視頻監(jiān)控系統(tǒng)防雷

1. 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成

（1）前端部分：主要是由攝像機、鏡頭、云臺、防護罩、支架、解碼器等組成；

（2）傳輸部分：使用電纜、電線采取架空、地埋或沿墻敷設等方式傳輸視頻、音頻或控制信號等；

（3）終端部分：主要由畫面分割器、監(jiān)視器、控制設備、錄像存儲設備等組成。

2. 視頻監(jiān)控系統(tǒng)遭受雷擊損害的主要原因

（1）直擊雷：雷電直接擊在露天的攝像機上造成設備損壞或雷電直接擊在架空線纜上造成線纜損毀。這種雷擊方式造成的損壞最嚴重，但出現(xiàn)幾率比較小。

（2）感應雷：又稱二次雷，它分為電磁感應和靜電感應。當附近區(qū)域有雷擊閃落時，在雷擊落實通道周圍會產(chǎn)生強大的順變電磁場。處在電磁場的監(jiān)控設備和傳輸線路會感應出較大的電動勢，這種現(xiàn)象叫做電磁感應；當有帶電的雷云出現(xiàn)時，在雷云下面的建筑物和傳輸線路上會感應出與雷云相反的電荷，這種現(xiàn)象叫做靜電感應。感應雷造成的設備損壞沒有直擊雷造成的破壞大，但出現(xiàn)的幾率比較高，約占現(xiàn)代雷擊事故的80%以上。

（3）雷電侵入波：監(jiān)控系統(tǒng)的電源線、信號傳輸線或進入監(jiān)控室的其他金屬線纜遭到雷擊或被雷電感應時雷電波沿這些金屬導線/導體侵入設備，導致高電位差使設備損壞。

二

監(jiān)控立桿防雷接地設計

1. 眾所周知，雷電具有極大的破壞性，其電壓高達數(shù)百萬伏，瞬間電流可高達數(shù)十萬安培。雷擊所造成的破壞性后果體現(xiàn)于下列三種層次：

（1）設備損壞，人員傷亡；

（2）設備或元器件壽命降低；

（3）傳輸或存儲的信號、數(shù)據(jù)（模擬或數(shù)字）收到干擾或丟失，甚至使電子設備產(chǎn)生誤動作而癱瘓整個系統(tǒng)。

對于監(jiān)控點來說遭到直擊雷破壞的可能性很小。隨著現(xiàn)代電子技術的不斷發(fā)展，大量精密電子設備的使用和聯(lián)網(wǎng)，破壞大量電子設備的罪魁禍首主要是感應雷擊、過電壓、操作過電壓一級雷電波入侵過電壓，每年各種通訊控制系統(tǒng)或網(wǎng)絡因雷擊而受破壞的事屢見不鮮，其中安防監(jiān)控系統(tǒng)因受到雷擊引起設別損壞，自動化監(jiān)控失靈的事件也常有發(fā)生。前端攝像機設計均為室外安裝方式，對于雷雨多發(fā)地區(qū)必須設計安裝防雷系統(tǒng)。

2. 室外攝像機大多數(shù)選擇金屬或水泥桿安裝，在這里簡要介紹金屬立桿的選擇要求：

（1）監(jiān)控桿為圓錐鋼桿，其中雙臂監(jiān)控桿立桿高10米，臂長1.5米，壁厚4mm；單臂桿高12m，臂長1.5m，壁厚4mm。監(jiān)控桿上口直徑80mm，下口直徑200mm。監(jiān)控立桿的支臂為碳鋼管，直徑60mm，壁厚3mm；

（2）攝像機立桿表面熱鍍鋅后用專用設備對其表面進行拋光處理，采用活碳酸漆，再靜電噴塑對其表面進行處理。鍍鋅層厚度≥85μm，塑層厚度≥85μm，抗風能力≥45m/s，表面層保用5年，攝像機立桿保用20年，緊固件螺釘及螺母為不銹鋼；

