CN210518368U - PoE供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种PoE供电系统。本实用新型的PoE供电系统包括PSE供电装置；PSE供电装置包括网络输入端、电源输入端、交换机芯片、控制器、PSE芯片、网络变压器单元、开关单元和输出单元；网络输入端通过所述交换机芯片连接至网络变压器单元；网络变压器单元分别与电源输入端和交换机芯片连接，并通过开关单元连接至输出单元，控制器通过PSE芯片连接开关单元的控制端；网络变压器单元叠加网络信号和电源信号，并将叠加的网络信号和电源信号通过开关单元发送至输出单元；PSE芯片接收控制器发送的控制指令，对所述开关单元发出开关切换信号。本实用新型的PoE供电系统节省了布线电缆且线路结构简单，还实现了对用电设备的远程用电管理。

Description

PoE供电系统

技术领域

本实用新型涉及供电技术领域，特别是涉及一种PoE供电系统。

背景技术

目前，室内场景例如教室的供电、通信方案中存在以下问题：

1、当前设备用电的数据(如电流、电压、功耗或其他信息)没有数字化，集控室无法获取设备的具体状态，也无法进行远程的设备电源管理。

2、室内场景的用电设备通常包括普通用电设备和联网设备，其中联网设备既需要连接电源电缆还需要连接网络电缆，当需要联网的设备较多时，电源电缆和网络电缆的布线状态会变得复杂。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于，提供一种PoE供电系统，其能方便的对用电设备进行远程的设备电源管理，且线路结构简单。

本实用新型是通过如下方案实现的：

一种PoE供电系统，其特征在于，包括PSE供电装置；

所述PSE供电装置包括网络输入端、电源输入端、交换机芯片、控制器、PSE芯片、网络变压器单元、开关单元和输出单元；

所述网络输入端通过所述交换机芯片连接至所述网络变压器单元；

所述网络变压器单元分别与所述电源输入端和交换机芯片连接，并通过所述开关单元连接至所述输出单元，所述控制器通过所述PSE芯片连接所述开关单元的控制端；

所述网络变压器单元叠加网络信号和电源信号，并将叠加的网络信号和电源信号通过所述开关单元发送至所述输出单元；

所述PSE芯片接收所述控制器发送的控制指令，对所述开关单元发出开关切换信号。

本实用新型所述的PoE供电系统通过在PSE供电装置内部设置网络变压器单元，并叠加输入的网络信号和电源信号后通过输出单元输出，实现了对外部设备供电的同时还提供网络信号，节省了布线电缆且线路结构简单，控制器通过PSE芯片对开关单元发出开关切换信号，还实现了对外部设备的远程用电管理。

进一步地，所述网络变压器单元包括若干网络变压器，所述开关单元包括与所述若干网络变压器一一对应连接的若干开关，所述输出单元包括与所述若干开关一一对应连接的若干输出端口；

每个网络变压器分别与所述电源输入端和所述交换机芯片连接，并将叠加后的网络信号和电源信号通过对应连接的开关输出至对应连接的输出端口；

所述PSE芯片分别与每个所述开关的控制端连接。

进一步地，所述PSE芯片还包括电压检测电路和电流检测电路；

所述电压检测电路和所述电流检测电路分别连接至每个输出端口，用于检测每个输出端口的电压和电流。

进一步地，还包括网络接入单元和显示控制终端；

所述网络接入单元接入互联网络，并与所述PSE供电装置的网络输入端连接；

所述显示控制终端与所述网络接入单元连接，向所述控制器发送开关控制指令。

进一步地，述控制器接收所述PSE芯片发送的每个输出端口的电压和电流信号，并将所述电压和电流信号输出至所述显示控制终端。

进一步地，所述显示控制终端包括以下至少任一：

交互智能平板、移动终端、服务器。

进一步地，所述PSE供电装置还包括电源模块，所述电源模块分别与所述电源输入端和所述变压器单元连接；

所述电源模块将电源输入端输入的交流电源转换为直流电源。

进一步地，还包括UPS单元；

所述UPS单元的输入端与外部交流电源连接，所述UPS单元的输出端与所述PSE供电装置的电源输入端连接。

进一步地，还包括PD受电装置；

所述PD受电装置与所述输出单元连接，所述PD受电装置包括直流用电设备和联网设备，所述PSE供电装置为所述直流用电设备和所述联网设备供电，并为所述联网设备提供网络连接。

进一步地，所述直流用电设备包括照明设备和/或通风设备；

所述联网设备包括以下任一：

室内环境检测设备、录播设备、电子班牌、录音设备、录像设备、录播系统、门禁设备。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1为本实用新型实施例中PoE供电系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中PSE供电装置的输出回路结构示意图；

