POE 監(jiān)控系統(tǒng)分析

孫樹陽

（山東金嶺鐵礦機械動力部，山東淄博 255022）

0 引言

山東金嶺礦業(yè)股份有限公司于2000 年開始陸續(xù)安裝攝像機系統(tǒng)，前期均為模擬攝像機系統(tǒng)，經(jīng)過10 年的時間，發(fā)展到了高清攝像機系統(tǒng)，隨后，POE（Power Over Ethernet，以太網(wǎng)供電）高清攝像機系統(tǒng)逐漸得到實踐應用。

監(jiān)控系統(tǒng)的供電方式有3 種：獨立供電、集中供電和POE供電。監(jiān)控系統(tǒng)分為模擬監(jiān)控系統(tǒng)、普通高清監(jiān)控系統(tǒng)和POE供電監(jiān)控系統(tǒng)，其中高清監(jiān)控系統(tǒng)和POE 供電監(jiān)控系統(tǒng)同為高清監(jiān)控系統(tǒng)，一般指的是基于數(shù)字化、網(wǎng)絡化傳輸方式的監(jiān)控系統(tǒng)攝像機，監(jiān)看及錄像分辨率至少要達到1280×720（即720 P）以上。由于技術上的限制，傳統(tǒng)模擬監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)看和錄像分辨率目前最高只能達到D1（704×576）的效果，因此，無論模擬攝像機是多少線，均不屬于高清的范疇。

1 POE 供電

POE 供電指的是在現(xiàn)有的以太網(wǎng)Cat.5 布線基礎架構，不作任何改動的情況下，為其他基于IP 的終端提供傳輸數(shù)據(jù)與直流供電的技術。

POE 供電簡答來說就是網(wǎng)線供電，同一根網(wǎng)線上既傳輸數(shù)據(jù)又傳輸電力。標準的5 類雙絞線網(wǎng)絡電纜中有4 對雙絞線電纜，其中只有兩對用于10 M base-t 和100 M base-t。以太網(wǎng)供電標準IEEE 802.3 AF 允許兩種用途：用空閑引腳供電時，引腳4、5 接正極，引腳7、8 接負極；使用數(shù)據(jù)引腳供電時，在傳輸變壓器中點增加直流電源，不影響數(shù)據(jù)的傳輸。這樣，線路對1、2 和線路對3、6 可以有任意極性，如圖1 所示。因此，POE 供電主要應用于高清網(wǎng)絡數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，也就是網(wǎng)絡監(jiān)控。

圖1 POE 供電原理

2 POE 供電系統(tǒng)

一個完整的POE 系統(tǒng)包括PSE（Power Sourcing Equipment，供電端設備）和PD（Powered Device，受電端設備）兩部分，連接示意見圖2。

圖2 POE 系統(tǒng)連接示意

PSE 設備是為以POE 網(wǎng)絡交換機為基礎的供電設備，是整個POE 高清監(jiān)控系統(tǒng)的管理者。PD 設備是接收電源端子的負載，即POE 系統(tǒng)的客戶端設備，如前端報警設備、前端高清攝像機等。兩者都是基于IEEE 802.3AF 標準建立接收端設備的連接情況、設備類型、功耗水平等方面的信息連接，并以此為基礎，根據(jù)PS 向PD 提供電源。

3 POE 監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)勢

（1）性能穩(wěn)定。POE 高清監(jiān)控系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的外置電源，采用POE 交換機直接給高清攝像機供電的方式，大大的降低了整個監(jiān)控系統(tǒng)的故障率。同時省去了電源線、外置電源等物件，通過一條網(wǎng)線既解決了供電需要，同時也傳輸了信號和圖像。布線簡潔、美觀。

（2）工程成本降低。POE 高清監(jiān)控系統(tǒng)無需敷設電源線、安裝外置電源，可節(jié)省一部分材料，同時降低成本和工作量，降低POE 高清監(jiān)控系統(tǒng)的故障率，降低后期維修維護的成本和工作量。

（3）系統(tǒng)安全穩(wěn)定。首先，POE 高清監(jiān)控系統(tǒng)采用POE 交換機集中供電模式，保證了各高清攝像機的供電穩(wěn)定。其次，POE交換機上行接口接入高清硬盤錄像機中，備份簡單、安全。同時，可采用適當容量的UPS 電源在斷電規(guī)定的時間內(nèi)持續(xù)供電，保證系統(tǒng)安全可靠運行。

