CN115378048A - 一种分布式poe供电自适应调度系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力电子技术领域,公开了一种分布式POE供电自适应调度系统,包括:供电检测模块、供电计算模块和供电调度模块,所述供电检测模块用于分别检测供电端设备和受电端设备的供电信息和受电信息,所述供电计算模块用于根据供电信息和受电信息计算供电余量,并根据供电余量对受电端设备生成供电分配指令,所述供电调度模块用于根据指令对受电端设备进行供电调度。本发明通过计算POE供电系统的供电余量,并根据供电余量对受电端设备进行供电调度,免去了外设硬件的布置,能够保证检测精度,继而对POE供电系统的供电性能进行合理分配,达到负载均衡的效果,使设备工作性能处于最佳状态,从而增强设备的工作寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域,具体涉及一种分布式POE供电自适应调度系统。
背景技术
POE(Power Over Ethernet)指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下,在为一些基于IP的终端(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等)传输数据信号的同时,还能为此类设备提供直流供电的技术。POE也被称为基于局域网的供电系统(POL,Power over LAN)或有源以太网(Active Ethernet),有时也被简称为以太网供电,这是利用现存标准以太网传输电缆的同时传送数据和电功率的最新标准规范,并保持了与现存以太网系统和用户的兼容性。POE技术能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作,最大限度地降低成本。IEEE 802.3af标准是基于以太网供电系统POE的新标准,它在IEEE 802.3的基础上增加了通过网线直接供电的相关标准,是现有以太网标准的扩展,也是第一个关于电源分配的国际标准。
POE的系统构成:一个完整的POE系统包括供电端设备(PSE,Power SourcingEquipment)和受电端设备(PD,Powered Device)两部分。PSE设备是为以太网客户端设备供电的设备,同时也是整个POE以太网供电过程的管理者。而PD设备是接受供电的PSE负载,即POE系统的客户端设备,如IP电话、网络安全摄像机、AP及掌上电脑(PDA)或移动电话充电器等许多其他以太网设备(实际上,任何功率不超过13W的设备都可以从RJ45插座获取相应的电力)。两者基于IEEE 802.3af标准建立有关受电端设备PD的连接情况、设备类型、功耗级别等方面的信息联系,并以此为根据PSE通过以太网向PD供电。
目前的POE系统大多在使用一段时间后会造成供电效率下降,在复杂环境下POE系统对供电功率不能做出准确的判断,导致受电端设备不能正常工作。针对该问题,现有技术的解决方法是通过在POE系统硬件外围增设检测电路来保证供电效率,此方法第一会增加额外的硬件成本,第二检测的精度也难以达到要求的效果。因此,如何通过不额外增设硬件的软件调度方法,对POE供电系统内部的资源合理分配,不至于让某个端口长时间处于超负荷的工作状态,使设备工作性能处于最佳状态,从而增强设备的使用寿命,成为目前POE供电系统中亟待解决的问题。
发明内容
本发明意在提供一种分布式POE供电自适应调度系统,通过计算POE供电系统的供电余量,并根据供电余量对受电端设备进行供电调度,免去了外设硬件的布置,通过对供电信息和受电信息的直接检测并分析,能够保证检测精度,继而对POE供电系统的供电性能进行合理分配,达到负载均衡的效果,使设备工作性能处于最佳状态,从而增强设备的工作寿命。