图3为本实用新型实施例中联网设备的PD受电模块的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中PSE芯片检测其中一个输出端口的电压和电流的电路结构示意图；

图5为本实用新型实施例中PoE供电系统的供电和网络示意图；

图6为本实用新型实施例中PoE供电系统在教室的应用环境中的供电和网络柜示意图；

图7为本实用新型实施例中PoE供电系统在教室的应用环境中的供电和网络示意图；

图8为本实用新型实施例中PoE供电系统在教室的应用环境中显示控制终端的显示界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

如图1所示，图1为在一个示例性的实施例中所示的本实用新型的一种PoE(PowerOver Ethernet)供电系统的结构示意框图，主要应用于室内例如教室的场景。PoE供电系统600包括 PSE(Power Sourcing Equipment)供电装置100、显示控制终端200、PD(PowerDevice)受电装置300、网络接入设备400和UPS(Uninterruptible Power Supply)单元500，所述网络接入设备400 分别与外部的互联网、PSE供电装置100和显示控制终端200连接，所述PSE供电装置100 还分别与PD受电装置300和UPS单元500连接。

所述PSE供电装置100将从UPS单元500输入的外部电源和从网络接入设备400接入的网络信号叠加后，根据IEEE802.3bt(PoE++)协议，通过双绞线向PD受电装置100输出叠加后48V±6VDC电源和网络信号，其中，PSE供电装置100每个端口的输出功率最大可达 90W，而PD受电装置300的单个最大功率可以达到71.3W。所述显示控制终端200通过所述网络接入设备400与所述PSE供电装置100和具有联网功能的PD受电装置300形成网络连接，所述显示控制终端200用于向所述PSE供电装置100发出控制指令，以切换PSE供电装置100的输出通道的输出状态，以及接收具有联网功能的PD受电装置300发送的运行参数。

所述网络接入设备400可以是交换机或路由器等用于接入外部网络的设备，所述网络接入设备可以通过接入调制解调器接入宽带网络，或通过光纤调制解调器接入光纤网络，还可以通过4G或5G模块接入移动网络。

所述UPS单元500可以是UPS电源，所述UPS单元500的输入端连接外部交流电源，输出端连接所述PSE供电装置100，从而在外部交流电源失电时，UPS单元500可以持续的为所述PSE供电装置100供电。在其他例子中，所述UPS单元500还可以采用其他的连接方式，例如UPS单元500和外部交流电源分别与PSE供电装置100连接，在一些例子中，也可以是不设置UPS单元500。

所述PSE供电装置100包括控制器110、PSE芯片120、交换机芯片130、网络变压器单元140、开关单元150、输出单元160、电源模块170、电源输入端180和网络输入端190。

所述网络输入端180与网络接入设备400连接，所述网络输入端180还通过所述交换机芯片130连接至所述网络变压器单元140和所述控制器110。

所述电源输入端180与UPS单元500的输出端连接，所述电源输入端180还与所述电源模块170的输入端连接，所述电源模块170用于将220VAC电源转换为48V±6VDC电源。

所述网络变压器单元140分别与所述电源模块170的输出端和所述交换机芯片130连接，并通过所述开关单元150连接至所述输出单元160，所述控制器110通过所述PSE芯片连接所述开关单元150的控制端。

所述网络变压器单元140叠加网络信号和48V±6VDC电源，并将叠加的网络信号和电源信号通过所述开关单元150发送至所述输出单元160，所述PSE芯片120接收所述控制器110发送的控制指令，对所述开关单元150发出开关切换信号，从而使所述开关单元150接通或断开，以切换所述输出单元160的输出状态。

如图2所示，图2为PSE供电装置100的输出回路具体结构示意图，本实施例中的PSE供电装置100设置4个输出端口，在其他例子中，PSE供电装置100的输出端口数量还可以是满足IEEE802.3bt(PoE++)协议的5-8个。

在图2中，所述网络变压器单元140包括第一网络变压器141-第四网络变压器144，所述开关单元150包括4个与所述第一网络变压器141-第四网络变压器144一一对应连接的开关151-154，所述输出单元160包括4个与所述开关151-154一一对应连接的输出端口161-164，其中，每个网络变压器分别与所述电源模块170的输出端和所述交换机芯片130连接，并将叠加后的网络信号和电源信号通过对应的开关151-154输出至对应的输出端口161-164，所述输出端口161-164为RJ45端口。

所述PD受电装置300可以是包括直流用电设备和联网设备，所述PSE供电装置100为所述直流用电设备和所述联网设备提供直流电源，并为所述联网设备提供网络连接，本实施例中，以用电设备310-311为直流用电设备、用电设备312-313为联网设备为例进行说明。