（4）適用范圍廣泛。POE 高清監(jiān)控系統(tǒng)以其前端攝像機無需外接電源，直接通過網(wǎng)線傳遞一切數(shù)據(jù)和電源的這一特點，可為易燃易爆等特定場所提供選擇，如加油站、存放易燃易爆物品的倉庫、存放炸藥的火藥庫等。

（5）核心部件POE 網(wǎng)絡交換機。POE 網(wǎng)絡交換機采用POR技術，為前端網(wǎng)絡攝像機提供電源輸出達到100 m 的距離，從而簡化監(jiān)控布線，節(jié)省人力和財力，降低項目成本。POE 交換機采用多重散熱設計，增強產(chǎn)品使用壽命的同時，又能保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。千兆POE 交換機強大的數(shù)據(jù)處理能力，確保各類網(wǎng)絡交換機兼容使用，保證了網(wǎng)絡的穩(wěn)定運行，確保圖像系統(tǒng)清晰流暢。

（6）加強管理。POE 系統(tǒng)具有SNMP 功能，可對AP、IP 攝像頭等PD 設備進行遠程監(jiān)控和管理。

（7）前景廣闊?？蓮V泛應用于IP 話機、無線AP、便攜設備充電器、讀卡器、攝像頭、數(shù)據(jù)采集等終端，市場應用前景廣闊。

4 POE 監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的比較

（1）適用范圍廣泛，布局靈活多變。POE 高清監(jiān)控系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)更能適應復雜多變的施工現(xiàn)場，其布線簡單，前端設備可傳輸距離更遠。部分施工現(xiàn)場沒有220 V 交流電，POE高清監(jiān)控系統(tǒng)則更好地解決了這個問題。POE 高清攝像頭安裝更加靈活多變。

（2）縮短施工周期、節(jié)省勞動力。POE 高清監(jiān)控系統(tǒng)相較傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，POE 交換機與前端高清攝像機之間僅通過一個網(wǎng)線即可實現(xiàn)電源、圖像、音頻、報警等信號的傳輸，安裝簡單快捷，省去了各前端攝像機的電源線和電源適配器。

（3）后期維修維護成本低。POE 高清監(jiān)控系統(tǒng)所有傳輸都通過網(wǎng)線，牢固可靠。即使網(wǎng)線出故障，尋線儀能及時查出故障點。傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)包括視頻線、電源線、電源適配器、光端機、光端機電源等，后期器件老化導致接觸不良等問題較多，而POE高清監(jiān)控系統(tǒng)使用網(wǎng)線，接觸不良故障率大大降低，節(jié)省人力，降低維修維護成本。

（4）供電簡潔，安裝后美觀大方。POE 高清監(jiān)控系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，無需每個前端攝像機自帶電源適配器供電方式，而是通過POE 交換機集中供電模式，簡單穩(wěn)定。同時，施工項目完工后，每個前端攝像機下只有一根網(wǎng)線和攝像機，美觀大方。

（5）安全性能高。POE 系統(tǒng)為安全低壓直流供電，無強電危險，攝像頭可配置網(wǎng)絡防雷模塊，設備一般采用感應隔離電路，可保證防雷安全，部分設備還支持故障監(jiān)控功能，整個系統(tǒng)具有較高的安全性。傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)通過交流電與各點相連，存在非標施工縫、老化線路短路、進水短路等安全隱患。

5 應用案例

山東金嶺礦業(yè)股份有限公司質(zhì)量檢驗科存放危險化學物品庫房，需要在室內(nèi)安裝3 個POE 高清攝像機，結合屋內(nèi)存放物品的屬性要求，決定使用POE 高清監(jiān)控系統(tǒng)，分別在室內(nèi)需要安裝攝像機的位置安裝3 根網(wǎng)線至攝像機，然后將POE 交換機接上網(wǎng)線放置在隔壁沒有危險化學品的屋內(nèi)。安裝硬盤錄像機，通過POE 交換機并入礦網(wǎng)，將監(jiān)控視頻傳輸?shù)奖O(jiān)控中心（圖3）。可以看出，POE 監(jiān)控系統(tǒng)能夠勝任更高級的安防需要。先進的供電方式能夠?qū)崿F(xiàn)更加安全、穩(wěn)定的監(jiān)控效果。

圖3 監(jiān)控中心監(jiān)控室畫面