防雷保護措施對監控系統安全的重要性

韓忠山

摘 要：隨著這兩年城市經濟的高速發展，傳統的以人力防范和事后處理為主的公共管理模式已經開始制約城市管理水平的進一步提高，數字圖象監控的相關硬件軟件技術的成熟使安全監控系統在城市治安管理、銀行、交通、小區、庫房管理中得以迅速普及應用，如何保證監控系統的安全可靠地正常運行成為擺在人們面前一個迫切解決的問題，通過觀察發現，導致監控系統設備損壞失效的原因大部分集中在以下兩個方面，一是人為損壞未及時修復、二是施工或設計方面的防雷缺陷導致的設備損壞致使整個監控系統運行失靈，并造成難以估計的經濟損失。為確保監控系統正常可靠的運行，首先應明確監控系統遭受雷擊損害的主要原因以及侵入途徑，以便正確選擇和使用監控系統設備的防雷保護裝置，研究和探討信號線路、電源線路的布放、屏蔽及接地方式等。達到提高監控系統的抗雷電能力，增強系統整體運行可靠性的目的。

關鍵詞：安全監控；防雷措施；重要性

1 安全監控系統的組成

典型的安全監控系統主要由攝像機部分、傳輸部分、控制與記錄部分以及顯示部分四大塊組成。如圖。

1.1 攝像部分是電視監控系統的前沿部分，是整個系統的“眼睛”

在被監視場所面積較大時，在攝像機上加裝變焦距鏡頭，使攝像機所能觀察的距離更遠、更清楚。該部分主要由黑白（彩色）攝像機、鏡頭、防護罩、支架等組成。

1.2 傳輸部分就是系統的圖像信號通路

一般來說，傳輸部分指的是傳輸圖像、聲音信號。同時，由于需要有控制中心通過控制臺對攝像機、鏡頭、云臺等進行控制，因而在傳輸系統中還包含有控制信號的傳輸。在傳輸方式上，近距離一般采用視頻線傳輸，不超過一兩公里的距離一般采用雙絞線傳輸，更遠的距離則可采用光纖傳輸。對于遠距離傳輸，還需配備視頻信號放大、圖像信號的較正與補償設備。

1.3 控制與記錄部分負責對攝像機及其輔助部件（如鏡頭、云臺）的控制，并對圖像、聲音信號的進行記錄。目前硬盤錄像機的技術發展得較完善，它不但可以記錄圖像和聲音，而且還包含了畫面分割切換、云臺鏡頭控制等功能，基本上取代了以往使用的畫面切換器、畫面分割器、云臺控制器、鏡頭控制器等產品。

1.4 顯示部分主要由畫面分割器、監視器、控制設備等組成。專用監視器價格較貴，為了節省開支，也可用普通電視機替代。

2 安全監控系統的雷擊損毀原因分析

雷擊損毀主要通過以下三種途徑，一是雷電的地電位反擊電壓通過接地體入侵。二是雷電過電壓由交流供電電源線路入侵。三是雷電過電壓由通訊線路入侵。因此設計和施工時就要考慮應用地地理位置及天氣情況，因地制宜地采取相應的措施，防止出現以下問題。

2.1 對直擊雷防護不合格

經調查分析目前很多應用場所的防直擊雷設施都不合格甚至沒有，特別是一些較老的建筑物的缺陷更為突出。遠遠超過相應規范要求的小于4Ω的要求。

2.2 接地系統存在問題

接地裝置不符合規范的要求，按照規范的要求，垂直接地體的長度不小于2.5m，至少需要3根垂直接地體，其間距不小于5m，埋地嘗試不宜小于0.6m，距建筑物不小于3m。施工作業時未按設計或規范施工。

2.3 布線不規范

規范要求市電引入應采用埋地敷設，配電方式采用TN-C-S方式，信號線應采取屏蔽措施。實際中無論是電源及信號線的敷設都很隨意，這樣很容易在線路上感應過電壓，從而造成感應雷擊。

3 安全監控系統的綜合防雷保護

針對雷擊損壞的成因，一般采取以下三方面的防護措施，第一是外部防護，合格的接地體將大部分雷擊電流引入地下泄掉。第二是內部保護，即采取措施阻塞沿電源線、數據線、信號線的侵入波。第三是過電壓保護，限制被保護設備上雷電過電壓幅值。

