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行業新聞

為什么網絡攝像機POE供電不穩定?因為你不了解它的功率

前段時間給客戶工廠裝了一批監控,采用的是POE供電結果沒過多長時間客戶就反應監控不是很穩定,時而有時而沒有。根據客戶反應的問題我的第一感覺就是POE供電處問題了,后來安排技術上門把原來的POE交換機換成了H3C的交換機,等待客戶測試幾天后發現沒有再出現類似不穩定的情況了,后經過對比發現是原先用的某牌子的交換機為非國標產品功率帶不動導致攝像頭夜視功能切換后出現黑屏,真的是血的教訓,那么今天我們就來了解一下POE交換機功率的問題。



一、什么是poe供電


PoE指的是在現有的以太網Cat.5布線基礎架構不作任何改動的情況下,在為一些基于IP的終端(如IP電話機、無線局域網接入點AP、網絡攝像機等)傳輸數據的同時,還能為此類設備提供直流供電的技術。


PoE技術能在確保現有結構化布線安全的同時保證現有網絡的正常運作,最大限度地降低成本。

一個完整的PoE系統包括供電端設備受電端設備兩部分。

供電端設備(PSE):支持POE功能的以太網交換機、路由器、集線器或者其他網絡交換設備。

受電端設備(PD):在監控系統中主要就是網絡攝像機(IPC)。



二、poe供電標準


2003年設立的國際標準IEEE802.3af要求PSE能達到15.4W的輸出功率,而到達受電設備的功率是12.95W,電源損耗為2.45W 


2009年設立的國際標準IEEE802.3at則要求PSE能達到30W的輸出功率,到達受電設備的功率是25.5W,電源損耗為4.5W。


隨著時間的推移這兩種標準的功率已經不能滿足現在新的更大功率的PD的供電要求。因此最新的國際標準IEEE802.3bt有兩種要求:

ieeeguojibiaozhuncanshubiao


第一種:其中一種是要求PSE能達到60W的輸出功率,到達受電設備的功率是51W(從上表可知這個是最低的數據),電源損耗為9W


第二種:則要求PSE能達到90W的輸出功率,到達受電設備的功率是71W,電源損耗則為19W。

由上面的標準可以知道隨著供電功率的增大,功率的損耗并不是按照供電功率成比例的損耗,而是損耗越來越大,那么究竟PSE在實際應用中的損耗怎樣才能計算出來呢?



三、poe供電損耗


那么我們先看一下初中物理對導線功率的損耗是怎么計算的。

焦耳定律是定量說明傳導電流將電能轉換為熱能的定律。


內容是:電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導體的電阻成正比,跟通電的時間成正比。也就是計算過程中產生的員耗。

焦耳定律數學表達式:Q=I2Rt (適用于所有電路)其中的Q就是損耗的功率P,I是電流,R是電阻,t是時間。


在實際使用中由于PSE和PD是同時工作的,所以損耗和時間無關。得出結論就是在POE系統中網線的損耗功率與電流的二次方成正比,與電阻的大小成正比。簡單來說為了減少網線的功耗我們要盡量使導線的電流變小,讓網線的電阻變小。其中電流變小的意義特別重要。



那么我們來看一看國際標準的各個具體參數是多少:

在IEEE802.3af標準中網線的電阻是20?,要求的PSE輸出電壓是44V電流是0.35A,損耗功率P=0.35*0.35*20=2.45W。

同理在IEEE802.3at標準中網線的電阻是12.5?,要求的電壓是50V電流是0.6A,損耗功率P=0.6*0.6*12.5=4.5W。


這兩種標準使用這種計算方法都沒有問題。但是當到了IEEE802.3bt標準的時候就不能這樣計算了,如果電壓是50V要達到60W的功率必須要1.2A電流,此時損耗功率為P=1.2*1.2*12.5=18W,減去損耗到達PD設備的功率只有42W。



四、poe供電損耗的原因


那么到底是什么原因呢?

與實際要求達到的51W少了了9W的電能。那么到底是什么原因導致計算錯誤。

我們再來觀察這個數據圖最后一列,仔細觀察一下原來IEEE802.3bt標準中的電流仍然是0.6A,再看供電的雙絞線可知,是用的四對雙絞線供電(IEEE802.3af,IEEE802.3at是用兩對雙絞線供電)這樣一來就可以把這種方式看做并聯電路,整個電路電流是1.2A,但總的損耗是兩對雙絞線供電時損耗的兩倍,


所以損耗P=0.6*0.6*12.5*2=9W,相對于2對雙絞線來說這種供電方式節省了9W的電能,所以使得供PSE在輸出功率只有60W的情況下使得PD設備接收到的功率能夠達到51W。


因此我們在選用PSE設備的時候一定要注意盡量減小電流增大電壓,否則容易導致電能損耗過大,單從PSE設備的功率感覺是可以用的,但到實際中是不可用的。



舉例

某個PD設備(比如攝像機)需要12V 12.95W才能使用,如果使用12V2A的PSE,輸出功率為24W。

在實際使用中,當電流為1A時,損耗P=1*1*20=20W。

當電流為2A時,損耗P=2*2*20=80W,

此時電流越大損耗越大,大部分的功率都已經損耗完了,顯然此PD設備無法接收到PSE輸送的電能,攝像機就會出現供電不足,無法正常工作。

這個問題也是實際中常見的,很多情況下看似供電功率很大,足夠用,卻沒有算損耗,結果攝像機因為供電不足無法正常工作,而總是找不到原因。




五、poe供電電阻



當然以上所說的是當供電距離為100米時網線的電阻,這是最大供電距離下的可用功率,但如果實際使用時的供電距離比較小,比如只有10米,那么電阻就只有2?,相應的損耗就只有100米的10%的損耗,所以選用PSE設備的時候充分考慮到實際使用的情況也是很重要的。


超五類雙絞線各種材質網線100米的電阻:

1.銅包鋼網線:75-100?

2.銅包鋁網線:24-28?

3.銅包銀網線:15?

4.銅包銅網線:42?

5.無氧銅網線:9.5?

可以看得出,越好的線纜,電阻最小,根據公式Q=I2Rt,也就是供電過程中損耗的功率最少,所以這就是為什么要用好線纜的原因,建議最好用六類線較穩妥些。


上面我們說到了,損耗功率公式,Q=I2Rt ,要想poe供電從PSE供電端到PD受電設備之間損耗最少,需要電流最小,電阻最小,才能使整個供電過程中效果最好。

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