淺析POE技術在安防網絡監控中的應用

◆尹勝

淺析POE技術在安防網絡監控中的應用

◆尹勝

（新疆維吾爾自治區森林消防總隊 新疆 830011）

隨著智能化安防網絡監控系統的不斷健全，為更好地解除安防網絡監控設備安裝局限性，以太網供電（POE）技術得到了設計應用。本文先行簡述POE技術的概念，對其供電過程進行探討后，討論了POE技術在安防網絡監控中的主要應用，并明確了POE技術在安防網絡監控中的應用優勢，以期為進一步推廣該技術應用提供參考。

POE技術；安防網絡監控；應用優勢

近年來，國家各行業領域對安防監控提出了更高的應用要求，智能化安防網絡監控技術的開發應用領域在不斷擴大。在安防監控向高清化、網絡化、智能化、綜合化的不斷發展中，以太網供電（POE）標準成功應用于網絡攝像機，有效節省了攝像裝置電源線的配置成本，幫助安防行業實現了產業優勢集聚。新時代下，我國安防網絡監控領域迎來新發展契機，機遇與挑戰共生并存，積極分析POE技術以及在安防網絡監控中的應用，對推動安防建設大有裨益。

1 POE技術的概念

POE（Power Over Ethernet），意為“以太網供電技術”，主要是指保持傳統以太網Cat.5布線基本架構，對具備IP服務的終端設備進行信號傳輸時，同時輸入直流電供設備使用的技術。POE技術可同時在以太網中傳輸信號數據和傳輸供電，體現了以太網中用戶與系統的廣泛兼容。POE技術的應用，可保障網絡布線結構緊湊以及網絡運行穩定，將網絡運行成本降至最低。POE又稱POL（Power over LAN），即基于局域網的供電系統，是一類典型的帶源以太網。常規情況下，POE技術搭載構建的網絡系統，主要包括兩類設備，分別位于供電端和受電端，對應分別稱為PSE和PD設備，因此PSE設備可視為以太網供電輸出主體，用于向以太網鏈路中持續供電，而PD設備可視為以太網供電輸入負載，用于消耗以太網鏈路中積累的電力。POE的標準供電系統主要擁有的供電特性參數包括：電壓處于[44，57]V區間，以48V為典型電壓取值；供電電流最大允許值為55mA；供電系統擁有的典型工作電流保持在[10，350]mA區間內；供電系統將為POE供電設備配置3.84W到12.95W的功率，并分成五個檔級，峰值不得大于13W。

現階段應用的以太網標準主要是IEEE802.3，在其基礎上擴展網絡電流直供的標準，從而衍生出IEEE802.3af標準，作為POE技術的規范標準，并作為全球為解決電源分配問題而提出的標準方案。按照標準，以太網物理連接所用網線依據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更優，在以太網的傳輸介質兩類標準10Mbase-t和100Mbase-t中，都僅用到兩對線。

POE系統架構中，IEEE802.3af標準所引導的兩種雙絞線用法為：一是以空閑腳作為主要的供電點，將4、5腳接正，將7、8腳接負，如圖1所示，POE供電單元PSE將向受電端輸出48V直流電；二是使用可傳輸數據流信號的信號線腳（1，2，3，6）來傳輸48V直流電。這些數據腳在應用供電后，直流電源被安設于傳輸變壓器中點位，對于1、2和3、6兩種對線而言，都可以在轉換極性下連接。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完成數據流與直流電的傳輸，而兩者之間的傳輸頻率并不一致，因此供電不會影響到數據流的傳輸效果。

IEEE802.3af標準所制定的技術規則中，上述兩種雙絞線用法不可同時應用。對于POE的供電單元PSE也僅支持一種方式，而再不允許同時應用以上兩種情況。電源提供設備PSE只能提供一種用法，但是在受電端的直流電使用設備PD則可以同時接受兩種方式的雙絞線連接應用。在IEEE802.3af標準下，POE供電電源電壓為48V，電功率為13W，而對于受電端PD設備，可較容易實現48V向低壓轉換，并要求匹配絕緣安全電壓，電壓值為1500V。

圖1 POE系統架構原理圖

2 POE技術在安防網絡監控中的應用

2.1 POE技術在安防網絡監控中的應用需求

常規的網絡視頻監控攝像機會通過單根網線與單根電線進行連接，保持其正常工作。但網絡視頻監控攝像機的安裝常有局限性，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，就無法滿足攝像機的全天候供電需求。可見，常規的網絡視頻監控攝像機無法正常工作，典型的問題就在于設備供電解決不到位。現實生產生活中，網絡視頻監控攝像機的部署位置是要更加根據實際情況選擇預設地點的，因此該地點必然要解決好網絡視頻監控攝像機的供電問題。在現場無法直接安裝并提供直流供電的情況下，應考慮將網線作為網絡視頻監控攝像機的電源傳輸線纜。若在利用網絡進行供電傳輸時，能夠保持數據交換機的自身供電不斷開，就能夠持續為網絡視頻監控攝像機供電保障其正常工作。因此，POE技術在網絡視頻監控攝像機安裝供電中擁有了用武之地。

