Co to jest zasilanie POE w kamerach do monitoringu IP

Każda cyfrowa kamera wideo do działania wymaga podłączenia zasilania. Transmisja sygnału odbywa się również przewodami. Zasilacz PoE do kamer IP został opracowany w celu zmniejszenia kosztów okablowania i wygodnego podłączenia. Istnieje kilka rodzajów połączeń, o których należy się zapoznać przed zakupem sprzętu i rozpoczęciem prac instalacyjnych.

Koncepcja technologii PoE

Skrót „PoE” pochodzi od pierwszych liter słów angielskiego wyrażenia Power over Ethernet lub power over a local area network.

Do zasilania kamer służy pojedynczy kabel PoE do monitoringu wideo, po którym transmitowany jest również sygnał wideo.

Zasilanie PoE jest wykorzystywane w telefonii IP (telefony VoIP), tworzeniu sieci lokalnych w domach prywatnych i przedsiębiorstwach, przy podłączaniu urządzeń podłączonych do sieci Wi-Fi.

Zalety metody

Używanie wspólnego kabla ma kilka zalet:

• koszt zakupu przewodów połączeniowych jest zmniejszony;
• prace instalacyjne są uproszczone;
• kamery nie potrzebują gniazdek i zasilaczy w miejscu instalacji;
• bezpieczeństwo elektryczne zapewnia poziom napięcia przechodzącego przez skrętkę (do 48 V);
• prowadzona jest scentralizowana kontrola działania wszystkich podłączonych urządzeń i awaryjnego wyłączania;
• mniej się pogarsza wygląd lokalu

Zastosowanie skrętki komputerowej ułatwia walkę z napięciami indukowanymi oraz redukuje efekt zakłóceń elektromagnetycznych ze względu na budowę przewodów o różnym skoku skręcenia.

Wady metody

Przy długości przewodu przekraczającej 100 metrów rezystancja przewodów wzrasta, dlatego napięcie w kamerze spada. Może to spowodować wyłączenie sprzętu.

Sprzęt PoE jest droższy, co pociąga za sobą wzrost kosztów finansowych zakupu rejestratorów wideo lub routerów do emisji sygnału do sieci.

Maksymalna moc sprzętu w jednym kanale nie może przekraczać 15 lub 25 W dla najpopularniejszych standardów IEEE 802.3af i IEEE 802.3at. Nakłada to ograniczenie na wybór urządzeń. Kryterium jest ważne w przypadku kamer zewnętrznych, które zużywają dodatkową energię na oświetlenie podczerwone i ogrzewanie w zimnych porach roku.

Do rejestratorów potrzebny będzie mocny zasilacz, który jest też droższy od analogów.

Przy doborze sprzętu należy wybrać modele kamer i rejestratorów, które obsługują standard połączenia.

Odmiany zasilania PoE do kamer

Istnieją dwa sposoby połączenia.

W pierwszym przypadku napięcie jest dostarczane przez skrętkę dwużyłową, która nie jest używana do przesyłania sygnału wideo. W tym celu w kablu znajdują się 4 wolne przewody.

W przypadku zasilania fantomowego zarówno napięcie, jak i sygnał przechodzą przez tę samą parę przewodów. Transformatory wysokiej częstotliwości zainstalowane po obu stronach kabla UTP służą do izolowania i zapobiegania zakłóceniom.

Zasada zasilania PoE

PoE nie tylko zasila kabel UTP. Algorytm dostarczania napięcia do kamery składa się z kilku etapów:

• określenie dostępności sprzętu;
• klasyfikacja urządzeń;
• zasilanie napięciem roboczym;
• wyłączyć.

Każdy krok pozwala zidentyfikować awarię urządzeń, zmniejszyć zużycie energii i ograniczyć awarie systemu

Definicja połączenia

W pierwszym etapie zasilacz PoE dostarcza napięcie od 2,8 do 10 V. Rezystancja wejściowa podłączonego urządzenia wyliczana jest z przepływającego prądu. Jeżeli parametr mieści się w zakresie 19-25,6 kOhm urządzenie przechodzi do kolejnego kroku.

W przypadku braku „odpowiedzi” napięcie nie jest dostarczane do przewodu.

Proces powtarza się po określonym czasie.

Klasyfikacja urządzenia

Na etapie testów określany jest pobór mocy kamery wideo. Do przewodu przykładane jest napięcie od 14,5 do 25,5 V i mierzony jest prąd.

W przypadku przekroczenia parametrów następuje odłączenie zasilania kamery. Również zasilanie jest przerywane, gdy prąd jest mniejszy niż parametry określone w normach, co może wskazywać na awarię kamery lub przerwę w kablu.

Klasy mocy urządzeń z podłączeniem PoE:

Na podstawie wyników pomiarów kamerze przypisywana jest klasa mocy od 0 do 8. Parametr zapisywany jest w ustawieniach urządzenia zasilającego. Podczas dalszej eksploatacji, w przypadku przekroczenia dopuszczalnych wartości, zasilanie zostaje przerwane.

