安防监控系统雷电技术综合防护

　　摘要：本文对安防监控系统遭受雷击损害的主要原因以及雷电可能的侵入途径进行了分析，进而对安防监控系统防雷设计的一些要点作了一定的阐述，提出了安防监控系统防雷问题的相关解决方法。
　　关键词：监控系统；雷电；综合；防护
　　引言
　　随着和谐社会的建设和发展，全社会对安全环境的需求越来越高，安防监控系统得到了更为广泛的普及应用。安防监控系统自身防雷安全也成为一个新的、重要的问题。为了能够准确、有效地提供安防监控系统的防雷解决方法，我们首先应准确了解安防监控系统的系统构成，进而，准确分析安防监控系统遭受雷击损害的主要原因以及可能的雷击过电压的入侵途径。在此基础上，选用合适的防雷保护装置，研究和探讨信号、电源线路的合理布放，明确屏蔽及接地方式，方可给出准确的、系统的防雷解决方案。有效提高安防监控系统的抗雷击过电压干扰能力，优化系统的整体防雷措施。
　　
　　1监控系统组成
　　监控系统一般由以下三部分组成，如图1所示：
　　
　　图1监控系统组成
　　上图中前端设备主要指室外部分，主要由黑白（彩色）摄像头、云台、防护罩、支架等组成；传输部分主要指连接室内与室外的线缆等，既有室内部分又有室外部分，由使用同轴电缆、电线、多芯线，采取架空、地埋或沿墙敷设等方式传输音频、视频、控制信号和馈送交、直流电源等；终端部分主要指室内部分，主要由控制设备、画面分割器、监视器、录像存储设备等组成。
　　2监控系统遭受雷击损坏的主要原因
　　2.1直击雷
　　雷电直接击中露天的摄像头上，直接损坏设备；雷电直接击在线缆上，造成线缆熔断、损坏。
　　2.2雷电波入侵
　　监控系统电源线、信号传输线或进入监控室的其他金属线缆遭到雷击或被雷电感应时，雷电波沿这些金属导线/导体侵入设备，导致高电位差使设备损坏。
　　2.3雷电感应
　　A：电磁感应：当附近区域有雷击闪络时，在雷击落实通道周围会产生强大的瞬变电磁场。处在电磁场中的监控设备和传输线路会感应出较大的电动势，导致高电位差使设备损坏。
　　B：静电感应：当带有电的雷云出现时，在雷云下面的建筑物和窗术线路上会感应出与雷云相反的束缚电荷。这种感应电荷载抵押架空线路上可达100kV，静电电位，信号线路上可达40-60kV静电电位，一旦雷云放电后，束缚电荷迅速扩散，即引起感应雷击。
　　电磁感应和静电感应引发的累积现象均称为雷电感应。它对设备的损害没有直击雷来的猛烈，但它要比直击雷发生的机率大得多，有统计显示，感应雷击占现代雷击事故的80%以上。
　　2.4地电位反击
　　直击雷防护装置（避雷针）在引导强大得雷电电流入地时，在它的引下线/接地体以及与它们相连接的金属导体上产生非常高的瞬时电压，对周围与它们靠得近却又没与它们连接的金属物体、设备、线路、人体之间产生巨大的电位差，这个电位差引起的电击就是地电位反击。这种反击不仅足以损坏电器和设备也可能造成人身伤害或火灾爆炸事故。
　　
　　3防雷保护设计思路
　　3.1直击雷防护
　　直击雷防护，是防雷保护不可或缺的重要基础，是防雷保护不可忽视的组成部分。
　　3.1.1前端设备的直击雷防护
　　安防监控系统前端设备有室外和室内两种，安装在室内的设备一般不会遭受直击雷，而安装于室外的设备，多数处于相对的开阔地带，直击雷风险较大，则必须考虑直击雷防护问题。
　　安防监控系统前端设备，如摄像头等，应置于接闪器（避雷针或其它接闪导体）有效保护范围之内。对于已经处于其它接闪器或高层建筑原有接闪系统保护范围之内的前端设备，一般可以不再另行考虑直击雷防护；对于未处于任何接闪系统保护范围之内的前端设备，则均应考虑直击雷防护问题。从技术经济的角度考虑，前端设备直击雷防护安装独立避雷针不具备可行性，一般都采用将避雷针架设在摄像头的支撑杆上，引下线可直接利用金属杆本身（也可采用Φ8的镀锌圆钢或－30×3镀锌扁钢），但为了防止电磁感应，沿杆引上摄像头的电源线和信号线应穿金属管敷设，金属管应可靠接地。
　　3.1.2传输线路的直击雷防护
　　为了使传输线路免遭直击雷的侵害，传输线路应尽量避免架空敷设，最好是穿金属管埋地敷设，金属管的两端应可靠接地。
　　3.2防雷接地系统