（3）攝像機立桿顏色為乳白色；

（4）室外機箱結構為露天防水箱設計。機箱高度為300mm，寬度為200mm，厚度為150mm。箱體防護等級達到IP54防護等級。需要有機箱基礎，整體美觀，表面噴涂明顯的警示標志，機箱離地面高度不小于300mm。

3. 前端攝像機主要分為兩類：

（1）每個攝像機均安裝在比較高的立桿之上，所以設備的直擊雷防護必不可少。

做法：在每個立桿頂端均加裝避雷針一根，根據(jù)滾球計算，避雷針的有效保護范圍在三十度夾角范圍內(nèi)，所以避雷針的高度，必須按照設備的安裝位置計算。

（2）前端設備感應雷（包括過電壓）的防護

為保證前端設備的長時間正常工作，應為各種信號安裝匹配的浪涌保護器，并做標準的接地。

4. 前端設備的接地

防雷器的接地非常重要,如果接地沒有做好,防雷器起不了保護自己的作用,所以一個良好的接地是相當重要的.要求接地電阻應做到4歐姆以下。

前端設備接地具體措施:

攝像機均安裝在立桿上,如現(xiàn)場土壤情況較好(石沙等不導電物質(zhì)較少)的情況下,可以利用立桿直接接地,地坑尺寸在2000×1000×600mm，底部細土或潮濕的土壤比例達到85%，其內(nèi)填筑細土，再垂直埋入一根1500mm×12mm的鋼筋，澆注混凝土，到達地表時，嵌入固定螺栓（按照立桿基座尺寸固定），其中一根螺栓可與鋼筋焊接，作為接地極使用。等混凝土完全穩(wěn)定后，在其周圍回填細土并保證一定的潮濕。最后把攝像機與防雷器的地線直接焊接在立桿上的接地極上即可。做好防銹處理，及標示銘牌。

如現(xiàn)場土壤情況惡劣(石沙等不導電物質(zhì)較多).則要使用增加接地體接觸面積的材料了。利用降阻劑、扁鋼與角鋼等. 具體措施：

前期操作如上，在澆混凝土基座前，應沿坑壁敷設厚度為150mm的化學降阻劑，其中嵌入一根1500×40×40×3mm的角鋼，（鐵）用40×3的扁鋼沿立桿拉下,防雷器和攝像機的地線與扁鋼妥善焊接,扁鋼再與地下的角鋼（鐵）焊接好.地阻測試根據(jù)國標小于4歐姆即可。

三

外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置

內(nèi)部放了裝置的作用是減少建筑物內(nèi)的雷電流和所產(chǎn)生的電磁效應以及防止放映、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害。

防雷工程是一種系統(tǒng)工程，建筑物防雷設計六項重要因素，目的是提醒人們要完整地、全面地考慮建筑物防雷設計：

1、接閃功能：

指實現(xiàn)接閃功能所應具備的條件，包括接閃器的形式（避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)）、耐流耐壓能力、連續(xù)接閃效果、造價以及接閃器與建筑物的美學統(tǒng)一性等。

2、分流影響：

指引下線對分流效果的影響。引下線的粗細和數(shù)量直接影響分流效果，引下線多，每根引下線通過的雷電流就小，其感應范圍就小。引下線相互之間的距離不應小于規(guī)范中的規(guī)定。當建筑物很高，引下線很長時，應在建筑物的中間部位增加均壓環(huán)，以減小引下線的電感電壓降。這不僅可以分流，而且還可以降低反擊電壓。

3、均衡電位：

指使建筑物內(nèi)的各個部位都形成一個相等的電位，即等電位。若建筑物內(nèi)的結構鋼筋與各種金屬設置及金屬管線都能連接成統(tǒng)一的導電體，建筑物內(nèi)當然就不會產(chǎn)生不同的電位，這樣就可保證建筑物內(nèi)不會產(chǎn)生反擊和危及人身安全的接觸電壓或跨步電壓，對防止雷電電磁脈沖干擾微電子設備也有很大的好處。鋼筋混凝土結構的建筑物最具備實現(xiàn)等電位的條件，因為其內(nèi)部結構鋼筋的大部分都是自然而然地焊接或綁扎在一起的。為滿足防雷裝置的要求，應有目的地把接閃裝置與梁、板、柱和基礎可靠地焊接、綁扎或搭接在一起，同時再把各種金屬設備和金屬管線與之焊接或卡接在一起，這就使整個建筑物成為良好的等電位體。