Pełne zasilanie napięciem

Po ustaleniu klasy urządzenia uruchamia się napięcie zasilania 48 V. Poziom narasta stopniowo w ciągu 400 ms.

W trakcie pracy prowadzony jest ciągły monitoring pracy konsumenta.

Odłączenie następuje, gdy prąd jest mniejszy niż 5 mA, większy niż 400 mA, a także gdy całkowita rezystancja linii i odbiornika przekracza 1980 kOhm.

Zmiany parametrów mogą wskazywać na wypadki:

• zwarcie;
• przerwanie linii;
• wadliwe działanie kamery.

Każda z opcji może w niekontrolowany sposób spowodować gwałtowny wzrost prądu, któremu zapobiega przerwa w zasilaniu.

Wyłącz

Jeżeli w czasie określonym przez normę zasilacz zauważy, że kamera jest odłączona od sieci, zasilanie linii zostaje odcięte do czasu przywrócenia połączenia.

Standardy połączeń

Kupując, zwróć uwagę na standard, według którego podłączona jest kamera PoE.

Powszechne są trzy typy:

1. IEEE 802.3af (Roe) - charakteryzuje się przesyłaniem prądu stałego o napięciu znamionowym 48 V. W zależności od składu sprzętu parametr może wahać się od 36 do 57 V. Maksymalny prąd to 400 mA, a moc nie powinna przekraczać 15,4 W na każdy kanał. Do transmisji wykorzystywane są obie pary pozbawione sygnału.
2. IEEE 802.3at-2009 (Roe +) obsługuje moc urządzenia do 25,5 W. W tym przypadku napięcie do kamer monitorujących jest również dostarczane przez 2 pary przewodów.
3. IEEE 802.3bt (Poe ++ lub 4PPoE) to nowy standard, który wykorzystuje wszystkie 4 pary kabli UTP piątej kategorii do zasilania prądem. Maksymalna moc odbiornika to 90 W.

Każdy z tych standardów jest aktywny - po podłączeniu przechodzą wszystkie operacje: połączenie, definicja klasy, zasilanie i rozłączenie.

Istnieje odmiana zwana pasywnym PoE. W tym przypadku nie jest przeprowadzane odpytywanie, zasilanie jest dostarczane bezpośrednio do odbiornika z oddzielnego zasilacza. Należy pamiętać, że pasywne PoE nie zapewni ochrony sprzętu w sytuacjach awaryjnych.

Metody podłączenia kamery

Kamery cyfrowe łączy się na dwa sposoby: z wykorzystaniem technologii PoE i bez niej. Uważa się, że optymalne jest używanie kompatybilnego sprzętu.

Opcje zasilania PoE

Istnieje kilka schematów organizacji połączeń PoE. Skład wyposażenia uzależniony jest od konfiguracji obiektu.

Jeżeli odległość pomiędzy rejestratorem a kamerą IP nie przekracza 100 metrów, sprzęt jest podłączony bezpośrednio kablem UTP.

Wykorzystywane jest standardowe skrzyżowanie (zero-hub) pinów 8-pinowych złączy RG-45.

Rejestrator i kamera muszą obsługiwać technologię PoE.

Dystans powyżej 100 metrów będzie wymagał zakupu dodatkowego sprzętu. Repeatery PoE są w stanie wydłużyć linię transmisyjną o 100 m. Dla odległości od 300 do 500 metrów stosuje się konwertery VDSL2.

Jeśli moc portów rejestratora jest niewystarczająca, do zasilania kamer wideo wykorzystywane są iniektory PoE i rozgałęźniki.

Wtryskiwacz jest instalowany w miejscu rejestratora lub routera. Urządzenie posiada złącza do podłączenia zewnętrznego źródła prądu, „LAN” do podłączenia rejestratora oraz „PoE” do kabla UTP.

Z boku kamery zamontowany jest rozdzielacz. Do jego wejścia podłączony jest kabel z wtryskiwacza. Urządzenie posiada również dwa wyjścia: „LAN” do odbioru sygnału wideo oraz podłączenie kamery.

Zasilanie kamer cyfrowych bez PoE

Jeśli rejestrator lub kamera nie obsługuje technologii PoE, sprzęt można zasilać z oddzielnego źródła zasilania za pomocą kabla UTP.

W tym przypadku stosowane są dodatkowe urządzenia - rozgałęźniki, które mają trzy złącza:

• podłączenie zasilania;
• połączenia LAN;
• podłączenie przewodów UTP.

Splittery należą do klasy urządzeń pasywnych, ponieważ łączą w jeden kabel tylko pojedyncze żyły. Wewnątrz urządzenia znajduje się skrzynka przyłączeniowa zapewniająca prawidłowe okablowanie.

Urządzenie pozwala obejść się bez cięcia i lutowania przewodów, co jest ważne przy korzystaniu z kamer zewnętrznych.

Technologia PoE do podłączania zdalnych cyfrowych kamer wideo znacznie obniża koszty instalacji sieci. Jeśli wszystkie zasady są przestrzegane, nie jest wymagana dodatkowa konfiguracja sprzętu, kamera natychmiast rozpocznie nadawanie.