POE技术在安防行业的应用及发展

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  POE技术在安防行业的应用及发展

对于终端而言，不需要考虑室内的市电取电问题，只要通过RJ45标准接口就能轻松实现供电，从而实现成本的降低、方便的控制和布线工程的简化。本文将通过对POE标准在当前相关行业的具体应用与案例，来一起探讨POE的技术发展与在安防中的应用等相关问题。

       
PoE的技术标准和适用范围

    PoE（Power over Ethernet，以太网供电）是一种局域网技术，由10Base2、10Base5、10BaseF、10BaseT、10Broad36 100 BaseT、100BaseT4和100BaseX等标准通过双绞线向受电设备提供直流功率，可以有效地解决IP电话、无线AP、安防摄像机等终端的集中式电源供电，目前已在在企业与工业中得到广泛的应用。
     POE的技术标准集中体现在IEEE802.3.af 和IEEE802.3at 。IEEE802.3af标准是2003年6月由思科公司主导修订并由以太网供电委员会发布的《IEEE802.3af标准载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）介质访问控制协议和物理层规范》（修正版本《通过介质相关界面（MDI）供电给受电终端设备DTE》）。在市场应用过程中，出现了功率更高的IEEE802.3at标准。



    802.3af最典型的应用是在具备符合电压12V，功率在12W以下的网络摄像机上。目前网络摄像机按接口可分为两种：一种已使用有POE接口的模块，另一种未使用此模块，但两者都能通过POE交换机解决此问题。前者可直接使用POE交换机，后者可以在终端处使用分离器将POE交换机的网线分为信号和电压，间接用在摄像机上，较好的解决了此问题。分离器是作为过渡中的一种解决方法，不过随着POE的模块成本降低，技术成熟后，将由前者代替后者。
    此外，由于市场应用范围的不断扩大，更高功率的标准也在制定之中，例如，云台摄像机功率达30W、笔记本电脑的功率在80W左右，有了更高功率的标准，就能让终端的使用更便捷，成本更低。

  
安防行业应用增多，POE前景广阔

    近几年，带POE接口的网络摄像机的市场份额在高速增长，2008年北京奥运会和2010年上海世博会的召开，以及“平安城市”建设的逐渐深入，网络摄像机在市场上的地位也将会越来越高。据统计，从05年到09年网络摄像机市场成几何级增长，到2010年6月，已经增加了数十倍。目前网络摄像机仅占摄像机市场3%左右，业内人士预估，截止2015年网络摄像机市场份额有望达到50%。网络摄像机份额如果增大，用到POE交换机的比例也会随之加大，三年内，中国POE市场将达到三亿人民币。
　　安防行业的网络摄像机上使用POE标准的产品独具代表性，其以安装方便、配置简单、网络结构简单、图像质量好等特点，逐渐被市场所认可，因此具备高速发展的潜质，应当引起摄像机行业人士的高度关注。


POE的应用范围

    整体上看，POE的应用范围主要可以从低功率和高功率两个方面来看。
　　1、低功率应用范围。无线AP、IP电话、IP网络摄像头等基于IP的终端产品，其功率需求一般不超过12W，这也是目前PoE交换机应用的最主要领域。
　　通过部署PoE技术，解决了无线AP难以在天花板通风层供电的问题、IP电话因偶发事件断电的问题、IP网络摄像机需要从外部获得电源供应的问题等。并且通过PoE交换机本身的QoS、VLAN、ACL等功能，满足网络对优先级分配、延时、抖动、安全、数据隔离等的要求。
　　2、高功率应用范围。除了传统应用领域，PoE交换机在安全防护、建筑控制、零售、娱乐和RFID及其他新兴市场也有较大的应用，如PoE烟雾探测器、POS机信息终端、PTZ摄影机，甚至是WiMax基站等。通过支持IEEE 802.3af标准及IEEE 802.3at草案，PoE交换机可支持更大的端口功率，获得更大的应用前景。

POE在安防应用中的优势

　　简单的说，POE供电具有以下几方面的优势：
　　•POE只需要安装和支持一条电缆，简单而且节省空间，并且设备可随意移动；
　　•节约成本，许多带电设备，例如视频监视摄像机等，都需要安装在难以部署AC电源的地方，POE使其不再需要昂贵电源和安装电源所耗费的时间，节省了费用和时间；
　　•像数据传输一样，POE可以通过使用简单网管协议（SNMP）来监督和控制该设备；
　　•POE供电端设备只会为需要供电的设备供电，只有连接了需要供电的设备，以太网电缆才会有电压存在，因而消除了线路上漏电的风险；
　　•一个单一的UPS就可以提供相关所有设备在断电时的供电；
　　•用户可以自动、安全地在网络上混用原有设备和POE设备，这些设备能够与现有以太网电缆共存；
　　•使网络设备便于管理，当远端设备与网络相连后，能够远程控制、重配或重设；
　　•在无线局域网中，POE可以简化射频测试任务，接入点能够被轻松地移动和接入。
　　回到安防领域，POE模块化产品（具体指什么？有哪些产品形态？列举一二）则主要有简化布线、节能灵活、安全方便三大优势。
　　第一，除了为连接设备提供通用供电支持外，POE模块降低了在统一IP基础设施中整合入上电设备的总部署成本。POE模块免除了为终端设备安装墙壁电源连接的需要，因而降低了与支持终端设备相关的电源插座成本。
　　第二，在部署本地交流电源较为困难的场所安装网络连接设备，从而提供了更大的灵活性。POE受电模块具有支持功率识别电路的功能，在使用UPS供电的时候，节能的优点体现得更加明显。
　　第三，当入侵者拖动物体时，它可以阻止因电路短路而造成监控摄像机无法工作的情况，利用PoE技术不间断电源系统（UPS）安全性要高很多，一旦发生大规模电源故障，它可以保证较长时间的安全保护。在布线过程中，能够减少信号之间的干扰。除了摄像机之外，得益于PoE技术，访问控制系统、无线射频识别追踪（RFID）、生物识别、火警探测器以及其他安全设备市场都在不断扩大。很多访问控制设备提供商现在开始供应各种基于PoE技术的识别器、控制器以及快速响应锁具等等产品。
  