　　所有防雷保护系统均应有可靠、有效的接地。接地系统亦是防雷保护的必要组成部分之一。
　　安防监控系统前端、终端设备均应有良好的防雷接地，相应接地系统应符合规范要求。一般独立于监控机房所在建筑物的前端设备均须设有独立接地。但在此需要特别指出的是：无论前端还是终端设备的接地系统，如果接地系统之间距离小于20米的情况，两个接地系统之间应做等电位连接[1]。
　　3.3安防监控系统的传输线路防护
　　统计数据资料表明，安防监控系统80%以上的雷害事故都是因为与系统相连的线路上感应的雷电侵入波过电压造成的。因此，做好与系统相连的线路防护是整体防雷中不容忽视的一环。
　　最安全的布线方式，应采取全程穿金属管埋地敷设，同时，也请注意，金属管两端务必做有效接地。穿金属管埋地敷设的传输线路，可以使雷电侵入波的幅值得到相当程度的衰减，从而降低设备遭受雷电侵入波损害的概率。实际工程中，很多情况下条件不允许时，可以全程穿金属管架空走线；或者不作全程穿金属管，但在电缆进入监控机房和前端设备前务必穿金属管埋地敷设，埋地长度应不小于15米，在入户端将电缆金属外皮、金属管与防雷接地有效连接。
　　所有传输线路的两端均应安装相应的浪涌保护器。
　　3.4交流电源浪涌保护器的选用
　　对于安防监控系统的所有交流电源进线端均作有效的防雷保护。并且应确保设备所处建筑物系有良好的防雷接地系统的，进一步确认所在建筑的雷电防护装置是否使用适当。
　　进入到监控机房的电源线应考虑三级防护，可在建筑物的总配电房的电源进线处安装一级电源浪涌保护器，在监控机房所在楼层配电箱的电源进线处安装二级电源浪涌保护器，在监控机房重要设备的电源进线处安装三级电源浪涌保护器。所有的浪涌保护器应可靠接地。
　　3.5视频信号防雷的具体情况
　　在视频信号线路、解码器控制信号线路及摄像头供电线路中应装设SPD的具体情况如下：
　　（1）视频信号线路应根据摄像头连接形式、线路特性阻抗、工作电压等参数选择插入损耗小、驻波比小的SPD；
　　（2）编、解码器控制信号线路应根据编、解码器连接形式、线路特性阻抗、工作电压等参数选择插入损耗小，回波损耗大的SPD；
　　（3）对集中供电的电源线路应根据摄像头工作电压选择适配的SPD；
　　（4）在摄像头视频信号输出端和控制室视频切换器输入端应分别安装视频信号线路SPD；
　　（5）在摄像头侧解码控制信号输入端和微机控制室信号输出端应分别安装控制信号SPD；
　　（6）在摄像头侧供电线路输入端应安装一个电源SPD；
　　（7）摄像头侧SPD的接地端可连接到云台金属外壳的保护接地线上，再从云台金属外壳保护接地端连接至摄像头支撑杆地网上；微机控制室一侧的工作机房应设局部等电位连接端子板，各个SPD的接地端应分别连接到机房接地端子板上，再从端子板引至共用地网。工作机房所有设备的金属外壳、金属机架和构件，均应与机房接地端子板或共用接地网连接[2]。
　　安防监控系统过电压保护方式示意图如图2[3]所示。
　　
　　图2安防监控系统过电压保护方式示意图
　　
　　3.6直流电源防护，控制线信号保护。
　　直流电源以及控制信号应根据工作电压，接线形式等选择适配的SPD。
　　4．结束语
　　雷电对安全监控系统的损害途径是多方面的。本文主要对监视系统遭受雷击损害的主要原因，以及可能的侵入途径作了初步的分析，同时对安全监控系统的防雷保护技术进行了相应的介绍。需要说明的是，防雷保护是一个比较复杂的问题，对安全监控系统的防雷保护设计不仅取决于防雷装置的性能，更重要的是在监控系统的设计施工之前，就要考虑到监控系统所处的地理环境，设计合适的线缆布放方式、屏蔽及接地方式。总之，防雷保护设计应综合考虑，才能获得良好的效果。
　　
　　参考文献
　　[1]林维勇.建筑物防雷设计规范.（第71页）北京:中国计划出版社，2001
　　[2]刘兴顺主编.建筑物电子信息系统防雷技术设计手册.（第113页）北京：中国建筑工业出版社，2004
　　[3]刘兴顺主编.建筑物电子信息系统防雷技术设计手册.（第302页）北京：中国建筑工业出版社，2004
　　
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