本发明提供的技术方案为:一种分布式POE供电自适应调度系统,包括:供电检测模块、供电计算模块和供电调度模块,所述供电检测模块用于分别检测供电端设备和受电端设备的供电信息和受电信息,所述供电计算模块用于根据供电信息和受电信息计算供电余量,并根据供电余量对受电端设备生成供电分配指令,所述供电调度模块用于根据指令对受电端设备进行供电调度。
本发明的工作原理及优点在于:供电检测模块分别检测供电端设备和受电端设备的供电信息和受电信息。供电计算模块根据供电信息和受电信息进行剩余供电能力的计算,得到供电余量,然后根据当前受电端设备的负荷状态进行动态调整,并生成供电分配指令。供电调度模块根据指令对受电端设备进行供电调度,以达到负载均衡的效果。通过以上系统可以掌握每个受电端设备的动态信息,并根据供电余量对受电端设备进行供电调度,免去了外设硬件的布置,通过对供电信息和受电信息的直接检测并分析,能够保证检测精度,继而对POE供电系统的供电性能进行合理分配,达到负载均衡的效果,使设备工作性能处于最佳状态,从而增强设备的工作寿命。
进一步,所述供电检测模块包括供电端检测单元、受电端检测单元和受电筛选单元,所述供电端检测单元用于检测供电端设备的供电信息,所述受电端设备用于检测受电端设备的受电信息,所述受电筛选单元用于对受电信息进行筛选,将符合筛选要求的受电信息上传至供电计算模块。
供电端检测单元用于检测供电端设备的供电信息。受电端检测单元用于检测受电端设备的受电信息,受电端检测单元向IPC设备发出探测信号,受电端设备收到探测信号后进行识别,发出相应信息。还包括受电端筛选单元,对受电信息进行筛选,将符合受电筛选标准的受电信息上传至供电计算模块,以保证后续供电分配的安全性。
进一步,所述受电信息包括设备ID、设备供电标准和设备所需功率。
受电筛选单元从设备ID、设备供电标准和设备所需功率三方面过滤不符合要求,或者潜在安全隐患的受电信息,防止后续供电分配计算过程中出现错误,导致供电调度分配错误,造成设备损坏。
进一步,所述受电端检测单元每两分钟检测受电端设备的受电信息。
POE设备上电有一个初始化的过程,从初始化过程到设备系统完全工作稳定,所有参数都正常化的时候大概在大1.5-2分钟左右,取每两分钟检测受电端设备的受电信息是因为检测信号发送后需要有对设备的响应。如果频繁的检测,不仅耗损系统资源,而且设备的一个响应值无法得到回应。为了兼容多种设备,选用两分钟是一个比较合理的数值,能够兼顾系统的稳定性和检测的及时性。
进一步,所述供电计算模块包括余量计算单元和分配计算单元,所述余量计算单元用于根据供电信息和受电信息计算供电余量,所述分配计算单元用于根据受电端每台设备的性能对供电余量进行分配,并生成供电分配指令。
每次受电端设备有所调整后,余量计算单元会根据供电信息和受电信息计算当前供电余量,分配计算单元根据受电端每台设备的性能对供电余量进行分配,并生成供电分配指令,所有分配好的每个设备的供电功率,都会进行一次重新分配,但是不会影响当前受电端设备的运行,并提高了供电系统整体运行效率。
进一步,所述分配计算单元包括余量划分单元和余量分配单元,所述余量划分单元用于将供电余量划分为分配余量和预留余量,所述余量分配单元用于将分配余量根据受电端每台设备的性能对分配余量进行分配,并生成供电分配指令。
分配余量指在现有供电余量中提取一部分并分配在各端口的受电端设备上;预留余量指供电余量中取一部分进行分配余量后剩余的部分,预留一定的余量,可以防止每路端口驱动能力不一样造成某些端口压力较大的问题。
进一步,还包括供电保护模块,所述供电保护模块用于在受电端设备出现故障时对供电端设备进行保护。
通过供电保护模块在受电端设备出现故障时对供电端设备进行保护,防止前端设备由于恶劣环境导致设备短路,或者瞬态高压损坏供电设备,如果检测到有这些危险的因素,系统硬件会自动开启保护模式,不会损坏后端的供电设备。
进一步,所述供电保护模块包括故障检测单元和断电保护单元,所述故障检测单元用于根据受电信息对受电端设备进行通讯数据检测,识别故障受电端设备,所述断电保护单元用于发出故障受电端设备断电重启指令,若重启后依旧故障,则发出关闭故障受电端设备的供电端口指令。