3.1 對前端設備（攝像）的防雷

前端設備有室外和室內安裝兩種情況，安裝在室內的設備主要考慮防止雷電過電壓對設備的侵害，而室外的設備則同時需考慮防止直擊雷擊。前端設備如攝像頭應置于接閃器（避雷針或其它接閃導體）有效保護范圍之內。最好距攝像機3-4米的距離。如有困難避雷針也可以架設在攝像機的支撐桿上，引下線可直接利用金屬桿本身或選用Φ8的鍍鋅圓鋼或扁鋼，接地體按規范制作埋設并保證二者可靠連接，良好的接地是防雷中至關重要的一環。接地電阻值越小過電壓值越低。監控中心采用專用接地裝置時，其接地電阻不得大于4Ω。采用綜合接地網時，其接地電阻不得大于1Ω。

為防止電磁感應，沿桿引上攝像機的電源線和信號線應穿金屬管屏蔽，金屬屏蔽管也要做到可靠接地，日常施工作業中這點經常被忽視。

為防止雷電波沿線路侵入前端設備，應在設備前的每條電源線、視頻線、信號線和云臺控制線上都加裝合適的避雷器，如攝像機由直流變壓器供電的，單相電源避雷器應串聯或并聯在直流變壓器前端，如直流電源傳輸距離大于15米，則攝像機端還應串接低壓直流避雷器。

3.2 傳輸線路的防雷

信號線傳輸距離長，耐壓水平低，極易感應雷電流而損壞設備，為了將雷電流從信號傳輸線傳導入地，信號過電壓保護器須快速響應，在設計信號傳輸線的保護時必須考慮信號的傳輸速率、信號電平，啟動電壓以及雷電通量等參數。傳輸線一般選用芯屏蔽軟線，架設（或敷設）在前端與終端之間。從防雷角度看，直埋敷設方式防雷效果最佳，但傳輸線埋地敷設并不能阻止雷擊設備的發生，所以采用帶屏蔽層的線纜或線纜穿鋼管埋地敷設，也必須保持鋼管的電氣連通。

架空線最容易遭受雷擊，并且破壞性大，波及范圍廣，為避免首尾端設備損壞，架空線傳輸時應在每一電桿上做接地處理，架空線纜的吊線和架空線纜線路中的金屬管道均應接地。中間放大器輸入端的信號源和電源均應分別接入合適的避雷器。

3.3 終端設備的防雷

在監控系統中，監控室的防雷最為重要，應從直擊雷防護、雷電波侵入、等電位連接和電涌保護等多方面周祥考慮，盡可能提高安全保險系數。

監控室所在建筑物應有防直擊雷的避雷針、避雷帶或避雷網。其防直擊雷措施應符合GB50057-94中有關直擊雷保護的規定。監控室的各種金屬管線應接到防感應雷的接地裝置上。入戶處應加裝避雷器，并將線纜金屬外護層及自承鋼索接到接地裝置上。

目前等電位體作為強制條文要求在土建階段預先埋入，但大部分老建筑上等電位體都存在著缺失。監控室內等電位連接母線（或金屬板）的作用不可忽視，該等電位連接母線與建筑物的防雷接地、PE線、設備保護地、防靜電地等連接到一起，各種電涌保護器（避雷器）的接地線應以最直和最短的距離與等電位連接母排進行電氣連接。可防止內部出現危險的電位差。

4 結束語

針對雷電對安全監控系統遭受雷擊損害的主要原因，以及可能的侵入途徑作了初步的分析，同時對安全監控系統的防雷保護技術進行了相應的介紹。需要說明的是，防雷保護是一個比較復雜的問題，對安全監控系統的防雷保護設計不僅取決于防雷裝置的性能，更重要的是在監控系統的設計施工之前，就要考慮到監控系統所處的地理環境，設計合適的線纜布放方式、屏蔽及接地方式。而且雷電對安全監控系統的損害途徑是多方面的，只有統籌兼顧綜合考慮設計、施工、環境等多方面的因素，才能使監控系統運行平穩可靠，獲得良好的效果。

參考文獻

[1]智能建筑設計標準[S].

[2]安全技術防范防雷設計規范[S].

[3]建筑物防雷設計規范[S].