浅析POE技术在安防网络监控中的应用

◆尹胜

浅析POE技术在安防网络监控中的应用

◆尹胜

（新疆维吾尔自治区森林消防总队 新疆 830011）

随着智能化安防网络监控系统的不断健全，为更好地解除安防网络监控设备安装局限性，以太网供电（POE）技术得到了设计应用。本文先行简述POE技术的概念，对其供电过程进行探讨后，讨论了POE技术在安防网络监控中的主要应用，并明确了POE技术在安防网络监控中的应用优势，以期为进一步推广该技术应用提供参考。

POE技术；安防网络监控；应用优势

近年来，国家各行业领域对安防监控提出了更高的应用要求，智能化安防网络监控技术的开发应用领域在不断扩大。在安防监控向高清化、网络化、智能化、综合化的不断发展中，以太网供电（POE）标准成功应用于网络摄像机，有效节省了摄像装置电源线的配置成本，帮助安防行业实现了产业优势集聚。新时代下，我国安防网络监控领域迎来新发展契机，机遇与挑战共生并存，积极分析POE技术以及在安防网络监控中的应用，对推动安防建设大有裨益。

1 POE技术的概念

POE（Power Over Ethernet），意为“以太网供电技术”，主要是指保持传统以太网Cat.5布线基本架构，对具备IP服务的终端设备进行信号传输时，同时输入直流电供设备使用的技术。POE技术可同时在以太网中传输信号数据和传输供电，体现了以太网中用户与系统的广泛兼容。POE技术的应用，可保障网络布线结构紧凑以及网络运行稳定，将网络运行成本降至最低。POE又称POL（Power over LAN），即基于局域网的供电系统，是一类典型的带源以太网。常规情况下，POE技术搭载构建的网络系统，主要包括两类设备，分别位于供电端和受电端，对应分别称为PSE和PD设备，因此PSE设备可视为以太网供电输出主体，用于向以太网链路中持续供电，而PD设备可视为以太网供电输入负载，用于消耗以太网链路中积累的电力。POE的标准供电系统主要拥有的供电特性参数包括：电压处于[44，57]V区间，以48V为典型电压取值；供电电流最大允许值为55mA；供电系统拥有的典型工作电流保持在[10，350]mA区间内；供电系统将为POE供电设备配置3.84W到12.95W的功率，并分成五个档级，峰值不得大于13W。

现阶段应用的以太网标准主要是IEEE802.3，在其基础上扩展网络电流直供的标准，从而衍生出IEEE802.3af标准，作为POE技术的规范标准，并作为全球为解决电源分配问题而提出的标准方案。按照标准，以太网物理连接所用网线依据电气性能的不同可分为三类、四类、五类、超五类、六类、七类等类型，以六类非屏蔽双绞线（CAT6）为例，其双绞线的四对线性能参数更优，在以太网的传输介质两类标准10Mbase-t和100Mbase-t中，都仅用到两对线。

POE系统架构中，IEEE802.3af标准所引导的两种双绞线用法为：一是以空闲脚作为主要的供电点，将4、5脚接正，将7、8脚接负，如图1所示，POE供电单元PSE将向受电端输出48V直流电；二是使用可传输数据流信号的信号线脚（1，2，3，6）来传输48V直流电。这些数据脚在应用供电后，直流电源被安设于传输变压器中点位，对于1、2和3、6两种对线而言，都可以在转换极性下连接。在这种方式下线对1、2和线对3、6可以为任意极性。在第二种方式中，信号传输所用芯线同时完成数据流与直流电的传输，而两者之间的传输频率并不一致，因此供电不会影响到数据流的传输效果。

IEEE802.3af标准所制定的技术规则中，上述两种双绞线用法不可同时应用。对于POE的供电单元PSE也仅支持一种方式，而再不允许同时应用以上两种情况。电源提供设备PSE只能提供一种用法，但是在受电端的直流电使用设备PD则可以同时接受两种方式的双绞线连接应用。在IEEE802.3af标准下，POE供电电源电压为48V，电功率为13W，而对于受电端PD设备，可较容易实现48V向低压转换，并要求匹配绝缘安全电压，电压值为1500V。

图1 POE系统架构原理图

2 POE技术在安防网络监控中的应用

2.1 POE技术在安防网络监控中的应用需求

常规的网络视频监控摄像机会通过单根网线与单根电线进行连接，保持其正常工作。但网络视频监控摄像机的安装常有局限性，一方面是摄像头所部署位置无法安装或直接提供外接电源，另一方面是摄像头所部署位置可以提供电源，但电源是原建筑体的照明电源，照明电源在白天无法供电，就无法满足摄像机的全天候供电需求。可见，常规的网络视频监控摄像机无法正常工作，典型的问题就在于设备供电解决不到位。现实生产生活中，网络视频监控摄像机的部署位置是要更加根据实际情况选择预设地点的，因此该地点必然要解决好网络视频监控摄像机的供电问题。在现场无法直接安装并提供直流供电的情况下，应考虑将网线作为网络视频监控摄像机的电源传输线缆。若在利用网络进行供电传输时，能够保持数据交换机的自身供电不断开，就能够持续为网络视频监控摄像机供电保障其正常工作。因此，POE技术在网络视频监控摄像机安装供电中拥有了用武之地。