如图3所示，图3为联网设备312的PD受电模块314的结构示意图，PD受电模块314包括PD芯片3141、网络变压器3142、输入端3143、整流单元3144、变压单元3145、电源输出端口3146和网络输出端口3147。所述网络变压器3142分别与所述输入端3143、所述整流单元3144的输入端和所述网络输出端口3147连接，所述PD芯片3141分别与所述整流单元3144的输出端和所述变压单元3145连接，所述变压单元3145还与所述电源输出端口3146 连接。

所述网络变压器3142通过所述输入端3143连接至所述PSE供电装置100的输出端口 163，接收叠加后的电源和网络信号，并将信号拆分为电源信号和网络信号后，分别发送至所述整流单元3144的输入端和所述网络输出端口3147，所述PD芯片将整流后的电源发送至所述变压单元3145，变压单元3145将48V±6VDC转换成为适合联网设备312的电压后，通过电源输出端口3146输出至联网设备312的供电回路。

直流用电设备的PD受电模块与联网设备的受电模块结构类似，由于不需要连接网络，因此直流用电设备的PD受电模块可以是在联网设备的手电模块结构的基础上，减去网络输出端口。

为检测每个输出端口的电压和电流，所述PSE芯片120内还设有电压检测电路和电流检测电路。如图4所示，图4为PSE芯片120检测其中一个输出端口的电压和电流的电路结构示意图，在网络变压器141和输出端口161之间设置有a、b两个电压采样点，所述PSE芯片120通过检测a点的电压获取输出端口的电压，通过检测b点的电压，经过已知电阻阻值 R1的换算，可以得到输出端口161的电流。在其他的例子中，电阻R1还可以设置于a、b两点之间，所述PSE芯片120通过检测a、b两点之间的电压差和电阻R1的阻值得到输出端口 161的电流。图4中的开关151可以是三极管、场效应管等功率开关器件，所述PSE芯片120 连接至功率开关器件的控制端，通过信号控制功率开关器件的导通或断开。

本实用新型实施例中第一网络变压器141-第四网络变压器144对网络信号和电源信号的叠加有多种方式，通常可以使用双绞线中的2组线收发数据，另两组线提供电源。在一个例子中，为同时兼容大功率和小功率的PD受电装置，所述第一网络变压器141-第四网络变压器144也可以是采用双绞线的4组线同时提供电源和收发数据，具体的，可以是两组线分别连接电源的正极并发送数据，两组线分别连接电源的负极并接收数据，在此条件下，PSE芯片120分别要在每个输出端口设置两路电压检测电路和两路电流检测电路，以分别检测两组连接电源正极的线的电压和电流，PD受电模块314的整流单元3144同样也对应的设置为两组。

图5为本实用新型的PoE供电系统的供电和网络示意图，在图5中，本实用新型的PoE 供电系统在实现了对用电设备和联网设备供电的同时，还对联网设备提供网络信号，并建立局域网络。其中，局域网络中的设备包括：显示控制终端200、网络接入设备400、交换机芯片130、控制器110和联网设备312-313。

所述显示控制终端200通过局域网络向控制器110发送开关控制指令，使所述控制器110 向所述PSE芯片120发送控制指令，以使所述PSE芯片120对所述开关单元150发出开关切换信号，以切换开关151-154中每个开关的切换状态，所述显示控制终端200还通过局域网络接收控制器110发送的每个开关的通断状态。

所述显示控制终端200还通过局域网络接收并显示联网设备312-313的运行参数。

如图6所示，在教室的应用环境中，PSE供电装置100为POE控制板，所述网络接入设备400为交换机，所述POE控制板、所述交换机、外置的AC-DC电源板、UPS电源和其他网络模块设置于图6中框选的POE++供电、通信柜中，所述POE++控制板可以是如图6中由集控室或其他网络终端连接，从而实现对各端口的控制和状态监控，也可以是如图7中所示，由显示控制终端200即交互智能平板通过网络信号连接图6中的交换机实现对各端口的控制和状态监控。本实用新型中的联网设备可以是包括无线AP、室内环境检测设备、录播设备、电子班牌、录音设备、录像设备、录播系统、开关系统以及门禁设备中的一个或多个。所述室内环境检测设备可以是包括温度传感器、湿度传感器、CO2传感器等，上述室内环境检测设备接入局域网络后，向局域网络发送室内环境检测数据，显示控制终端200从局域网中接收上述室内环境检测数据，本实用新型的直流用电设备可以是包括教室照明、走廊照明、通风风扇以及吊扇等设备。

