Danh mục kiểm tra thiết kế cấp nguồn cột CCTV:
PoE, bộ mở rộng và PoF

Danh sách tải trên cột cần có những gì trước khi chọn cáp?

Thiết kế cấp nguồn cho cột bắt đầu từ một bảng, không phải từ một sản phẩm. Với mỗi cột, ghi lại loại camera, công suất tiêu thụ định mức và đỉnh, chiều cao lắp đặt, chiều dài tuyến từ tủ có nguồn gần nhất, có điện lưới hay không, và mọi tải khác trên cùng cột như điểm truy cập, đèn chiếu sáng hoặc cảm biến. Camera dome cố định 8 W và camera PTZ có bộ sưởi 35 W trông giống nhau trên bản vẽ một nét nhưng cần đường cấp nguồn khác nhau.

Chiều dài tuyến không phải khoảng cách trên bản vẽ mặt bằng. Phải đo đoạn xuống theo phương thẳng đứng, máng cáp, vòng dự phòng ở mỗi đầu và cả hai điểm đấu nối. Kênh PoE là 100 m bao gồm dây nhảy, nên một tuyến 95 m đo dọc mặt đất có thể thành kênh 103 m khi tính cả đầu tủ và đầu camera. Cổng PoF được định mức tới 200 m, nhưng vẫn phải áp dụng cách đo tuyến tương tự.

Camera trên cột thực sự tiêu thụ bao nhiêu điện?

Hãy dùng giá trị đỉnh đo được hoặc ghi trên nhãn máy, không dùng giá trị trung bình. Camera dome cố định thường tiêu thụ 6–12 W; camera thân dài có IR có thể tới 12–14 W vào ban đêm; PTZ có quay ngang, quay dọc và bộ sưởi có thể tới 25–60 W; camera nhận diện biển số có đèn chiếu riêng có thể đẩy một camera vốn nhỏ vượt 12 W. Dòng khởi động là vấn đề riêng so với dòng ổn định, nhưng cấp cổng và ngân sách nguồn trước hết phải đáp ứng mức đỉnh ổn định.

Giới hạn PoF là 12 W mỗi cổng, không phải 12 W trung bình. Ở 48 V DC, 12 W tương ứng 0.25 A, đây là dòng định mức của một đầu ra bộ chia; 0.5 A là mức tối đa ngắn hạn, không phải tải liên tục. Tám đầu ra ở 12 W đạt 96 W trên nguồn 120 W, chỉ còn 24 W cho dự phòng nguồn và tổn thất cáp. Một phương án giả định mọi cổng đều chạy 12 W liên tục đã nằm ngay trên giới hạn.

Hệ số đa dạng tải có ý nghĩa ở phía nguồn, không phải ở phía cổng. Tám camera hiếm khi đạt đỉnh cùng lúc, nhưng nguồn của bộ chia và ngân sách PoE được tính theo tải đấu nối, vì một đêm lạnh có thể bật đồng thời bộ sưởi và IR. Dùng tổng các mức đỉnh cho tính toán nguồn và ghi rõ chỗ nào có viện dẫn hệ số đa dạng; nguồn 120 W với 96 W tải PoF đấu nối chỉ còn 24 W dự phòng trước tổn thất cáp, đó mới là con số trung thực.

Khi nào switch PoE vẫn là lựa chọn đúng tại cột?

Nếu tủ có nguồn nằm trong kênh 100 m và camera phù hợp cấp 802.3af hoặc 802.3at, PoE đồng là đường rẻ nhất và quen thuộc nhất. Đặt switch trong nhà hoặc trong tủ đã liên kết tiếp địa, không đặt trong hộp kín trên cột. Kiểm tra tổng ngân sách, không chỉ nhãn từng cổng: switch 24 cổng với ngân sách 370 W không thể chạy 24 PTZ có bộ sưởi ở 30 W mỗi cổng.

Sụt áp quyết định nhiều thiết kế ở ngưỡng biên. Ở 30 W và 48 V, dòng khoảng 0.63 A; một vòng 100 m đồng 24 AWG có điện trở khoảng 20 Ω, nên cả chiều đi và về sụt khoảng 12.6 V. Camera chỉ nhận khoảng 35 V thay vì 48 V. Hãy kiểm tra điện áp đầu vào tối thiểu trên datasheet camera, không chỉ công suất. Cách tính được trình bày trong hướng dẫn khoảng cách PoE; điểm thực tế ở đây là camera có thể khởi động trên bàn thử nhưng reset vào ban đêm trên cột.