4、屏蔽作用：

屏蔽的主要目的是使建筑物內(nèi)的通信設備、電子計算機、精密儀器以及自動控制系統(tǒng)免遭雷電電磁脈沖的危害。建筑物內(nèi)的這些設施，不僅在防雷裝置接閃時會受到電磁干擾，而且由于它們本身靈敏性高且耐壓水平低，有時附近打雷或接閃時，也會受到雷電波的電磁輻射的影響，甚至在其他建筑物接閃時，還會受到從該處傳來的電磁波的影響。因此，我們應盡量利用鋼筋混凝土結構內(nèi)的鋼筋，即建筑物內(nèi)地板、頂板、墻面、及梁、柱內(nèi)的鋼筋，使其構成一個六面體的網(wǎng)籠，即籠式避雷網(wǎng)，從而實現(xiàn)屏蔽。由于結構構造的不同，墻內(nèi)和樓板內(nèi)的鋼筋有疏有密，鋼筋密度不夠時，設計人應按各種設備的不同需要增加網(wǎng)格的密度。良好的屏蔽不僅使等電位和分流這兩個問題迎刃而解，而且對防御雷電電磁脈沖也是最有效的措施。此外，建筑物的整體屏蔽還能防球雷、側(cè)擊和繞擊雷的襲擊。

5、接地效果：

指接地效果的好壞。良好的接地效果也是防雷成功的重要保證之一。每個建筑物都要考慮哪種接地方式的效果最好和最經(jīng)濟。筆者認為，當鋼筋混凝土結構的建筑物符合規(guī)范條件時，應利用基礎內(nèi)的鋼筋作為接地裝置。當達不到規(guī)范中規(guī)定的條件或基礎包在防水卷材層內(nèi)時，可做周圈式接地裝置，但應將周圈式接地裝置預先埋在基礎槽的最外邊（不必離開建筑物3m以外）。接地體靠近基礎內(nèi)的鋼筋有利于均衡電位，同時還可節(jié)省為挖深溝所花費的人力和物力。在基礎完工后再挖深溝則易影響基礎的穩(wěn)定性。

對木結構和磚混結構建筑物，必須做獨立引下線并采用獨立接地方式。當土壤電阻率大，使用接地極較多時，也可做周圍式接地裝置。因為周圈式接地裝置的沖擊阻抗小于獨立接地裝置的沖擊阻抗，而且有利于改善建筑物內(nèi)的地電位分布，減小跨步電壓。采用獨立式接地方式時，以鉆孔深埋接地極（約4~12m）的效果為最好，深孔接地極容易達到地下水位，且能減少接地極的用鋼量。

6、合理布線：

指如何布線才能獲得最好的綜合效果。現(xiàn)代化的建筑物都離不開照明、動力、電話、電視和計算機等設備的管線，在防雷設計中，必須考慮防雷系統(tǒng)與這些管線的關系。為了保證在防雷裝置接閃時這些管線不受影響，

首先，應該將這些電線穿于金屬管內(nèi)，以實現(xiàn)可靠的屏蔽；

其次，應該把這些線路的主干線的垂直部分設置在高層建筑物的中心部位，且避免靠近用作引下線的柱筋，以盡量縮小被感應的范圍。在管線較長或橋架等設施較長的路線上，還需要兩端接地；