2.2 POE技术在安防网络监控中的供电距离

一般情况下，安防网络监控摄像机需借助网线来传输供电，会出现两类情况。第一种情况是，安防网络监控摄像机支持IEEE802．3af等协议标准，则可直连PSE设备为安防网络监控摄像机供电。第二种情况是，安防网络监控摄像机不支持相关协议标准，则不可直连PSE设备，还需引入POE分离装置或线缆，用于将原有网线进行分离，形成虚拟化的数据流传输网线和电源传输线，在两大传输物质的分离后，网线就具备了同时传输数据和电源的功能。在安防网络监控体系建设中，POE为安防网络监控摄像机供电是要考虑供电距离的，由于电流通过网线传输，因此供电距离主要取决于数据传输距离。常规的数据传输距离由于受网线性能的影响有所上限要求，如普通五类线的数据传距理论值仅保持在百米左右，而要取得较理想的施工效果，网线则多取90米左右长度。当然，网络传输距离是基于网络传输速率而确定的，若网络传输速率仅在10M水平，则网络传输距离将接近200米。

2.3 安防网络监控摄像机的POE技术应用

在安防网络监控体系建设中，POE安防网络监控摄像机已经不可或缺，该设备正是将POE技术全面嵌入物理架构与逻辑架构的网络摄像机，利用PSE设备经双绞线向PD设备传输直流电。POE技术在安防网络监控摄像机中应用后，可积极解决摄像机供电需求，不仅能就地取电，还可实现网线供电，传统的摄像机电源位置以及电源线的路由都不再是安防网络监控摄像机安装的限制。如今，更多的POE产品得到研发推广，性能大幅提升，而市场价格在持续压低。安防网络监控摄像机等POE产品的实际运用中，主要体现四类POE供电方式，一是IP终端与交换机均有POE，则使用网线接通；二是IP终端不支持POE而交换机支持，人们会考虑对POE安防网络监控摄像机的PD设备进行分离，把安防网络监控摄像机分解为普通设备与POE分离器的组合，或是分解为普通设备与POE分离线的组合；三是IP终端支持POE而交换机不支持，在IP终端设备与交换机中增设POE供电模块并与IP终端相连；四是IP终端与交换机均未POE，则应在两者将增设POE供电模块以及POE分离器，在交换机中出来的网线要经供电模块到分离器后再接入终端设备。

3 POE技术在安防网络监控中的应用优势

（1）POE技术应用于安防网络监控体系中，仅需设计部署单条电缆，操作上更加简易便捷，应用空间要求较低，PSE、PD设备移动性突出。

（2）安防网络监控体系中，网络视频监控摄像机等客户端设备均有较为严格的安装环境，这些地方或无法专设电源，应用POE后，专设电源的选购与安装成本均可节省，也无须考虑安装耗时。

（3）安防网络监控体系中的POE技术应用，会让以太网供电更加智能化，直流电源同数据流一同传输，仅借助简单网管协议（SNMP）便可完成系统监控。

（4）安防网络监控体系的PSE设备会选定需接受供电的PD设备，因此在明确连接设备的身份后，安防网络线缆才形成电压，线路漏电隐患大大降低或消除。

（5）在局部的安防网络监控体系中，若遭遇断电，则安装轻便的UPS便可解决监控体系POE系统两端设备供电需求，体现出集中供电的优势。

（6）POE系统所有设备都有良好的兼容性，用户可于网络中变更调整设备，并有效实现与以太网电路共接，操作安全。

（7）POE技术应用于安防网络监控体系能够优化网络设备管理，网络中接入远端设备后可实现远程控制或配设。

（8）安装网络摄像机的POE局域网中能够有效降低测试难度，不同设备选择的接入点可灵活变换和转移。

3 结语

安防网络监控行业发展近年来十分迅猛，技术上已经走入网络化、IP化、智能化。在现场无法直接安装并提供直流供电的情况下，POE技术可通过网线为网络视频监控摄像机提供电源传输服务。POE在安防网络监控中的应用，要充分掌握POE的不同供电方式，对于IP终端设备与交换机对POE的支持情况要充分了解，并采取有效的连接手段，才能确保受电设备可以真正得到从POE供电设备中提供的电源，实现连续安全运行。

[1]杜松，陈晋，刘建琴，等.PoE技术在网络监控系统中的应用研究[J].中国新通信，2016（22）：124-125.

[2]李建兰，龙飞，黄祖兴，等.PoE供电方式在监控系统中的应用[J].智能建筑与城市信息，2017（2）：67-68，72.

[3]李东.POE供电在弱电工程上的应用[J].通讯世界，2019，26（7）：242-243.