Chuẩn cáp không kéo dài giới hạn. Cat5e, Cat6, Cat6a và Cat7 đều truyền Ethernet trong kênh 100 m; chuẩn cáp thay đổi băng thông, tổn thất và nhiệt. Tuyến đồng dài hơn 100 m không phải là thiết kế PoE, bất kể nhãn cáp ghi gì.

Điều gì thay đổi khi cột cách xa 100 m đến 200 m?

Có ba hướng, và mỗi hướng chỉ dịch chuyển vấn đề cấp nguồn chứ không loại bỏ nó. Bộ mở rộng PoE lặp lại dữ liệu và nguồn thêm 100 m mỗi chặng, nhưng cần nguồn tại điểm giữa. Tuyến quang với switch PoE cục bộ loại bỏ giới hạn khoảng cách nhưng cần tủ có nguồn ở đầu xa. PoF truyền dữ liệu và tối đa 12 W trên một cáp lai tới 200 m, với nguồn đặt ngược lại tại bộ chia.

Một cụm camera làm thay đổi bài toán. Tám camera ở 180 m không có điện lưới có thể được cấp bằng tám nhánh PoF từ một bộ chia, nhưng cũng tám camera đó ở 250 m cần tủ cục bộ và switch PoE. Với một camera 8 W đơn lẻ ở 160 m, PoF thường là đường gọn nhất; với PTZ 40 W ở cùng khoảng cách, cả PoF lẫn một bộ mở rộng đều không phù hợp. Hướng dẫn so sánh trình bày quyết định chi tiết hơn.

Bảo trì là một phần của quyết định chọn đường. Bộ mở rộng thêm một hộp có nguồn ở điểm giữa, tủ cục bộ thêm switch và nguồn cấp, bộ chia PoF thêm một điểm đầu có nguồn phục vụ tám cột. Mỗi lựa chọn có danh sách phụ tùng và kiểu hỏng khác nhau. Công trường không có thợ điện tại chỗ không nên phụ thuộc vào nguồn điểm giữa mà không ai có thể reset; công trường có tủ được bảo trì có thể dùng đồng hoặc quang.

Nếu chỉ nhìn phần cứng, bộ mở rộng PoE có vẻ rẻ hơn bộ chia PoF và ONU PoF. Nguồn điểm giữa, vỏ chống thời tiết và thợ điện thuộc chi phí lắp đặt, và thường là yếu tố quyết định so sánh. Bài viết về chi phí tách riêng các hạng mục đó.

Làm thế nào giữ tuyến PoF tới cột trong giới hạn 12 W và 200 m?

Bộ chia PoF có tám đầu ra cấp nguồn và một cổng tầng nối, nhận 48 V DC từ nguồn 120 W và cấp tối đa 12 W mỗi đầu ra. Bộ chia cũng là PLC 1×9 với suy hao chèn không quá 16.5 dB trên mỗi đầu ra và không quá 2.3 dB trên cổng tầng nối. Mức 16.5 dB đó tương đương bộ chia PON 1:32, nên ngân sách quang phải được kiểm tra trước khi đặt cáp, không phải sau khi ONU không đăng ký được.

Nguồn và sụt áp là ngân sách thứ hai. Tải 12 W ở 48 V tiêu thụ 0.25 A. Nếu cáp và đầu nối sụt 6 V tại dòng đó, ONU chỉ nhận 42 V và công suất thực cấp cho tải khoảng 10.5 W, không phải 12 W. Dùng điện trở vòng từ datasheet cáp lai, tính cả hai dây dẫn và để dự phòng ít nhất 20%. Tuyến 200 m có độ sụt lớn gần gấp bốn lần tuyến 50 m ở cùng dòng, nên thiết kế chạy tốt ở 50 m có thể không chạy được ở cột xa.

Quy tắc thực tế là một bộ chia cho tám đầu ra. Cổng tầng nối mở rộng bus quang sang bộ chia thứ hai và cộng thêm 2.3 dB; nó không gộp ngân sách nguồn. Dự trù một nguồn 120 W riêng cho bộ chia thứ hai và kiểm tra ngân sách PON cho tổn thất thêm. Chiều dài cáp lai tiêu chuẩn là 3, 20 và 50 m, có thể đặt chiều dài tùy chỉnh; đo tuyến dọc máng và cộng thêm vòng dự phòng 1 m ở mỗi đầu.

