安防監(jiān)控系統(tǒng)防雷保護(hù)設(shè)計(jì)淺談

一、 引言
隨著安全監(jiān)控系統(tǒng)在銀行、交通、小區(qū)、庫房管理中的迅速普及應(yīng)用，監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備因雷擊破壞的可能性就大大增加了。其后果可能會使整個監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行失靈，并造成難以估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失。
為了對安全監(jiān)控系統(tǒng)采取有效的防雷保護(hù)措施，保障監(jiān)控系統(tǒng)正?？煽康倪\(yùn)行，首先應(yīng)明確監(jiān)控系統(tǒng)遭受雷擊損害的主要原因以及雷電可能的侵入途徑，尤其是雷擊損壞較為嚴(yán)重的室外監(jiān)控設(shè)備，在分析其損壞原因的基礎(chǔ)上，正確選擇和使用監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的防雷保護(hù)裝置，以及研究和探討信號、電源線路的布放、屏蔽及接地方式等?？梢允垢靼卜拦こ坦荆瑢μ岣弑O(jiān)控系統(tǒng)的抗雷電能力，優(yōu)化系統(tǒng)的防雷水平起到很好的作用。
二、 閉路監(jiān)視系統(tǒng)的組成及雷害成因
1 、電視監(jiān)控系統(tǒng)（ Closed Circait Televisiow, 簡稱 CCTV ），一般由以下三部分組成：
前端部分：主要由黑白（彩色）攝像機(jī)、鏡頭、云臺、防護(hù)罩、支架等組成。
傳輸部分：使用同軸電纜、電線、多芯線采取架空、地埋或沿墻敷設(shè)等方式傳輸視頻、音頻或控制信號等。
終端部分：主要由畫面分割器、監(jiān)視器、控制設(shè)備等組成。 2 、 CCTV 系統(tǒng)雷害成因
直擊雷：雷電直接擊在露天的攝像機(jī)上造成設(shè)備損壞；雷電直接擊在架空線纜上造成線纜熔斷。
雷電波侵入： CCTV 的電源線、信號傳輸或進(jìn)入監(jiān)控室的金屬管線到雷擊或被雷電感應(yīng)時，雷電波沿這些金屬導(dǎo)線侵入設(shè)備，造成電位差使設(shè)備損壞。
雷電感應(yīng)：當(dāng)雷擊避雷針時，在引下線周圍會產(chǎn)生很強(qiáng)的瞬變電磁場。處在電磁場中的監(jiān)控設(shè)備和傳輸線路會感應(yīng)出較大的電動勢。這現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)。當(dāng)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都會感應(yīng)出與雷云相反的電荷。這種感應(yīng)電荷在低壓架空線路上可達(dá) 100kv ，信號線路上可 40 － 60kv 。這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)稱為感應(yīng)雷，又叫二次雷。它對設(shè)備的損害沒有直擊雷來的猛然，但它要比直擊雷發(fā)生的機(jī)率大得多。
三、 CCTV 系統(tǒng)的綜合防雷
1 、前端設(shè)備的防雷
前端設(shè)備有室外和室內(nèi)安裝兩種情況，安裝在室內(nèi)的設(shè)備一般不會遭受直擊雷擊，但需考慮防止雷電過電壓對設(shè)備的侵害，而室外的設(shè)備則同時需考慮防止直擊雷擊。
前端設(shè)備如攝像頭應(yīng)置于接閃器（避雷針或其它接閃導(dǎo)體）有效保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)攝像機(jī)獨(dú)立架設(shè)時，避雷針最好距攝像機(jī) 3 － 4 米的距離。如有困難避雷針也可以架設(shè)在攝像機(jī)的支撐桿上，引下線可直接利用金屬桿本身或選用Φ 8 的鍍鋅圓鋼。為防止電磁感應(yīng)，沿桿引上攝像機(jī)的電源線和信號線應(yīng)穿金屬管屏蔽。
為防止雷電波沿線路侵入前端設(shè)備，應(yīng)在設(shè)備前的每條線路上加裝合適的避雷器，如電源線（ 220V 或 DC12V ）、視頻線、信號線和云臺控制線。
攝像機(jī)的電源一般使用 AC220V 或 DC12V 。攝像機(jī)由直流變壓器供電的，單相電源避雷器應(yīng)串聯(lián)或并聯(lián)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(jī)端還應(yīng)串接低壓直流避雷器。
信號線傳輸距離長，耐壓水平低，極易感應(yīng)雷電流而損壞設(shè)備，為了將雷電流從信號傳輸線傳導(dǎo)入地，信號過電壓保護(hù)器須快速響應(yīng)，在設(shè)計(jì)信號傳輸線的保護(hù)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(shù)。
室外的前端設(shè)備應(yīng)有良好的接地，接地電阻小于 4 Ω，高土壤電阻率地區(qū)可放寬至 10 Ω。
2 、傳輸線路的防雷