当其中某个受电端设备故障或死机,受电信息会报告异常,故障检测单元根据异常的受电信息对受电端设备进行通讯数据检测,受电端设备故障或死机,则获取不到有效的通讯数据,故障检测单元识别该受电端设备异常,断电保护单元则会向供电调度模块发送立即断电重启的指令,并由故障检测单元继续识别,若在规定时间内获取不到有效的数据验证码,断电保护单元则发出关闭故障受电端设备的供电端口指令,以保护设备。
进一步,所述供电端设备包括NVR设备,所述受电端设备包括IPC设备。
供电端设备包括NVR设备(网络视频录像机),受电端包括IPC设备(高清网络摄像机),即NVR设备与POE供电系统的PSE供电端集成,IPC设备与POE供电系统的PD受电端集成。本发明系统应用于POE供电的NVR设备和IPC设备中具有更显著的技术效果。
进一步,所述供电余量在计算时将功率数据量化为32位的数组,所述数组对应16进制的ASCII数值。
供电余量在计算时将功率数据量化为32位的数组,数组对应16进制的ASCII数值,这样在后续供电分配计算过程中就更方便对高低不一样的输出进行调整。
附图说明
图1为本发明实施例的一种分布式POE供电自适应调度系统的模块框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,因此只作为示例,而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是,除非另有说明,本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例:
如图1所示,本实施例公开了一种分布式POE供电自适应调度系统,包括供电检测模块、供电计算模块、供电保护模块和供电调度模块。
供电检测模块用于分别检测供电端设备和受电端设备的供电信息和受电信息,包括供电端检测单元、受电端检测单元和受电筛选单元。本实施例中供电端设备包括NVR设备(网络视频录像机),受电端包括IPC设备(高清网络摄像机),即NVR设备与POE供电系统的PSE供电端集成(以下简称NVR设备),IPC设备与POE供电系统的PD受电端集成(以下简称IPC设备)。
供电端检测单元用于检测供电端设备的供电信息,本实施例中供电信息主要包括NVR设备的供电功率和NVR自身损耗等。受电端检测单元用于检测受电端设备的受电信息,本实施例中受电信息主要包括设备ID、设备供电标准和设备所需功率等,其中受电端检测单元每两分钟检测受电端设备的受电信息,POE设备上电有一个初始化的过程,从初始化过程到设备系统完全工作稳定,所有参数都正常化的时候大概在大1.5-2分钟左右,取每两分钟检测受电端设备的受电信息是因为检测信号发送后需要有对设备的响应。如果频繁的检测,不仅耗损系统资源,而且设备的一个响应值无法得到回应。为了兼容多种设备,选用两分钟是一个比较合理的数值,以确保POE供电系统实时处于高效的工作状态。受电筛选单元用于对受电信息进行筛选,将符合受电筛选标准的受电信息上传至供电计算模块。本实施例在对受电信息进行筛选的过程中,首先判断是否符合设备ID的要求或者在生态圈内的产品,设备ID的命名基于设备号加算法,转换成密文方式传输,如0X55,0X68等。判断符合设备ID号的要求后,再获取供电需求,受电端接收到响应后,发送设备供电标准和设备所需功率,比如需要9W、12W、15W、22W、25W、30W等,将这些数字量化成对等的输换值39、42、45、52、55、60发送到供电端,以进行供电余量的计算,判断能否提供相应的供电能力。
供电计算模块用于根据供电信息和受电信息计算供电余量,并根据供电余量对受电端设备生成供电分配指令,包括余量计算单元和分配计算单元。
余量计算单元用于根据供电信息和受电信息计算供电余量,本实施例中供电余量在计算时将功率数据量化为32位的数组,数组对应16进制的ASCII数值,这样在后续供电分配计算过程中就更方便对高低不一样的输出进行调整。
