静电场运行实践与优化策略

2022-08-25方红光

产业与科技论坛 2022年15期

□方红光李军曹永秦柽

静电场作为一种重要的技术防御手段，如何保证设备的稳定、有效运行，是日常管理中的重点。静电场是一种高效的周界入侵探测设备，通过感应场的变化，既能识别人员入侵，也能区分噪扰报警。但设备也有局限性，比如安装、调试较复杂；运行、维护工作量高；易受气候影响等。通过静电场在现场长期使用，总结出设备易受影响的因素，日常维护的常用方法及设备优化的建议，摒除这些外部因素的影响，使静电场能更适应现场环境，保障设备持久、稳定、有效地运行。

一、静电场探测系统构架及运行原理

静电场主要由处理器、连网处理器、支撑柱、缆线、控制电缆、附件及电源等部件组成。

图1 静电场构架图

探测场由一组平行的4根传感线组成，数字处理器能对每一根单独的感应线缆进行分析和处理。当电场收到破坏，会形成电流模型图传导到处理器，处理器对信号的振幅(入侵者的重量)，改变的频率(入侵者的移动)和入侵的时间进行分析，当超出系统所规定的限制后，将触发入侵报警。同时，系统能对所监测的信号自动判断和校准，消除鸟类和其它物体导致的报警，减少系统误报。

二、影响静电场运行的潜在因素以及设备维护

(一)影响静电场稳定运行的因素。在长期的运维管理过程中，发现影响静电场稳定运行的因素有很多，主要包括以下几个方面：一是天气变化的影响：风、雨、雪等甚至更极端恶劣天气；二是安装条件的影响：端接头老化，腐蚀，接地不良，感应线内部存在断路；三是周边附近环境的影响：强电磁干扰工作的区域、感应电场距离过近；四是人为失误操作的问题：参数配置的错误，缺乏严谨的调试态度；五是安装现场环境的影响：杂草，排水不良，地面金属物体穿过、线缆接地不良。

(二)静电场的维护。从原理得知静电场的运行方式及各种外部影响因素。那么，在日常的工作中，需要明确外部因素的干扰造成设备运行不稳定的原因及处理方式。通过设备在现场的使用情况，针对各部件制定维护方案，保障系统可靠运行。

(三)静电场维护常用的方法。在静电场日常维护中，主要使用以下三种方法，以保障设备持续有效地运行。

1.直接观察法。主要包括定期进行静电场感应线的外观检查，包括裸露的同轴电缆，同轴电缆与感应线之间的接线端子，隔离变换器接地端子等，这是最直接也是最容易发现隐患的方法。设备部件长时间暴露在室外环境之下，表皮损伤，断裂，连接场线和隔离变换器之间同轴电缆两线之间连接处的连接接头外表面干裂，老化甚至脱落，悬浮在空中，立柱下的接地接头外皮遭雨水的侵蚀而造成了生锈和腐蚀，造成了接地的不良。在有风的天气下，场线和同轴电缆连接处的晃动和摇摆，直接导致感应线和固定场线的金属立柱接触，导致静电场场线之间的感应信号不停的在变化，变化的感应信号经过隔离变换器的传输，到达处理器，经过算法计算之后可能判断为一次非法入侵。因此，微处理器将报警信号传输至技防中心报警平台，造成误报，大量的误报会造成技防中心值班人员的视觉，听觉疲劳，从而使得当班人员的工作效率大大降低，对内部设施的安全造成了威胁。所以，定期地采用直接观察法进行隐患的排出是相当必要的，处理的过程是更换损坏的感应场线，对感应场线与同轴电缆之间松动的接头进行重新端接、绑扎与固定，对已生锈腐蚀的接地接头进行及时更换，排除从直接观察法获取到的各类不稳定隐患。

2.间接测量法。在排除了直接观察法无法发现内部隐患之后，在已知的多种因素中，围绕会引起感应场在人员入侵时不产生报警或者产生大量的误报警因素，我们借助仪表仪器可以进行测量。例如，在某次的有效性测试过程中，处理器控制板初始时处于正常状态，隔离变换器内部接线良好，但测试和维保人员发现，无论如何测试都无法使静电场产生入侵报警信号，设备表面上无法发现任何故障隐患。此时，我们选择使用屏蔽电缆，单个防区进行测试，发现一个防区可以正常测试入侵报警信号，而另一个防区却无法实现报警。单个防区屏蔽后，处理器主板给出一个报警错误代码“233”，经过初步判断，故障原因可能是场线故障。于是借助兆欧表去测量每根场线，经过兆欧表的测量的读数值，发现第三根场线的读数值已经无法取值，由此才确定是场线系统的第三根场线存在故障。故障排除后，重新进行有效性测试：模拟入侵测试30次，现场读取处理器的信息之后，报警均上传。因此，间接测量法的使用，借助仪器仪表，也是日常维护中需要定期做的工作，在故障的排查中它发挥着重要的作用。