CCTV 系統(tǒng)主要是傳輸信號線和電源線。室外攝像機(jī)的電源可從終端設(shè)備處引入，也可從監(jiān)視點(diǎn)附近的電源引入。
控制信號傳輸線和報(bào)警信號傳輸線一般選用芯屏蔽軟線，架設(shè)（或敷設(shè)）在前端與終端之間。
GB50198 － 1994 規(guī)定，傳輸部分的線路在城市郊區(qū)、鄉(xiāng)村敷設(shè)時，可采用直埋敷設(shè)方式。當(dāng)條件不充許時，可采用通信管道或架空方式，此時規(guī)定了傳輸線纜與其它線路其它線路其溝的最小間距（見表 1 ）和與其它線路共桿架設(shè)的最小垂直間距（見表 2 ）
表 1 電纜與其它線路共溝（隧道）的最小間距（ m ）種類最小間距 220V 交流電線 0.5 通訊電纜 0.1 表 2 電纜與其它線路共桿架設(shè)的最小垂直間距（ m ）種類最小垂直間距 1 — 10KV 電力線 2.51KV 以下電力線 1.5 廣播線 1.0 通信線 0.6
從防雷角看，直埋敷設(shè)方式防雷效果最佳，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(shè)備損壞，架空線傳輸時應(yīng)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(yīng)接地。中間放大器輸入端的信號源和電源均應(yīng)分別接入合適的避雷器。
傳輸線埋地敷設(shè)并不能阻止雷擊設(shè)備的發(fā)生，大量的事實(shí)顯示，雷擊造成埋地線纜故障，大約占總故障的 30 ％左右，即使雷擊比較遠(yuǎn)的地方，也仍然會有部分雷電流流入電纜。所以采用帶屏蔽層的線纜或線纜穿鋼管埋地敷設(shè)，保持鋼管的電氣連通。對防護(hù)電磁干擾和電磁感應(yīng)非常有效，這主要是由于金屬管的屏蔽作用和雷電流的集膚效應(yīng)。如電纜全程穿金屬管有困難時，可在電纜進(jìn)入終端和前端設(shè)備前穿金屬管埋地引入，但埋地長度不得小于 15 米，在入戶端將電纜金屬外皮、鋼管同防雷接地裝置相連。
3 、終端設(shè)備的防雷
在 CCTV 系統(tǒng)中，監(jiān)控室的防雷最為重要，應(yīng)從直擊雷防護(hù)、雷電波侵入、等電位連接和電涌保護(hù)多方面進(jìn)行。
監(jiān)控室所在建筑物應(yīng)有防直擊雷的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)。其防直擊雷措施應(yīng)符合 GB50057 － 94 中有關(guān)直擊雷保護(hù)的規(guī)定。
進(jìn)入監(jiān)控室的各種金屬管線應(yīng)接到防感應(yīng)雷的接地裝置上。架空電纜線直接引入時，在入戶處應(yīng)加裝避雷器，并將線纜金屬外護(hù)層及自承鋼索接到接地裝置上。
監(jiān)控室內(nèi)應(yīng)設(shè)置一等電位連接母線（或金屬板），該等電位連接母線應(yīng)與建筑物防雷接地、 PE 線、設(shè)備保護(hù)地、防靜電地等連接到一起防止危險(xiǎn)的電位差。各種電涌保護(hù)器（避雷器）的接地線應(yīng)以最直和最短的距離與等電位連接母排進(jìn)行電氣連接。
由于有 80 ％雷擊高電位是從電源線侵入的，為保證設(shè)備安全，一般電源上應(yīng)設(shè)置三級避雷保護(hù)。在視頻傳輸線、信號控制線，入侵報(bào)警信號線進(jìn)入前端設(shè)備之前或進(jìn)入中心控制臺前應(yīng)加裝相應(yīng)的避雷保護(hù)器。
良好的接地是防雷中至關(guān)重要的一環(huán)。接地電阻值越小過電壓值越低。監(jiān)控中心采用專用接地裝置時，其接地電阻不得大于 4 Ω。采用綜合接地網(wǎng)時，其接地電阻不得大于 1 Ω。
四、結(jié)束語
雷電對安全監(jiān)控系統(tǒng)的損害途徑是多方面的。本文主要對安全監(jiān)控系統(tǒng)遭受雷擊損害的
主要大原因，以及可能的侵入途徑作了初步的分析，同時對安全監(jiān)控系統(tǒng)的防雷保護(hù)技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的介紹。需要說明的是，防雷保護(hù)是一個比較復(fù)雜的問題，對安全監(jiān)控系統(tǒng)的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)施工之前，就要考慮到監(jiān)控系統(tǒng)所處的地理環(huán)境，設(shè)計(jì)合適的線纜布放方式、屏蔽及接地方式?？傊?，防雷保護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮，才能獲得良好的效果。

CCD攝像機(jī)的分類
安全防范系統(tǒng)中，圖像的生成當(dāng)前主要是來自CCD攝像機(jī),CCD是電荷耦合器件（charge coupled deice)的簡稱，它能夠?qū)⒐饩€變?yōu)殡姾刹㈦姾纱鎯稗D(zhuǎn)移，也可將存儲之電荷取出使電壓發(fā)生變化，因此是理想的攝像機(jī)元件，以其構(gòu)成的CCD攝像機(jī)具有體積小、重量輕、部受磁場影響、具有抗震東和撞擊之特性而被廣泛應(yīng)用。