图7为在教室的应用环境中显示控制终端200的显示界面示意图，如图7所示，显示控制终端200的显示界面显示上述室内环境检测数据，同时，还显示了直流用电设备对应的输出端口的供电状态，以及提供了通过局域网络向控制器110发送开关控制指令的操作界面。

本实用新型中的显示控制终端可以是交互智能平板、移动终端或服务器等，所述移动终端可以是手机、平板等。所述服务器可以是云服务器，通过移动终端或云服务器，本实用新型还可以实现对PoE供电系统的远程控制和监测。

在其他实施例中，如果联网设备或直流用电设备的数量过多，则还可以是包括多个PSE 供电装置。

本实用新型所述的PoE供电系统，PSE供电装置的每个输出端口的输出功率最大可达 90W，从而可以支持更多更大功率的设备，或在原有设备的基础上，集成更多的功能，例如具备上下、左右移动和变焦功能的安防摄像头还可以集成风扇和加热组件，以便在极端温度下能够正常运行。

本实用新型所述的PoE供电系统通过在PSE供电装置内部设置网络变压器单元，并叠加输入的网络信号和电源信号后通过输出单元输出，实现了对外部设备供电的同时还提供网络信号，节省了布线电缆且线路结构简单，控制器通过PSE芯片对开关单元发出开关切换信号，还通过显示控制终端实现了对外部设备的远程用电管理；如照明灯具等用电设备的开关，另外，还通过显示控制终端获取室内环境中传感器的数据。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种PoE供电系统，其特征在于，包括PSE供电装置；

所述PSE供电装置包括网络输入端、电源输入端、交换机芯片、控制器、PSE芯片、网络变压器单元、开关单元和输出单元；

所述网络输入端通过所述交换机芯片连接至所述网络变压器单元；

所述网络变压器单元分别与所述电源输入端和交换机芯片连接，并通过所述开关单元连接至所述输出单元，所述控制器通过所述PSE芯片连接所述开关单元的控制端；

所述网络变压器单元叠加网络信号和电源信号，并将叠加的网络信号和电源信号通过所述开关单元发送至所述输出单元；

所述PSE芯片接收所述控制器发送的控制指令，对所述开关单元发出开关切换信号。

2.根据权利要求1所述的PoE供电系统，其特征在于：

所述网络变压器单元包括若干网络变压器，所述开关单元包括与所述若干网络变压器一一对应连接的若干开关，所述输出单元包括与所述若干开关一一对应连接的若干输出端口；

每个网络变压器分别与所述电源输入端和所述交换机芯片连接，并将叠加后的网络信号和电源信号通过对应连接的开关输出至对应连接的输出端口；

所述PSE芯片分别与每个所述开关的控制端连接。

3.根据权利要求2所述的PoE供电系统，其特征在于：

所述PSE芯片还包括电压检测电路和电流检测电路；

所述电压检测电路和所述电流检测电路分别连接至每个输出端口，用于检测每个输出端口的电压和电流。

4.根据权利要求3所述的PoE供电系统，其特征在于，还包括网络接入单元和显示控制终端；

所述网络接入单元接入互联网络，并与所述PSE供电装置的网络输入端连接；

所述显示控制终端与所述网络接入单元连接，向所述控制器发送开关控制指令。

5.根据权利要求4所述的PoE供电系统，其特征在于：

所述控制器接收所述PSE芯片发送的每个输出端口的电压和电流信号，并将所述电压和电流信号输出至所述显示控制终端。

6.根据权利要求4所述的PoE供电系统，其特征在于：

所述显示控制终端包括以下至少任一：

交互智能平板、移动终端、服务器。

7.根据权利要求1所述的PoE供电系统，其特征在于：

所述PSE供电装置还包括电源模块，所述电源模块分别与所述电源输入端和所述变压器单元连接；

所述电源模块将电源输入端输入的交流电源转换为直流电源。

8.根据权利要求7所述的PoE供电系统，其特征在于：

还包括UPS单元；

所述UPS单元的输入端与外部交流电源连接，所述UPS单元的输出端与所述PSE供电装置的电源输入端连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的PoE供电系统，其特征在于：

还包括PD受电装置；

所述PD受电装置与所述输出单元连接，所述PD受电装置包括直流用电设备和联网设备，所述PSE供电装置为所述直流用电设备和所述联网设备供电，并为所述联网设备提供网络连接。

10.根据权利要求9所述的PoE供电系统，其特征在于：

所述系统应用于教室，所述直流用电设备包括照明设备和/或通风设备；

所述联网设备包括以下任一：

室内环境检测设备、录播设备、电子班牌、录音设备、录像设备、录播系统、门禁设备。

Images