摘 要： 介紹了POE以太網供電門禁系統(tǒng)的組成、以太網供電的工作過程及POE網絡必須遵循的技術參數。闡述了以太網門禁控制器的設計組成、POE門禁系統(tǒng)的軟件設計流程，以及以太網供電門禁技術應用的特點和發(fā)展前景。
關鍵詞： 嵌入式；以太網供電；供電端設備；受電端設備

　結構化布線是當今所有數據通信網絡的基礎。隨著許多新技術的發(fā)展，數據網絡得以提供越來越多的新應用及新服務：如在不便于布線或者布線成本比較高的地方用戶開始考慮在現有以太網絡架構之上盡可能布置一些網絡安全攝像機及其他一些網絡安全設備。
目前此類新的應用已經越來越被用戶所接受，并且得到了快速的發(fā)展。所有這些支持新應用的設備由于需要另外安裝AC供電裝置，特別是IP網絡攝像機、門禁等都是安置在距中心機房比較遠的地方更是加大了整個網絡組建的成本。為了盡可能方便及最大限度地降低成本，電子電氣工程師協(xié)會IEEE批準了一項新的以太網供電(PoE)標準IEEE 802.3af[1]，確保用戶能夠利用現有的結構化布線為此類新的應用設備提供供電能力。
1 PoE以太網供電系統(tǒng)
一個完整的PoE系統(tǒng)包括供電端設備（PSE）和受電端設備（PD）兩部分,兩者基于IEEE802.3af標準建立有關受電端設備PD的連接情況、設備類型、功耗級別等方面的信息聯(lián)系，并以此為根據控制供電端設備PSE通過以太網向受電端設備PD供電。
供電端設備PSE可以是一個 Endspan(內置了PoE功能的以太網供電交換機)和 Midspan(用于傳統(tǒng)以太網交換機和受電端設備PD之間的具PoE功能的設備)兩種類型，而受電端設備PD則是一些具PoE功能的無線局域網AP、IP電話機等終端設備。
按照 IEEE 802.3af的規(guī)范，供電端設備PSE與受電端設備PD設備的連接參數如圖1所示。

IEEE 802.3af以太網供電標準定義了一些在設計PoE網絡時必須遵循的參數：
(1)操作電壓一般情況下為 48 V DC，但其也許可能在44 V DC～57 V DC之間，但無論如何是不能超過60 V DC的；
(2)由PSE產生的最大電流一般情況下在350 mA～400 mA之間變化。這將確保以太網電纜不會由于其本身的阻抗而導致過熱；
(3)上述兩個值使得PSE在其端口輸出會產生最小15.4 W的功率輸出，考慮到經過以太網電纜后的損耗，受電端設備PD所能接受到的最大的功率為12.95 W。
2 以太網供電工作過程
供電端設備PSE是整個POE以太網供電過程的管理者。在一個網絡中布置PSE供電端設備時，PoE以太網供電工作過程如下：
(1)檢測過程。開始時，PSE設備在端口只是輸出很小的電壓，直到其檢測到線纜的終端連接為一個支持IEEE 802.3af 標準的受電端設備。
(2)PD端設備分類。當檢測到受電端設備PD之后，供電端設備PSE可能會為PD設備進行分類，并且評估此PD設備所需的功率損耗。
(3)開始供電。在一個可配置的啟動期內(一般小于15 ?滋s)，PSE設備開始從低電壓開始向PD設備供電，直至提供到 48 V級的直流電源。
(4)供電。為PD設備提供穩(wěn)定可靠的48 V級直流電，滿足PD設備不越過15.4 W的功率消耗。
(5)斷電。如果PD設備被物理或者電子上從網絡上去掉，則PSE會快速地(一般在300 ms～400 ms之內)停止為PD設備供電，并且又開始檢測過程，檢測線纜的終端是否連接PD設備。
在整個過程當中，一些事情如PD設備功率消耗過載、短路、超過PSE的供電負荷等會造成整個過程在中間會中斷，又會從第一步檢測過程開始。
3 以太網供電門禁系統(tǒng)
如圖2所示，以太網供電門禁控制系統(tǒng)由系統(tǒng)服務器、多臺分散的終端管理計算機、網絡交換機、跨接器、門禁讀卡控制設備和電控門鎖等組成。門禁讀卡控制設備采用以太網方式與交換機相連，實現了網絡設備即插即用，無需外接電源，便于安裝和維護。即插即用的安裝方式極大地減少了人工成本，并且實現了通過在線訪問系統(tǒng)進行有效的控制。當一臺門禁讀卡控制設備發(fā)生故障時，系統(tǒng)會及時發(fā)現，并且不會殃及整個系統(tǒng)。當網絡發(fā)生故障時，門禁讀卡控制設備可進入“孤島狀態(tài)”運行，降低了受破壞的風險，增強了可靠性。

以太網供電門禁控制系統(tǒng)對網絡內所有的門禁讀卡控制設備均可做全局化處理，可分權限地對門禁讀卡控制設備進行遠程控制。因此，以太網型門禁控制系統(tǒng)的組態(tài)是非常靈活和經濟的組網方案。
以太網供電門禁控制系統(tǒng)可具有系統(tǒng)實時自檢功能。對于系統(tǒng)中的典型故障（如斷網），中央工作站和門禁控制讀卡器均可以聲音信號和文字告警提示。在系統(tǒng)斷網故障時,各點的門禁控制讀卡器可以獨立工作,并且可以記錄刷卡開門信息，當故障排除后，信息會自動上傳。
以太網供電門禁控制讀卡器提供RJ-45標準接口，采用TCP/IP標準通信協(xié)議，可與其他系統(tǒng)聯(lián)接，組成一個大的智能管理系統(tǒng)，此外, 系統(tǒng)還可開放必要的通信協(xié)議以便進行更高層次的集成。
4 門禁控制讀卡器硬件設計
門禁控制器原理圖如圖3所示。