• Ghi lại điện áp DC đo được tại ONU khi có tải, không phải điện áp hở mạch.
• Dán nhãn mỗi đầu ra bằng mã cột và tên camera.
• Giữ dự phòng 20% cho cả nguồn bộ chia và ngân sách quang.
• Dùng vỏ đạt chuẩn IP và vòng nhỏ giọt khi lắp ngoài trời.

Bảo vệ quá áp và tiếp địa xuất hiện ở đâu trong danh mục kiểm tra?

Tuyến Ethernet đồng tới cột chính là một đường dẫn sét. Tia sét gần đó nâng điện thế đất tại cột và tại tòa nhà; vỏ giáp cáp, vỏ camera và cổng switch nằm ở các điện thế khác nhau, và dòng điện sẽ tìm tới chỗ cách điện yếu nhất. SPD Type 2 tại điểm vào tòa nhà hoặc tủ, dây nối đất ngắn và thẳng, vỏ camera được liên kết và điện cực đất cục bộ tại cột là một hệ thống, không phải phụ kiện tùy chọn. SPD có dây nối đất dài tạo cảm giác an toàn giả tạo.

PoF loại bỏ đường dữ liệu kim loại, đây là cải thiện thực sự, nhưng cáp lai vẫn chứa một đôi đồng 48 V. Bảo vệ đôi dây đó tại điểm vào tòa nhà, liên kết cột và vỏ camera, và giữ đoạn đồng ngắn nhất mà tuyến cho phép. Không đấu song song rail 48 V của PoF với rail PoE hoặc với nguồn cục bộ; giữ hai miền nguồn tách biệt và dán nhãn. Hướng dẫn quá áp trình bày trình tự bảo vệ.

Tiếp địa cũng là một hạng mục bảo trì. Kiểm tra chỉ báo trạng thái SPD sau giông bão, xem xét kết nối đất tại cột và thay SPD hỏng thay vì chờ sự cố tiếp theo. Ghi lại điện trở đất nếu quy định địa phương yêu cầu; không mặc định cột đã tiếp đất chỉ vì nó bằng kim loại.

Hồ sơ bàn giao cấp nguồn cột cần có những gì?

Hồ sơ bàn giao là khác biệt giữa một công trường có thể bảo trì và một câu đố. Với mỗi cột, ghi lại thiết bị, tải đỉnh, đường cấp nguồn, cổng switch hoặc đầu ra bộ chia, chiều dài cáp, công suất quang đo tại ONU, điện áp DC tại ONU khi có tải, trạng thái SPD và ngày kiểm tra. Thêm ảnh đỉnh cột và bên trong vỏ, và dán nhãn hai đầu mỗi sợi cáp bằng mã cột.

Giữ tại công trường một bộ chia PoF dự phòng, một switch PoE dự phòng và một cáp lai dự phòng cho các cụm quan trọng. Cập nhật danh sách tải khi thêm camera, đèn chiếu hoặc AP; một cổng nằm trong giới hạn 12 W lúc bàn giao có thể vượt giới hạn sau khi nâng cấp thiết bị. Hồ sơ hoàn công là tài liệu sống, không phải vật lưu trong tủ hồ sơ.

Nên dùng danh mục kiểm tra theo trình tự nào?

Khảo sát các cột, lập danh sách tải, rồi chọn đường cấp nguồn. Tính ngân sách quang và ngân sách nguồn cho đường đã chọn, xác nhận bảo vệ và tiếp địa, lắp đặt, đo đạc và bàn giao hồ sơ. Đừng bắt đầu từ một sản phẩm rồi suy ngược; cột, khoảng cách và điều kiện điện lưới quyết định kiến trúc.

Một danh mục kiểm tra kết thúc ở đơn đặt hàng là chưa đầy đủ. Bước cuối cùng là hồ sơ cho phép kỹ thuật viên tiếp theo kiểm tra đúng cổng đó theo đúng con số đó.

• Khảo sát: tuyến, điện lưới, tải, thiết bị dùng chung, mức phơi nhiễm.
• Danh sách tải: công suất định mức và đỉnh cho từng thiết bị.
• Đường cấp nguồn: PoE, bộ mở rộng, quang cộng switch, hoặc PoF.
• Ngân sách: tổn thất quang, sụt áp, dự phòng nguồn.
• Bảo vệ: SPD, liên kết, tiếp đất, vỏ.
• Bàn giao: số đo, nhãn, phụ tùng dự phòng, danh sách tải đã cập nhật.