第三，應該注意電源線、天線和屋頂高處的彩燈及航空障礙燈等線路的引入做法，防止雷電波侵入。

四

安裝防雷設備常見的問題

1.接地電阻太大或無接地。

《視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程設計規(guī)范》和《建筑物信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》中沒有明確的規(guī)定監(jiān)控系統(tǒng)防雷的接地阻值。一般按照計算機房阻值和信息系統(tǒng)接地阻值去做設計監(jiān)控系統(tǒng)的接地阻值：獨立接地不大于4歐姆，聯(lián)合接地電阻不大于1歐姆。具體上說更具不同的地質(zhì)情況可以適當?shù)脑黾颖O(jiān)控系統(tǒng)的接地電阻例如：森林防火單位，攝像機要求必需安裝到山脊上，地址情況是青石，200米范圍內(nèi)無河流溝渠，無可以進行挖掘的大型碎石、土壤地帶。這個時候?qū)τ谶@個特定地方的監(jiān)控系統(tǒng)接地如果要求做到不大于4歐姆，成本是監(jiān)控系統(tǒng)本身的十倍甚至是幾十倍那么就選擇適當?shù)脑龃蠼拥仉娮?，使用大通流量的線纜作為連接地線。

2.無直擊雷防護措施

這種情況比較常見的是槍機攝像機，有人認為已將安裝了三合一信號避雷器，接地也做好了，應該沒有問題了，可是卻不知道避雷器是防雷傳導雷、感應雷的工具，對于直擊雷沒有任何的作用。

雷電對電子信息系統(tǒng)的損毀一般有幾種手段：

（1）機械效應，例如雷擊大樹，有時候會把大樹的支桿擊斷，主要靠得是雷擊的機械效應。

（2）熱效應，雷擊點的瞬間溫度可以達到3000度以上，使金屬瞬間鎔化。

（3）電磁效應，這是一個無形的殺手，它功過電磁感應產(chǎn)生瞬間強電流燒壞設備。

直擊雷防護只要使靠避雷針這個設備，改變了雷電的運行方向，使雷電不大可能直接擊中監(jiān)控器。還有一種情況使使用曲桿球機的竟然安裝避雷針，這種情況的金屬桿本身已將將球機保護起來，沒有必要在增加成本，安裝避雷針。

3.信號避雷器距離要被保護的設備太遠。

如果避雷器安裝的距離離設備太遠，沒有辦法消除避雷器后到設備前端這段通信線路和電源線路上感應生出的雷電流。所以建議信號避雷器應該直接安裝到監(jiān)控設備的前端，特別是哪些將信號電源線路走明顯的地方。

4.接地線纜的問題

為了節(jié)省成本常常利用金屬桿作為工作接地系統(tǒng)的引下線，暫且不論“對”與“否”。按照設計一般把金屬桿作為直擊雷保護系統(tǒng)引下線，這個時候把工作地接到金屬桿上，如果有直擊雷的時候在信號避雷器前端和金屬桿桿體瞬間沒有電壓差，也就是說你的直擊雷會直接沖擊信號避雷器或電源避雷器，這樣會使避雷器提前老化或當場損壞。所以建議工作地引下線應該單獨接出。

五

三合一電涌保護器(或BNC電涌保護器)的選擇

根據(jù)市場的具體情況，和時間安裝經(jīng)驗來看，BNC信號電泳保護器被長時間設定在避雷的范圍內(nèi)，這個事對于監(jiān)控器的保護是遠遠不夠的，對于監(jiān)控器來說對它產(chǎn)生影響的還有電涌和尖鋒、毛刺等，引起電涌、尖鋒、毛刺有可能是附近大型用電工具的啟動或關閉、還有附近電磁場的變化等等，這些不僅僅需要壓敏或放電管的保護，還需要一個邏輯濾波電路，給監(jiān)控器提供更安全的用電環(huán)境。作為后者的因素被忽略了。

防雷保護是一個比較復雜的問題，對安全監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)的設計施工之前，就要考慮到監(jiān)控系統(tǒng)所處的地理環(huán)境，設計合適的線纜布放方式、屏蔽及接地方式。總之，防雷保護設計應綜合考慮，才能獲得良好的效果。