD设备不超过标准规定15.4W的功率消耗；

（5）电源断开

如果PD设备从网络上断开连接时，PSE就会快速地(一般在300～400ms之内)停止为PD设备提供电源，并重复检测过程以检测线缆的终端是否有PD设备连接。

3）PoE通过网线供电的原理

所有标准的5类网线共有4对双 绞 线， 但 是 在l0M BASE-T和100M BASE-T中只用到其中的1，2和3，6两对，4，5和7，8空闲，IEEE802.3af标准在制定PoE标准时为使用以太网电缆输送直流电到PoE兼容的设备供电时定义了两种方法：

（1）中间跨接法( Mid-Span)即应用网线空闲脚供电，4、5脚连接为正极，7、8脚连接为负极。

（2）末端跨接法(End-Span)即利用信号线（1，2和3，6）同时传递数据信号和48V的电源。应用数据脚供电时，将DC电源加在传输变压器的中点，在这种供电方式下线对1，2和线对3，6可以为任意极性。线对1，2和3，6在传输数据的同时也传输直流电，只不过其传输电流所采用频率与以太网数据信号的频率不同，故而不影响数据的传输[1]。

2 PoE供电系统应用场所

1）新建监控系统，为了节约成本、减少电源线缆敷设的工作量，简化施工程序而采用PoE供电方式。

2）旧的监控系统改造原有建筑已布网线，但无电源线为了便于集中管理而采用PoE供电方式。

3 PoE供电系统在监控系统的的应用方式

1）交换机和摄像机都支持PoE ，这种方法PoE交换机直接通过网线接到支持PoE供电的网络摄像机上。

2）交换机支持PoE，摄像机不支持PoE，这种方案PoE交换机出来接PoE分离器，PoE分离器将电源分离成数据信号和电力，有2根输出线，1根是电力输出线，1根是网络数据信号输出线即普通网线。电力输出有5V/9V/12V等，可以匹配各种DC输入的非PoE受电终端，支持IEEE 802.3af/802.3at标准。数据信号输出线即普通网线直接接到非PoE受电终端的网口即可。

3）交换机不支持PoE，摄像机支持PoE，这种方案交换机出来接PoE供电器，PoE供电器将电力加到网线上之后传输给终端。这种方案利于扩展原有的布线网络，对原有网络没有影响。

4）交换机不支持PoE，终端也不支持PoE，这种方案交换机出来接PoE供电器，再接PoE分离器，最后传输给终端。

4 PoE供电系统线材、设备的选择

4.1 PoE供电系统的线材选择

PoE供电系统最好选择标准网线，即使用无氧铜材质按国家标准生产的网线，网线必须按照568A或者568B的标准连接好网线，必须接通8根线，同时长度要求在100m内。

超五类线：超五类网线主要应用于千兆位以太网1000Mbps，传输速率为100MHz，最大传输速率为1000MHz，具有衰减小、串扰少的优点、有更高的衰减串扰比（ACR)和信噪比（StructuralReturnLoss)、更小的时延误差，在不考虑超前及节约成本的情况下布线系统多采用超五类线材。

六类线：六类布线的传输性能要远高于超五类线材，用于传输速率大于1Gbps的应用系统，六类网线主要应用于千兆位以太网1000Mbps，传输速率为1～250MHz，最大传输速率为1Gbps，有超前意识又不考虑成本时最好选择六类网络线材。

4.2 PoE摄像机的选择

PoE摄像机的选型主要根据设计的技术参数来选择，镜头的大小根据现场实际情况来选择，要选择正规厂家的产品。

4.3 PoE交换机的选择

1）PoE交换机能给多大功耗的摄像机供电

IEEE802.3af标准定义了供电设备（PSE）和受电设备（PD）的功率最大值 为15.4W和12.95W，PSE与PD之间有差别，是因为以太网线缆的线对很细，在传输过程中即使线缆很短，本身也会存在较大功率损耗，所以在使用符合 IEEE802.3af标准PoE交换机供电时，应该以12.95W来判断能否满足受电设备的需求，比如1个网络摄像机的最大功耗是15W，只符合IEEE802.3af标准的PoE交换机就不能满足它的需要，而必须采用IEEE802.3at标准PoE交换机，在IEEE802.3at这个标准里，供电设备（PSE）和受电设备（PD）的功率最大值为30W和25W，也要注意要以25W作为能否给受电设备供电的依据，如果受电设备最大功耗超过了25W，就要用专用的PoE供电模块来给摄像机单独提供电源；故遵循IEEE802.3af标准生产的PoE交换机，只能给最大功耗不超过12.95W的PoE设备提供电源；遵循IEEE802.3at标准生产的PoE交换机，只能给最大功耗不超过25W的设备提供电源。

2）PoE供电交换机最多同时能给多少个PoE网络型摄像机供电

以如IMS-PO24EHP2ET系列PoE交换机1-24端口支持PoE供电E交换机为例，PoE供电总功率达到400W，PoE供电的总功率，在IEEE802.3af标准下（每端口供电功率15.4W），那么就能够供满24个端口（400÷15.4=25.97）即可以24口满配PoE设备，但如果是按照IEEE802.3at标准（每端口供电功率30W），同时最多就只能给13个端口供电了（400÷30=13），即1台400W PoE交换机只能给IEEE802.3at标准下13台PoE设备供电。但在实际使用中，很多小功率设备的最大功耗较低，比如有的摄像机的功率都在6～8W，如果这时每个PoE端口按照最大功率去预留供电功率的话，就会出现有的端口PoE功率用不完，而有的端口却分不到功率的情况，要选择PoE交换机都支持动态功率分配（DPA），通过这种方式每个端口只分配实际使用的功率，这样就能更高效地利用PoE交换机的供电功率；所以，在PoE交换机选型时最好采用支持动态功率分配的交换机，才能使供电效率最高；根据被供电摄像机的最大功耗，然后用PoE交换机的总供电功率除以最大功耗，就能得出1台PoE交换机能给多少台摄像机供电。

3）供电模块

当PoE交换机的总功率不足以支持前端所有摄像机供电时，就要单独加PoE供电模块给一部分摄像机供电，以保证监控系统的正常运转。

5 结语

综上所述，若要做好1个PoE供电方式的监控系统，不但要掌握PoE供电的所有知识，还要掌握监控系统的架构、产品的选型（网线、PoE交换机、PoE摄像机)等方方面面的知识，这样才能做出,1套完整而稳定的PoE供电方式的监控系统。

[1]吴耀辉.基于IEEE 802.3at标准的PoE系统设计和研究[D].南京：南京大学，2016.

Application of PoE Power Supply Mode in Monitoring System

LI Jian-lan1，LONG Fei2，HUANG Zu-xing2，HE Yan-yan2

（1.Yunnan Vocational College of Mechanical and Electrical Technology；2.YCIH Installation Co.Ltd.）

With the development of IEEE802.3af，IEEE802.3at standard，PoE Ethernet power supply technology is rapidly into the present life，and more and more manufacturers，engineering，end-users welcome. In this paper，the PoE power supply system and the key technologies are introduced，and then the application of PoE power supply in the monitoring system is discussed. Finally，the selection of PoE power supply system wire and equipment is discussed.

power supply system；switch；monitoring system