分配计算单元用于根据受电端每台设备的性能对供电余量进行分配,并生成供电分配指令,包括余量划分单元和余量分配单元,余量划分单元用于将供电余量划分为分配余量和预留余量。其中分配余量指在现有供电余量中提取一部分并分配在各端口的受电端设备上;预留余量指供电余量中取一部分进行分配余量后剩余的部分,预留一定的余量,可以防止每路端口驱动能力不一样造成某些端口压力较大的问题。
余量分配单元用于将分配余量根据受电端每台设备的性能对分配余量进行分配,并生成供电分配指令。在不影响原有IPC设备工作的情况下,余量分配单元将分配余量分配给当前的IPC设备,保证供电端口不会因为电源的波动,影响系统运行工作,达到负载均衡的效果,使设备工作性能处于最佳状态,从而增强设备的工作寿命。
供电保护模块用于在受电端设备出现故障时对供电端设备进行保护,包括故障检测单元和断电保护单元。故障检测单元用于根据受电信息对受电端设备进行通讯数据检测,识别故障受电端设备。断电保护单元用于发出故障受电端设备断电重启指令,若重启后依旧故障,则发出关闭故障受电端设备的供电端口指令。
当其中某个IPC设备故障或死机,受电信息会报告异常,故障检测单元根据异常的受电信息对IPC设备进行通讯数据检测,IPC设备故障或死机,则获取不到有效的通讯数据,故障检测单元识别该IPC设备异常,断电保护单元则会向供电调度模块发送立即断电重启的指令,并由故障检测单元继续识别,若在10秒内获取不到有效的数据验证码,断电保护单元则发出关闭故障受电端设备的供电端口指令,以保护设备,同时会对用户进行相应提醒。
供电调度模块根据供电计算模块和供电保护模块的指令对受电端设备进行供电调度。
本实施例的实施过程如下:
本系统应用在NVR和IPC套装上,NVR设备与POE供电系统的PSE供电端集成(以下简称NVR设备),IPC设备与POE供电系统的PD受电端集成(以下简称IPC设备)。NVR设备的供电端检测单元检测到NVR设备的供电电源为52V/3A,供电功率为150W左右,NVR设备包括8个供电端口,NVR设备自身功耗为10W。受电端检测单元向IPC设备发出探测信号,受电端设备收到探测信号后进行识别,发出相应信息,定位设备ID后,受电筛选单元判断设备供电标准和设备所需功率是否符合筛选要求,过滤不符合要求,或者潜在安全隐患的数据信息,将符合筛选要求的受电信息上传至供电计算模块。
当前所配置的IPC设备会向NVR设备申请9-15W的功率(根据所配置的IPC的方案和整机功耗判断)。供电计算模块会计算剩余的供电驱动能力即供电余量是否符合需求,供电计算模块根据调度算法,如果供电余量能够支持相应的功率输出,则会根据供电余量对受电端设备生成供电分配指令。如果供电计算模块分析供电余量不足以供给到新的IPC设备,则发出警报,上传信息。
当前NVR设备接入8个15W的IPC设备,共计120W,加上NVR设备自身功耗10W,设备总功耗130W,因此余量供电为20W。根据设备类型和设备数量对余量进行分配,由于IPC设备本身的功率波动不是很大,通常在1W左右,因此这2OW取10W作为分配余量,剩下10W作为预留余量。将10W分配余量主动分配到8个供电端口上,每个供电端口能够保持1.2W左右的余量,其中每一路的功耗计算包括线损及设备功耗等数据。以上指令通过供电调度模块进行供电调度,对每个供电端口提供能量输出。
此时如果将其中一个IPC设备替换为4K或者8K的IPC设备,该新IPC设备需要20W的供电功率,经供电计算模块分析,在不影响原有IPC设备工作的情况下,重新将10W分配余量分配给新IPC设备,然后将剩下10W的预留容量取8W分配到各供电端口上,保证端口不会因为电源的波动,影响系统运行工作,达到负载均衡的效果,使设备工作性能处于最佳状态,从而增强设备的工作寿命。
当其中某个IPC设备故障或死机,受电信息会报告异常,故障检测单元根据异常的受电信息对IPC设备进行通讯数据检测,IPC设备故障或死机,则获取不到有效的通讯数据,故障检测单元识别该IPC设备异常,断电保护单元则会向供电调度模块发送立即断电重启的指令,并由故障检测单元继续识别,若在10秒内获取不到有效的数据验证码,断电保护单元则发出关闭故障受电端设备的供电端口指令,以保护设备,防止前端设备由于恶劣环境导致设备短路,或者瞬态高压损坏供电设备,如果检测到有这些危险的因素,系统硬件会自动开启保护模式,不会损坏后端的供电设备,同时会对用户进行相应提醒。