2.2 POE技術在安防網絡監控中的供電距離

一般情況下，安防網絡監控攝像機需借助網線來傳輸供電，會出現兩類情況。第一種情況是，安防網絡監控攝像機支持IEEE802．3af等協議標準，則可直連PSE設備為安防網絡監控攝像機供電。第二種情況是，安防網絡監控攝像機不支持相關協議標準，則不可直連PSE設備，還需引入POE分離裝置或線纜，用于將原有網線進行分離，形成虛擬化的數據流傳輸網線和電源傳輸線，在兩大傳輸物質的分離后，網線就具備了同時傳輸數據和電源的功能。在安防網絡監控體系建設中，POE為安防網絡監控攝像機供電是要考慮供電距離的，由于電流通過網線傳輸，因此供電距離主要取決于數據傳輸距離。常規的數據傳輸距離由于受網線性能的影響有所上限要求，如普通五類線的數據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，網線則多取90米左右長度。當然，網絡傳輸距離是基于網絡傳輸速率而確定的，若網絡傳輸速率僅在10M水平，則網絡傳輸距離將接近200米。

2.3 安防網絡監控攝像機的POE技術應用

在安防網絡監控體系建設中，POE安防網絡監控攝像機已經不可或缺，該設備正是將POE技術全面嵌入物理架構與邏輯架構的網絡攝像機，利用PSE設備經雙絞線向PD設備傳輸直流電。POE技術在安防網絡監控攝像機中應用后，可積極解決攝像機供電需求，不僅能就地取電，還可實現網線供電，傳統的攝像機電源位置以及電源線的路由都不再是安防網絡監控攝像機安裝的限制。如今，更多的POE產品得到研發推廣，性能大幅提升，而市場價格在持續壓低。安防網絡監控攝像機等POE產品的實際運用中，主要體現四類POE供電方式，一是IP終端與交換機均有POE，則使用網線接通；二是IP終端不支持POE而交換機支持，人們會考慮對POE安防網絡監控攝像機的PD設備進行分離，把安防網絡監控攝像機分解為普通設備與POE分離器的組合，或是分解為普通設備與POE分離線的組合；三是IP終端支持POE而交換機不支持，在IP終端設備與交換機中增設POE供電模塊并與IP終端相連；四是IP終端與交換機均未POE，則應在兩者將增設POE供電模塊以及POE分離器，在交換機中出來的網線要經供電模塊到分離器后再接入終端設備。

3 POE技術在安防網絡監控中的應用優勢

（1）POE技術應用于安防網絡監控體系中，僅需設計部署單條電纜，操作上更加簡易便捷，應用空間要求較低，PSE、PD設備移動性突出。

（2）安防網絡監控體系中，網絡視頻監控攝像機等客戶端設備均有較為嚴格的安裝環境，這些地方或無法專設電源，應用POE后，專設電源的選購與安裝成本均可節省，也無須考慮安裝耗時。

（3）安防網絡監控體系中的POE技術應用，會讓以太網供電更加智能化，直流電源同數據流一同傳輸，僅借助簡單網管協議（SNMP）便可完成系統監控。

（4）安防網絡監控體系的PSE設備會選定需接受供電的PD設備，因此在明確連接設備的身份后，安防網絡線纜才形成電壓，線路漏電隱患大大降低或消除。

（5）在局部的安防網絡監控體系中，若遭遇斷電，則安裝輕便的UPS便可解決監控體系POE系統兩端設備供電需求，體現出集中供電的優勢。

（6）POE系統所有設備都有良好的兼容性，用戶可于網絡中變更調整設備，并有效實現與以太網電路共接，操作安全。

（7）POE技術應用于安防網絡監控體系能夠優化網絡設備管理，網絡中接入遠端設備后可實現遠程控制或配設。

（8）安裝網絡攝像機的POE局域網中能夠有效降低測試難度，不同設備選擇的接入點可靈活變換和轉移。

3 結語

安防網絡監控行業發展近年來十分迅猛，技術上已經走入網絡化、IP化、智能化。在現場無法直接安裝并提供直流供電的情況下，POE技術可通過網線為網絡視頻監控攝像機提供電源傳輸服務。POE在安防網絡監控中的應用，要充分掌握POE的不同供電方式，對于IP終端設備與交換機對POE的支持情況要充分了解，并采取有效的連接手段，才能確保受電設備可以真正得到從POE供電設備中提供的電源，實現連續安全運行。

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