图一 各类PD受电设备
表二POE与传统接口技术对比
PoE技术应用的特点        传统接口的应用特点
优点        缺点        优点        缺点

标准统一，成本降低；
取电方便，布线简捷高效；
管理地域的扩大，更高效；
降低漏电带来的风险；
与原有网络设备共存，便于互联互通实现远程管理

         
更高功率标准还需要完善；数据安全需要保护
前期技术积累需要大量的投入，经验不足；
目前带POE接口的终端需要重新设计

         
技术方案成熟；
市场规模较大；
无须大的技术投入

         
取电需要布线；
管理仅限于楼宇和小区，不便于远程管理；
布线会带来一定的风险
购买时需要一整套设备




POE交换机在安防行业的具体应用

POE在不同类型项目中的应用


　　•小型化安防中的应用：利用带POE接口的光纤收发器给POE摄像机供电实例，由电脑管理和控制远程的数据传输，可以较远距离实现高速数据传输；
　　•中型安防项目的应用：如图2所示，此为浙江某平安城市项目应用草图，该项目需要实现由机房网络对终端摄像机的管理与控制。由POE摄像机在离光纤收发器180米处相接，单纤单模的光纤信号在15公里处与机架式收发器相连接，通过光纤将信号接入到带光口的百兆入口POE交换机中，然后接到机房控制中心的电脑等设备上，从而比较简洁的解决了高清视频的应用问题；
　　•较近距离项目中的应用：图3中所示为 （250米以内）POE+LRE延长技术组合的应用方案。一种是有POE受电口的摄像机，一种没有通过分离器实现。该POE技术突破了传统100米的限制，可以实现250米的供电距离。
  


　　从以上三个具体应用来看，将POE技术应用到安防项目中，布线简洁、可以大幅减少安装过程中的人工量，并却从短距离数百米到数十公里，都能长远搭配，降低了布线成本。
　　数模混用
　　既然模拟技术和数字技术各有长短，那可不可以两者共存，混合使用模拟技术与POE技术？这是近期在安防行业中出现的一种声音。
　　工程商在涉及到布线过程时，会考虑工程的难易度与成本的问题。从目前来看，模拟技术在使用上最为成熟，设备本身的安全性很高，在结合数字信号时，可以将两者优缺点结合起来，使两者成本更低。例如在某个大项目中，并不要求所有都采用高清方案或数字方案，在关键的监控地点采用POE模块化设计，在其余项目中选择传统的模拟方案，这样可以有的放矢，更有效的降低成本。在过渡时期，数模混用是一种折衷的选择。

POE的阻力和困局
　　POE的发展受到网络环境、社会科技、行业发展等诸多因素的影响，因此它的发展态势也不会是单一的直线。
　　第一，开发难度大。　目前POE技术应用的规模还比较小，与传统BNC接口的设备相比要复杂得多，POE在软硬件方面还存在着较多的技术难题，需要大量的投入和市场的考验。例如远程端口接入软件控制程序是否成熟、硬件芯片是否运行稳定等，与周边配套设备的共享互联也需要大量的技术积累和经验、组网的方案也在考验着工程师们。
　　第二，技术不完善。POE接口的交换机技术目前还不是很完善，还存在着功率损耗与过载功率分配不合理方面的问题，需要进一步攻克。网络数据安全需要未雨绸缪，加强安全性的研究。
　　第三，部分标准尚未确立。以太网委员会目前制定的是802.3af标准，功率都在15W以下，但是实际应用过程中需要用到更大功率的终端，例如含有全方位云台、变焦镜头的摄像机、大功率的高速球型摄像机等。预计标准委员会今年发布新标准，将进一步提高信道的供电能力，将功率由现在的12.95W提高到30W，这也将扩大POE再安防领域的应用范围。
　　第四，前期投入大，有一定风险。技术的积累与应用，生产线的重新布置，方案的制定都需要较大的资金投入。在市场不大的情况下，投入与产出具有不确定性，技术水平也存在一定制约，因此许多投资者在进入时比较谨慎。

结语
　　新技术的应用不会一帆风顺，需要行业的共同努力。总的来说，POE的应用虽有阻力，但机遇大于挑战。在技术方面日渐完善与深入，应用范围也越来越宽广。每一次技术的变革都会给行业带来巨大的变化，变化就意味着商机。

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