本发明通过计算POE供电系统的供电余量,并根据供电余量对受电端设备进行供电调度,免去了外设硬件的布置,通过对供电信息和受电信息的直接检测并分析,能够保证检测精度,继而对POE供电系统的供电性能进行合理分配,达到负载均衡的效果,使设备工作性能处于最佳状态,从而增强设备的工作寿命。
以上的仅是本发明的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述,所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识,能够获知该领域中所有的现有技术,并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力,所属领域普通技术人员可以在本申请得出的启示下,结合自身能力完善并实施本方案,一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准,说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种分布式POE供电自适应调度系统,其特征在于,包括:供电检测模块、供电计算模块和供电调度模块,所述供电检测模块用于分别检测供电端设备和受电端设备的供电信息和受电信息,所述供电计算模块用于根据供电信息和受电信息计算供电余量,并根据供电余量对受电端设备生成供电分配指令,所述供电调度模块用于根据指令对受电端设备进行供电调度。
2.根据权利要求1所述的分布式POE供电自适应调度系统,其特征在于:所述供电检测模块包括供电端检测单元、受电端检测单元和受电筛选单元,所述供电端检测单元用于检测供电端设备的供电信息,所述受电端设备用于检测受电端设备的受电信息,所述受电筛选单元用于对受电信息进行筛选,将符合筛选要求的受电信息上传至供电计算模块。
3.根据权利要求2所述的分布式POE供电自适应调度系统,其特征在于:所述受电信息包括设备ID、设备供电标准和设备所需功率。
4.根据权利要求2所述的分布式POE供电自适应调度系统,其特征在于:所述受电端检测单元每两分钟检测受电端设备的受电信息。
5.根据权利要求1所述的分布式POE供电自适应调度系统,其特征在于:所述供电计算模块包括余量计算单元和分配计算单元,所述余量计算单元用于根据供电信息和受电信息计算供电余量,所述分配计算单元用于根据受电端每台设备的性能对供电余量进行分配,并生成供电分配指令。
6.根据权利要求5所述的分布式POE供电自适应调度系统,其特征在于:所述分配计算单元包括余量划分单元和余量分配单元,所述余量划分单元用于将供电余量划分为分配余量和预留余量,所述余量分配单元用于将分配余量根据受电端每台设备的性能对分配余量进行分配,并生成供电分配指令。
7.根据权利要求1所述的分布式POE供电自适应调度系统,其特征在于:还包括供电保护模块,所述供电保护模块用于在受电端设备出现故障时对供电端设备进行保护。
8.根据权利要求7所述的分布式POE供电自适应调度系统,其特征在于:所述供电保护模块包括故障检测单元和断电保护单元,所述故障检测单元用于根据受电信息对受电端设备进行通讯数据检测,识别故障受电端设备,所述断电保护单元用于发出故障受电端设备断电重启指令,若重启后依旧故障,则发出关闭故障受电端设备的供电端口指令。
9.根据权利要求1所述的分布式POE供电自适应调度系统,其特征在于:所述供电端设备包括NVR设备,所述受电端设备包括IPC设备。
10.根据权利要求1所述的分布式POE供电自适应调度系统,其特征在于:所述供电余量在计算时将功率数据量化为32位的数组,所述数组对应16进制的ASCII数值。
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