用于智能建筑应用的以太网解决方案

本文主要是介绍用于智能建筑应用的以太网解决方案，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

　　智能建筑给业主和居住者带来了财富。通过使用传感器收集环境和占用数据，可以优化供暖和空调系统，使居住者舒适而不浪费能源。照明系统可以响应入住率和时间条件，使室内照明节能。外部照明系统，智能控制，提高安全性和安全性。智能建筑应急系统可以识别出最快速、最安全的逃生通道，供居住者或紧急救援人员使用。

　　如果电源电源不需要与智能建筑的传感和控制子系统协同工作，则可以显著提高部署的灵活性。使用以太网(PoE)可以增加子系统的部署选项，同时保留一种比无线实现更健壮、更安全的“硬”通信能力。本文将介绍PoE系统的关键元素，并将说明它们是如何在示例设计中实现的。

　　最基本的

　　PoE是一种电力传输和数据通信标准，可以为智能连接的建筑物内的远程传感器、聚合器、无线网关、安全摄像头和控制器提供方便的电源。电源已安全交付，可达12.95 W (ieee802.3af)，最高可达25.5 W，用于新出现的IEEE 802.3标准。

　　下面的图1显示了一个典型的PoE系统，左边是电源设备(PSE)，右边是动力装置(PD)。在这个例子中，电源是一个以太网交换机，而动力装置是办公室电话。这两种设备通过以太网双绞线连接，两根导线用于数据，两个备用对提供48伏电源。电源由一个特殊的PSE控制器管理，在电源侧和一个电源接口和DC/DC转换器在交付端。

　　以太网系统架构的电源(由线性技术提供)

　　图1:以太网系统架构的电力(由线性技术提供)

　　PoE系统的主要优点之一是它对需要以太网连接的嵌入式连接设备非常方便。没有额外的电线需要被“拉”来驱动这些系统，而13 W到25 W的可用功率足以满足大多数智能建筑远程设备的需要。PoE系统的成本也较低，因为不需要额外的墙适配器。这种方法的另一个好处是，基于poc的设备可以很容易地在远程上启动或关闭，从而支持智能电源管理系统。请注意，由于PoE系统与主电源系统是分开的，所以当提供备用电源为智能建筑的PoE部分供电时，它可以更容易地用于停电情况。这在紧急情况下尤其有用。

　　PoE应用程序开始于IP (VoIP)电话和无线接入点，但一直在稳步发展，包括安全摄像头、安全入口的RFID阅读器、照明控制、电能计量和环境传感器和控制。在智能建筑中，PoE可用于多个无线设备的聚合点，用于管理房间照明、占用检测、供暖和通风控制(HVAC)，以及用于优化建筑管理系统的各种外部环境传感器。智能建筑也在使用大数据来帮助节约能源，提高居住安全和舒适。

　　实现坡系统

　　如图2所示，线性技术LTC4266可以实现POE系统的PSE部分。事实上，LTC4266是一个quad设备，它可以将电源输出到四个单独的PD子系统。这使得LTC4266理想的以太网集线器和集中器，在那里有多个以太网连接。PSE设备的一个重要特性是能够区分不支持POE的传统以太网系统和那些支持POE的系统。如果提供了PoE电压，一个不支持PoE的设备可能会被损坏，因此使用一个简单的检测方案来识别一个支持PoE的设备。有效的PD了25 kΩ共模输入电阻,所以很容易确定可以安全地提供力量。

　　以线性技术LTC4266为PSE的POE系统。(由线性技术)

　　图2:以线性技术LTC4266为PSE的POE系统。(由线性技术)

　　通过SMBus LTC4266配置和控制/我²C 2线接口。此接口可用于根据目标应用程序的需要配置LTC4266的许多特性。设置当前的限制，过载限制，电流/电压监测和中断信号选择都是通过串行接口可编程的。通常，电源管理的单片机与LTC4266一起使用，以创建一个智能电源管理系统，监控和控制本地的电力传输，并将电力事件的更高级别系统元素告知。

　　实现PD接口

　　系统的另一个关键元素是PD接口。该部分的PoE系统管理由PSE源通过以太网电缆提供的电源。提供这一重要功能的一个示例设备是STMicroelectronics PM8800A PoE-PD接口。该设备集成了几个与poe相关的功能，以简化PD子系统的设计。图3显示了使用PM8800A和完成设计所需的外部组件的典型PD实现。

　　PD子系统使用STMicroelectronics PM8800A(由STMicroelectronics提供)

　　图3:使用ST PM8800A的PD子系统(由STMicroelectronics提供)

　　PM8800A是一个单片设备，它将一个ieee802.3af兼容的PD接口和一个当前的模式脉冲宽度调制器一起嵌入到所有的poe驱动设备中。除了标准的IEEE 802.3af特性外，PM8800A还为新出现的IEEE 802.3at标准提供了功能，特别是针对标准PSE设备允许的12.95 W的更高功率的设备或系统。在启动过程中，加上低电压锁定、内冲和连续电流限制，以及高压调节，这是一个非常稳健的设计。

　　另一个功能齐全的PoE PD接口设备的例子是德州仪器TPS23752PWP电源的以太网控制器。它实现了行业标准功能，还包括一种特殊的睡眠模式功能。睡眠模式允许夜间(或其他一些系统驱动的标准)的电力节省，在维持足够的功能让PD响应本地的电源请求时，可以关闭活动负载电路。睡眠模式是在睡眠输入低时启动的。睡眠模式被这个事件锁住，并且转换器被禁用。TPS23752发出的信号是，它希望通过吸引足够的电流来满足ieee802.3的MPS需求，从而在睡眠期间保持动力。

　　一个完整的PoE系统，为智能建筑环境监测

　　一个适合于智能构建监控子系统的完整的PoE系统需要大量的管理和控制，因此常常使用MCU来帮助管理PoE交付。一些建筑，特别是制造型建筑，在需要高可靠性和可预测的网络流量时，也可能希望使用工业以太网作为通信系统的一部分。一种支持工业以太网的单片机，如德州仪器AM3352可以经常扮演这一重要角色。在工业设置中使用智能监控和PoE的智能建筑的框图如图4所示。

　　智能建筑监控分系统框图。

　　图4:智能建筑监控分系统框图。

　　AM3352单片机强大到足以实现各种智能算法，用于感应和控制照明、HVAC、信号、占用、材料传输和过程控制的能源使用。图形用户界面使得本地系统管理员可以轻松地查看操作，而工业以太网端口提供快速的数据移动和远程管理端口来监视子系统的活动。本地数据记录器可以记录关键事件以进行进一步分析。该LTC4266 PSE设备提供电力，在MCU控制下选择PD目的地。ST PM8800A提供了在所有远程传感器和监控子系统的PD功能。这些子系统分布在整个建筑和材料处理系统中，可以独立于主电力系统供电，从而实现更加健壮和容错的实现。

　　综上所述，PoE为智能建筑提供了一种有效的方法，可以在不需要传统电源的情况下扩展传感器、摄像机和应急系统的覆盖范围。与强大的MCU和工业以太网相结合，PoE交付系统成为一个完整的能源管理系统的集成部分，使得智能建筑更加智能。

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