防雷保护措施对监控系统安全的重要性

韩忠山

摘 要：随着这两年城市经济的高速发展，传统的以人力防范和事后处理为主的公共管理模式已经开始制约城市管理水平的进一步提高，数字图象监控的相关硬件软件技术的成熟使安全监控系统在城市治安管理、银行、交通、小区、库房管理中得以迅速普及应用，如何保证监控系统的安全可靠地正常运行成为摆在人们面前一个迫切解决的问题，通过观察发现，导致监控系统设备损坏失效的原因大部分集中在以下两个方面，一是人为损坏未及时修复、二是施工或设计方面的防雷缺陷导致的设备损坏致使整个监控系统运行失灵，并造成难以估计的经济损失。为确保监控系统正常可靠的运行，首先应明确监控系统遭受雷击损害的主要原因以及侵入途径，以便正确选择和使用监控系统设备的防雷保护装置，研究和探讨信号线路、电源线路的布放、屏蔽及接地方式等。达到提高监控系统的抗雷电能力，增强系统整体运行可靠性的目的。

关键词：安全监控；防雷措施；重要性

1 安全监控系统的组成

典型的安全监控系统主要由摄像机部分、传输部分、控制与记录部分以及显示部分四大块组成。如图。

1.1 摄像部分是电视监控系统的前沿部分，是整个系统的“眼睛”

在被监视场所面积较大时，在摄像机上加装变焦距镜头，使摄像机所能观察的距离更远、更清楚。该部分主要由黑白（彩色）摄像机、镜头、防护罩、支架等组成。

1.2 传输部分就是系统的图像信号通路

一般来说，传输部分指的是传输图像、声音信号。同时，由于需要有控制中心通过控制台对摄像机、镜头、云台等进行控制，因而在传输系统中还包含有控制信号的传输。在传输方式上，近距离一般采用视频线传输，不超过一两公里的距离一般采用双绞线传输，更远的距离则可采用光纤传输。对于远距离传输，还需配备视频信号放大、图像信号的较正与补偿设备。

1.3 控制与记录部分负责对摄像机及其辅助部件（如镜头、云台）的控制，并对图像、声音信号的进行记录。目前硬盘录像机的技术发展得较完善，它不但可以记录图像和声音，而且还包含了画面分割切换、云台镜头控制等功能，基本上取代了以往使用的画面切换器、画面分割器、云台控制器、镜头控制器等产品。

1.4 显示部分主要由画面分割器、监视器、控制设备等组成。专用监视器价格较贵，为了节省开支，也可用普通电视机替代。

2 安全监控系统的雷击损毁原因分析

雷击损毁主要通过以下三种途径，一是雷电的地电位反击电压通过接地体入侵。二是雷电过电压由交流供电电源线路入侵。三是雷电过电压由通讯线路入侵。因此设计和施工时就要考虑应用地地理位置及天气情况，因地制宜地采取相应的措施，防止出现以下问题。

2.1 对直击雷防护不合格

经调查分析目前很多应用场所的防直击雷设施都不合格甚至没有，特别是一些较老的建筑物的缺陷更为突出。远远超过相应规范要求的小于4Ω的要求。

2.2 接地系统存在问题

接地裝置不符合规范的要求，按照规范的要求，垂直接地体的长度不小于2.5m，至少需要3根垂直接地体，其间距不小于5m，埋地尝试不宜小于0.6m，距建筑物不小于3m。施工作业时未按设计或规范施工。

2.3 布线不规范

规范要求市电引入应采用埋地敷设，配电方式采用TN-C-S方式，信号线应采取屏蔽措施。实际中无论是电源及信号线的敷设都很随意，这样很容易在线路上感应过电压，从而造成感应雷击。

3 安全监控系统的综合防雷保护

针对雷击损坏的成因，一般采取以下三方面的防护措施，第一是外部防护，合格的接地体将大部分雷击电流引入地下泄掉。第二是内部保护，即采取措施阻塞沿电源线、数据线、信号线的侵入波。第三是过电压保护，限制被保护设备上雷电过电压幅值。

3.1 对前端设备（摄像）的防雷

前端设备有室外和室内安装两种情况，安装在室内的设备主要考虑防止雷电过电压对设备的侵害，而室外的设备则同时需考虑防止直击雷击。前端设备如摄像头应置于接闪器（避雷针或其它接闪导体）有效保护范围之内。最好距摄像机3-4米的距离。如有困难避雷针也可以架设在摄像机的支撑杆上，引下线可直接利用金属杆本身或选用Φ8的镀锌圆钢或扁钢，接地体按规范制作埋设并保证二者可靠连接，良好的接地是防雷中至关重要的一环。接地电阻值越小过电压值越低。监控中心采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4Ω。采用综合接地网时，其接地电阻不得大于1Ω。

为防止电磁感应，沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管屏蔽，金属屏蔽管也要做到可靠接地，日常施工作业中这点经常被忽视。

为防止雷电波沿线路侵入前端设备，应在设备前的每条电源线、视频线、信号线和云台控制线上都加装合适的避雷器，如摄像机由直流变压器供电的，单相电源避雷器应串联或并联在直流变压器前端，如直流电源传输距离大于15米，则摄像机端还应串接低压直流避雷器。

3.2 传输线路的防雷

信号线传输距离长，耐压水平低，极易感应雷电流而损坏设备，为了将雷电流从信号传输线传导入地，信号过电压保护器须快速响应，在设计信号传输线的保护时必须考虑信号的传输速率、信号电平，启动电压以及雷电通量等参数。传输线一般选用芯屏蔽软线，架设（或敷设）在前端与终端之间。从防雷角度看，直埋敷设方式防雷效果最佳，但传输线埋地敷设并不能阻止雷击设备的发生，所以采用带屏蔽层的线缆或线缆穿钢管埋地敷设，也必须保持钢管的电气连通。

架空线最容易遭受雷击，并且破坏性大，波及范围广，为避免首尾端设备损坏，架空线传输时应在每一电杆上做接地处理，架空线缆的吊线和架空线缆线路中的金属管道均应接地。中间放大器输入端的信号源和电源均应分别接入合适的避雷器。

3.3 终端设备的防雷

在监控系统中，监控室的防雷最为重要，应从直击雷防护、雷电波侵入、等电位连接和电涌保护等多方面周祥考虑，尽可能提高安全保险系数。

监控室所在建筑物应有防直击雷的避雷针、避雷带或避雷网。其防直击雷措施应符合GB50057-94中有关直击雷保护的规定。监控室的各种金属管线应接到防感应雷的接地装置上。入户处应加装避雷器，并将线缆金属外护层及自承钢索接到接地装置上。

目前等电位体作为强制条文要求在土建阶段预先埋入，但大部分老建筑上等电位体都存在着缺失。监控室内等电位连接母线（或金属板）的作用不可忽视，该等电位连接母线与建筑物的防雷接地、PE线、设备保护地、防静电地等连接到一起，各种电涌保护器（避雷器）的接地线应以最直和最短的距离与等电位连接母排进行电气连接。可防止内部出现危险的电位差。

4 结束语

针对雷电对安全监控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。而且雷电对安全监控系统的损害途径是多方面的，只有统筹兼顾综合考虑设计、施工、环境等多方面的因素，才能使监控系统运行平稳可靠，获得良好的效果。

参考文献

[1]智能建筑设计标准[S].

[2]安全技术防范防雷设计规范[S].

[3]建筑物防雷设计规范[S].