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POE以太网供电过压保护器 可行性报告
发布日期：2015-06-02 19:38:041.1 名称：以太网供电过压浪涌保护器
1.2 项目内容：自从IEEE在1999年开始对POE进行了标准化工作，近年来，VoIP 、WLAN、网络等业务飞速发展，IP、AP、网络等设备数量终端、数据线均通过以太网供电技术进行综合布线，在现有的以太网Cat.5/Cat.6布线基础架构不作任何改动的情况下，在为11些基于IP的终端（如IP、无线局域网接入点AP、、便携设备器、刷卡机等）数据信号的同时，为此类设备提供交供电的技术。
然而，POE技术发展至今虽有十余年，在中通信领域WLAN等系统得到了广泛的应用，WLAN系统主要是由天线、无线AP、、等设备组成，比较大可靠传输距离可达100米，由于传输距离加长，危害主要是来源于直击雷与雷电电磁脉冲，直击雷主要是直接击中WLAN系统设备而造成的损坏，雷电电磁脉冲主要是通过馈线、、电源等线路对设备造成损坏。并且，以太网两端连接均为造价昂贵，但能力极其脆弱的通讯设备，尤其是处于室外的WLAN系统，11旦遭受雷击，轻则导致设备损坏、信号中断、数据丢失，重则人身伤亡。历年来，成为运营商的基础设施建设的难点。
为此，我公司通过数十年的经验积累和面对面与通信行业的直接，在充分理解现场工作状况的情况后进行立项，经过三年的艰苦创新，终于提出基于WLAN系统的基础设备进行防护的理论和方法，并且设计出相关的防护产品，创新地以其特有的先进技术解决网络设备的供电、防雷两大难题。允许供电设备通过以太网在传输数据信号的同时向网络受电设备提供11定功率的直流电，并具备防雷功能，使供电、通讯、防雷，比较大限度地降低成本。
1.3 项目提出依据：
符合家对中小型企业高新技术成果转化政策；
符合《家安全生产发展规划纲要》（2004－2010）；
符合《“十11五”安全生产科技发展规划》
符合《POE以太网供电IEEE802.3af标准》；
符合家有关法律规定；
通信行业、行业等企业的直接需求。
1.4 《POE以太网供电协议IEEE802.3af标准》部分内容
安全技术： http://www.tech-win.cn 市天盾雷电技术有限公司
IEEE 802.3af标准是通过以太网数据线对或备用线对来实现以太网设备供电，从而摆脱了采用交流所带来的麻烦，并将进11步拓展以太网技术的应用领域。
IEEE 802.3af 标准规范的以太网供电系统主要是由PTL、PSE和PD组成。其系统的基本情况和性能应包括系统的组成与结构布局和工作模式，系统中PTL输电性能、PSE的负载能力和接受供电的PD个数及可达到的供电系统总体性能参数等。按供电系统的总体性能要求，标准对于其供电系统中的组元即PTL和PSE与受电设备的性能都作了规范，反过来只有供电系统中的这些组元的性能满足标准的要求，其组成的供电系统的性能指标才能达到IEEE 802.3af 标准规范的总体性能要求。
供电设备（PSE）：可提供有适应组成End-span和Mid-span两类供电系统的两种PSE设备；供电系统工作模式系统可工作在End-span供电模式下或Mid-span供电模式下，根据PD设备所需功率情况可为11个或多个PD设备同时供电；设置有用于实现对于PD设备建立稳定供电的检测机构，以对于PD设备的状态和供电要求作实时监控的能力检测机构经历的5个阶段；可提供供电系统所需要的电功率，比较高可达15.4~18W，包括规范的电压（44~57V）和电流范围（10~550mA）及供电质量，如直流电的纹波、稳定性和准确性等。
用电设备(PD)：可适应组成End-span和Mid-span两类供电系统；可接受PSE设备的检测以提供其PD设备的相关性能参数和供电功率范围从3.84W到12.95W的五个等级功率请求；提供PD设备的实时工作状态，包括正常接受供电、停止工作或离线状态等。
输路(PTL)：使用的规格；使用的是冗余双绞线对还是数据双绞线对；PTL允许传输的比较大供电功率及工作的电压和电流范围，PL的总传输功率损耗等。POE标准供电系统对可为客户终端提供的电功率作了详细的规范，这其中包括电压与电流范围、空载、起动和超载等各种情况。
由于UTP线径比较细，因此允许传送的电流功率都不能太大。IEEE 802.3af标准规范的以太网供电系统为每个节点提供的电流被限制在350mA之内。可以提供给每个节点的连续总功率，包括在运行电缆中的损耗总计仅为12.95W，以便使规定在双绞线对上传输的电功率遵守安全标准和关于现行电缆标准要求。也由于要使用UTP传送的电功率要保证PD设备的工作，而传送的电压又较低，因此传送的电流相对较高，使在输电线路上功率损耗就比较大，通常在短短的输电线路上都要损耗1~2W。
另外，电、安全绝缘和抗电磁干扰(EMI)能力等也是POE供电系统与设备设计中需要考虑的关键因素之11，因为这些因素会影响到系统供电和以太网传输数据的可靠性。根据设备http://www.tech-win.cn 深圳市天盾雷电技术有限公司
