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為什么使用poe交換機(jī)供電攝像機(jī)還是沒(méi)有顯示？

閱讀：621發(fā)布時(shí)間：2021-3-30

前言：

很多朋友多次問(wèn)到poe供電是否穩(wěn)定？ poe供電用什么線纜好？為什么使用poe交換機(jī)供電攝像機(jī)還是沒(méi)有顯示？這些問(wèn)題，其實(shí)這些都跟POE供電功率損耗相關(guān)的，在項(xiàng)目中很容易忽略。

一、什么是poe供電

PoE指的是在現(xiàn)有的以太網(wǎng)Cat.5布線基礎(chǔ)架構(gòu)不作任何改動(dòng)的情況下，在為一些基于IP的終端(機(jī)、無(wú)線局域網(wǎng)接入點(diǎn)AP、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等)傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)，還能為此類設(shè)備提供直流供電的技術(shù)。

PoE技術(shù)能在確保現(xiàn)有結(jié)構(gòu)化布線安全的同時(shí)保證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)作，降低成本。

一個(gè)完整的PoE系統(tǒng)包括供電端設(shè)備和受電端設(shè)備兩部分：供電端設(shè)備(PSE)：支持POE功能的以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器、集線器或者其他網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備；受電端設(shè)備(PD)：在監(jiān)控系統(tǒng)中主要就是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)(IPC)。

二、poe供電標(biāo)準(zhǔn)

2003年設(shè)立的標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3af要求PSE能達(dá)到15.4W的輸出功率，而到達(dá)受電設(shè)備的功率是12.95W，電源損耗為2.45W 。

2009年設(shè)立的標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3at則要求PSE能達(dá)到30W的輸出功率，到達(dá)受電設(shè)備的功率是25.5W，電源損耗為4.5W。

隨著時(shí)間的推移這兩種標(biāo)準(zhǔn)的功率已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在新的更大功率的PD的供電要求。因此新的標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3bt有兩種要求：

種：其中一種是要求PSE能達(dá)到60W的輸出功率，到達(dá)受電設(shè)備的功率是51W(從上表可知這個(gè)是低的數(shù)據(jù))，電源損耗為9W。

第二種：則要求PSE能達(dá)到90W的輸出功率，到達(dá)受電設(shè)備的功率是71W，電源損耗則為19W。

由上面的標(biāo)準(zhǔn)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(lái)越大，那么究竟PSE在實(shí)際應(yīng)用中的損耗怎樣才能計(jì)算出來(lái)呢?

三、poe供電損耗

那么我們先看一下初中物理對(duì)導(dǎo)線功率的損耗是怎么計(jì)算的。

焦耳定律是定量說(shuō)明傳導(dǎo)電流將電能轉(zhuǎn)換為熱能的定律。內(nèi)容是：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電的時(shí)間成正比。也就是計(jì)算過(guò)程中產(chǎn)生的員耗。焦耳定律數(shù)學(xué)表達(dá)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(shí)間。

在實(shí)際使用中由于PSE和PD是同時(shí)工作的，所以損耗和時(shí)間無(wú)關(guān)。得出結(jié)論就是在POE系統(tǒng)中網(wǎng)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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)為了減少網(wǎng)線的功耗我們要盡量使導(dǎo)線的電流變小，讓網(wǎng)線的電阻變小。其中電流變小的意義特別重要。

那么我們來(lái)看一看標(biāo)準(zhǔn)的各個(gè)具體參數(shù)是多少：

在IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)中網(wǎng)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(biāo)準(zhǔn)中網(wǎng)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(biāo)準(zhǔn)使用這種計(jì)算方法都沒(méi)有問(wèn)題。但是當(dāng)?shù)搅薎EEE802.3bt標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候就不能這樣計(jì)算了，如果電壓是50V要達(dá)到60W的功率要1.2A電流，此時(shí)損耗功率為P=1.2*1.2*12.5=18W,減去損耗到達(dá)PD設(shè)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(shí)際要求達(dá)到的51W少了了9W的電能。那么到底是什么原因?qū)е掠?jì)算錯(cuò)誤。

我們?cè)賮?lái)觀察這個(gè)數(shù)據(jù)圖最后一列，仔細(xì)觀察一下原來(lái)IEEE802.3bt標(biāo)準(zhǔn)中的電流仍然是0.6A，再看供電的雙絞線可知，是用的四對(duì)雙絞線供電(IEEE802.3af，IEEE802.3at是用兩對(duì)雙絞線供電)這樣一來(lái)就可以把這種方式看做并聯(lián)電路，整個(gè)電路電流是1.2A，但總的損耗是兩對(duì)雙絞線供電時(shí)損耗的兩倍，

所以損耗P=0.6*0.6*12.5*2=9W,相對(duì)于2對(duì)雙絞線來(lái)說(shuō)這種供電方式節(jié)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(shè)備接收到的功率能夠達(dá)到51W。

因此我們?cè)谶x用PSE設(shè)備的時(shí)候要注意盡量減小電流，增大電壓，否則容易導(dǎo)致電能損耗過(guò)大，單從PSE設(shè)備的功率感覺(jué)是可以用的，但到實(shí)際中是不可用的。

舉例

某個(gè)PD設(shè)備(比如攝像機(jī))需要12V 12.95W才能使用，如果使用12V2A的PSE，輸出功率為24W。在實(shí)際使用中，當(dāng)電流為1A時(shí)，損耗P=1*1*20=20W。當(dāng)電流為2A時(shí)，損耗P=2*2*20=80W，

此時(shí)電流越大損耗越大，大部分的功率都已經(jīng)損耗完了，顯然此PD設(shè)備無(wú)法接收到PSE輸送的電能，攝像機(jī)就會(huì)出現(xiàn)供電不足，無(wú)法正常工作。

這個(gè)問(wèn)題也是實(shí)際中常見(jiàn)的，很多情況下看似供電功率很大，足夠用，卻沒(méi)有算損耗，結(jié)果攝像機(jī)因?yàn)楣╇姴蛔銦o(wú)法正常工作，而總是找不到原因。

五、poe供電電阻

當(dāng)然以上所說(shuō)的是當(dāng)供電距離為100米時(shí)網(wǎng)線的電阻，這是最大供電距離下的可用功率，但如果實(shí)際使用時(shí)的供電距離比較小，比如只有10米，那么電阻就只有2?，相應(yīng)的損耗就只有100米的10%的損耗，所以選用PSE設(shè)備的時(shí)候充分考慮到實(shí)際使用的情況也是很重要的。

超五類雙絞線各種材質(zhì)網(wǎng)線100米的電阻：

1.銅包鋼網(wǎng)線： 75-100?

2.銅包鋁網(wǎng)線： 24-28?

3.銅包銀網(wǎng)線： 15?

4.銅包銅網(wǎng)線： 42?

5.無(wú)氧銅網(wǎng)線： 9.5?

可以看得出，越好的線纜，電阻越小，根據(jù)公式Q=I2Rt，也就是供電過(guò)程中損耗的功率少，所以這就是為什么要用好線纜的原因，建議用六類線較穩(wěn)妥些。

上面我們說(shuō)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(shè)備之間損耗少，需要電流小，電阻小，才能使整個(gè)供電過(guò)程中效果好。

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