3.调试法。在确定了使用第一种和第二张方法均未发现故障的情况之下，可以采用此方法。这种方法需要花费一定的耐心和时间。如何将设备调试出一个最佳的平衡点需要时间和运行的数据来验证。在日常维护的过程中，环境因素对感应信号的影响比较大，调试静电场的参数，在“e-field”版本中，设备主要受以下几个因素的影响：报警门限，探测增益，励磁电压，防区报警上限，防区报警下限，时间常数，跃迁值，倾斜门限等。根据现场地形的实际情况，需要对其作出适当调整，报警门限值在确定后一般不再做修改；探测增益可以扩大感应信号，从而增强感应信号的强度和探测灵敏度，但是报警也会随之上升。如果电场距离地面较近，探测场覆盖范围正好能将车辆经过的区域覆盖，车辆经过时候会产生噪扰报警，因此需要根据实际情况来调整大小；励磁电压用来扩大静电场覆盖的范围，在增大励磁电压的同时，也意味着在近距离触碰场线时，有可能产生电击的风险；因此，这个参数需要根据实际情况去进行调整，以上三个是影响静电场灵敏度的主要因素，确定了合适的数值之后可以根据需要去调整防区报警的上、下限值，直到平衡点的出现。时间常数和跃迁值两者相结合可以更好地去适应环境的变化。因此，针对不同的气候条件，去做相应的调整，至于倾斜门限，默认不修改，除非是静电场安装的环境地面一直处于积水状态。

同时，在更换场线和安装的过程中，需要注意场线的长度和拉紧度，场线在终端和起点预留的长度不宜过长，容易产生回路电场，触发大量噪扰报警；同时也不能过短，容易导致静电场产生漏报。在实际应用过程中，经过长时间积累和总结，发现预留20cm～30cm之间的长度为最佳距离。在实际操作中，感应场线不允许与立柱固定在一起，需要预留一定间隙，以防止感应线因为与金属立柱接触，而导致间接接地，触发噪扰报警。对于场线的拉紧度，在场线的起点和终点都应该添加上紧线器，拉紧度应该要符合静电场安装的要求，采用拉力测试仪进行测试，拉力测试仪的结果应该在22.5kg左右最符合静电场的要求。

静电场稳定、有效地运行，对保障周界入侵报警系统具有重要的作用，而保障它的前提，就是日常有效的维护，只有把定期的维护做好了，才能保障设备性能。这样才能保障静电场有效、可靠，以此来保障核设施的安全。

三、静电场的优化

除了定期的进行维护，通过一些合理的优化手段，也能对静电场的稳定运行起到画龙点睛的作用。在设备日常的运行、维护中，经过分析、摸索，总结了以下几点优化建议。

(一)对电缆管沟进行封堵，以避免金属物体对感应场线的干扰。在静电场的运行环境中，底部场线之下不能有大量的金属物体穿过，如金属电缆管，电缆沟盖板等。静电场的感应信号对金属物体比较敏感，大量的金属制品会干扰到静电场的感应信号。因此，可以使用水泥盖板或水泥封堵对电缆管沟进行封堵，以避免金属物体对感应场线的干扰。

(二)定期调整环境噪扰参数、灵敏度值。对于地形复杂，易受天气影响的区域，可以定期调整环境噪扰参数、灵敏度值，并多次测试，找出一个最佳的平衡点，这样既满足了运行的需要，同时又兼顾了误报警和噪扰报警的影响。

(三)静电场每根立柱宜单独接地。串联接地会随时间而松动，在风的影响下，接地线的晃动对静电场的感应信号产生干扰，产生不必要的噪扰报警。单独接地时，每根立柱的接地电阻应不超过10欧姆。

(四)定期清理，保持地面环境平整。静电场安装的地面环境应保持平整，定期的清理防区内杂物、伸缩缝的草，灌木、围栏上的塑料带等。

(五)感应线缆暴露处用防紫外线扎带固定，防止随意晃动，宽紧度适中。这样可避免频繁更换扎带；对于线缆的裸露处，采用专用热缩套管进行保护，可起到防止雨天水滴积水累积导致的腐蚀问题。热缩管保护处应处于高位，避免下方形成水滴环；同时，不必再使用防水胶布再次缠绕(因防水胶布与热缩管的不规则紧贴，可能会在不注意的情况二次形成积水窝)。

(六)感应线不可接触接线柱，否则在下雨天容易直接接地。静电场感应线应与所有的支撑柱、绝缘柱和弹簧等硬件无直接连接，同时也要杜绝在雨、雪、大风等天气情况下，因雨水、风吹动等导致的感应线碰到硬件的情况，这相当于变相接地，进而导致误报增多。

(七)现场定期检测绝缘情况。静电场大概每3个月检测一次绝缘情况。绝缘分别检测处理器端子(静电场线导线)与静电场线线缆表皮之间；处理器端子(静电场线导线)与静电场线的屏蔽层之间；每次测试值约在2,000兆欧。

(八)静电场有效性测试。在设备检修完成后需要进行一次有效性测试，通过测试，来检查设备是否正常报警。有效性测试时，测试人员对所有维护、优化过的探测段进行模拟入侵，结果应符合《核设施周界入侵报警系统》的相关规定和现场运行管理要求。如测试不合格，进行现场检查遗漏，直至满足相关要求为止。