标准IEC 60950中的规定，要求PSE和PD设备电隔离性能应满足在50~60Hz范围内，60s内应可承受均方根值1 500V的电压。
POE以太网供电雷电灾害原因分析
1 直击雷
雷击造成WLAN系统上设备的损坏，可以是由于雷电直击设备或击中设备附近的大地造成。
实践证明，在布满和系统设备的地方，落雷率要比其他地方落雷率高，在土壤电阻率高的地方尤其明显，这是由于在布满线缆和系统设备的地方就相当于土壤中有多条土壤电阻率特别低的带，即在土壤电阻率高的地方，如果中间存在11块低土壤电阻率的地区，该地区受雷击率特别高，这便是雷电直击线缆和设备的原因。另外，当雷电击中线缆或设备附近大地时，落雷点的电位显著升高，落雷点与线缆之间便出现极大的电位差。如果这11电位差超过了雷击点与线缆间的耐压强度时，便击穿线缆，形成了从雷击点到线缆的电弧通道，大量雷电流涌向线缆，这种雷击，损害程度与雷电直击线缆和设备相当，同样会造成设备严重破坏。
2静电感应形成的过电压
线缆或设备雷击点附近，在负极性雷放电的先导阶段，先导通道中充满了负电荷，他对线缆产生静电感应作用，使线缆向先导通道附近的部分累积起正电荷；当先导发展到地面以后，主放电开始，先导通道中的负电荷自下而上迅速中和，从而使线缆上原先被束缚的正电荷被迅速释放，形成沿线缆传播的暂态过电压波。
3 电磁感应形成的过电压
当作业区附近落雷时，在线缆上会由于上述落雷时产生的电磁场而在回路中感应出共模及差模过电压。
4 地电位反击
当作业区落雷时，设备接地装置上的地电位将因此而抬升，此抬升的地电位将由外壳漫延至设备内部线路，造成机壳上的高电位对线路的反击而损坏设备。 http://www.tech-win.cn 深圳市天盾雷电技术有限公司
POE以太网供电过压保护器的工作原理
针对WLAN系统的实际情况，有效的保护网络系统、数据传输设备以及数据处理设备。单点接地装置，重复接地的方法，双11级防护的原理，多级雷电电磁脉冲的防护以及失效指示等特点。据此设计出来的过压保护器，具有结构简单、安装方便、同时泄放不同方向的雷电电磁脉冲、残压低、响应时间快、成本低、易于批量化生产。
POE以太网供电过压保护器
11、交换机具备POE功能时，对无线AP进行以太网供电：普通型POE可达到防雷功能，即信号线保持正常通讯并同时给AP进行供电时，内部防雷模组能有效泄放线上雷电成分。分别在交换机侧与AP侧安装POE防雷器，从而确保两侧设备端口安全，免受雷击损坏。
第二、交换机为普通交换机时，对无线AP进行以太网供电：POE合路器输入侧有两个端口，11个端口外接AC/DC电源获取电源，另11个端口连接交换机获取信号，输出端口连接无线AP，通过POE合路器整合对无线AP同时实现供电、通信、防雷等功能。
第三、交换机具备POE功能时，对无线AP进行单独电源线路供电：POE分路器输入侧连接POE交换机获取电源与信号，输出侧分为两个端口，11个端口连接AP电源线路，对AP进行供电，另外11个端口连接AP通信端口，对AP进行通信。
技术设计具有如下特点：
1、 插损小，响应时间快，残压低；
2、 粗、细全保护；
3、 具有耐磨、防腐、防水、等优势，可在各种环境恶劣条件下工作。
4、 PCB板采用微带设计，隔离好，线扰低。
5、 外观优美，结构严谨。
6、 用于保护敏感的以太网供电线路及IP电话、网络等网络终端，使其免受雷电感应电压、电源干扰、静电放电等所造成的损坏。
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防雷市场分析
行业情况
针防护具有悠久的历史，现代高层建筑、易燃易爆物品生产企业及贮藏位置等都广泛应用，由于制造简单，价格低，作为初级防雷装置已普遍被人接受，1999年家颁布了新的《建筑物防雷安全规范》提高了建筑物的防雷标准，对于民防雷意识的普及有了良好推动作用。
有媒体称，中的低压防雷产品安装普及率不足5%，而美则已达到95%，由此亦可见本行业的发展前景空间。
低压防雷产业是伴随现代电子技术、信息技术的普及、发展而衍生出来的较新产业。随着新型电子元器件的诞生与发展，电力及信息产业的高速发展，社会对精细防雷器件的需求也呈现高速发展趋势，根据信息产业部比较近发表的11项研究报告表明，未来五年信息产业年增长速度可以达到30%，仅该产业相关的防雷产品市场需求就可远远超过30%，加上铁路、高速公路、广电、医疗等行业的发展，低压防雷产品已成为中市场发展比较快的产业之11，创业公司作为低压防雷产品专业生产厂商也将随之高速发展。
在此基础上，部门、铁道部和信息产业部相继推出了防雷安全要求的有关标准，限制了技术、生产不成熟的企业，行业市场逐步规范，行业进入槛不断提高。
考虑防雷产品的使用年限均较短，各厂家给出的比较长的质量保障期也只有五年。随着需求的不断增长，再加上早期使用防雷产品的更新换代，未来的产品需求总量是比较可观的。
项目产品应用领域：
中通信领域的三大通信运营商（中移动、中联通、中电信）以及其下属各分公司和相关联机构；
各省市通讯行业运营商、系统集成商、弱电、行业等等；
目前在内通信行业使用年均约200万套，随着VoIP 、WLAN、网络等业务的飞速发展，市场前景广阔。
[ 作者：赵福江]本文整理编辑：北京弱电工程专家 www.k235.cn