雷電對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的危害分析及防護(hù)研究應(yīng)用

雷電對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的

危害分析及防護(hù)研究應(yīng)用

摘要：雷電給生產(chǎn)生活帶來了極大的危害。本文從視頻監(jiān)控系統(tǒng)的角度出發(fā)，闡述了雷電對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要危害及防護(hù)措施、防護(hù)產(chǎn)品等。關(guān)鍵詞：雷電；視頻監(jiān)控系統(tǒng)；防雷前言雷電的危害眾所周知，輕者使設(shè)備出現(xiàn)“條紋”、“雪花點”等干擾，重者使設(shè)備損壞、系統(tǒng)癱瘓，更有甚者發(fā)生人員傷亡事故。雷電之所以可怕是由于其本質(zhì)特性決定：電壓超過10億伏；速度超過每小時16萬公里；溫度從攝氏一萬七千度至二萬八千度不等，相當(dāng)于太陽表面溫度(6000℃）的3-5倍。極度高熱使沿途空氣劇烈膨脹，迅速移動，形成波浪并發(fā)出聲音，即我們平時所說的“打雷”。雷電傷人事件更是頻繁發(fā)生：2009年8月27日重慶市響雷11413次，創(chuàng)當(dāng)年雷電最密集紀(jì)錄；2004年6月26日,浙江臨海市發(fā)生強(qiáng)雷暴天氣,共造成17人遭雷擊死亡；2007年僅1~7月份江西省已因雷電災(zāi)害導(dǎo)致死亡102人。雷電不僅威脅人身安全，對電器設(shè)備威脅同樣存在。由于監(jiān)控系統(tǒng)中使用的設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度集成化，對電磁干擾敏感抗干擾能力弱。而且系統(tǒng)分布廣，布線復(fù)雜，使監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備遭受雷擊的可能性大大增加。雷電對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的危害分析

視頻監(jiān)控系統(tǒng)由：前端設(shè)備（攝像機(jī)、視頻發(fā)射器、視頻服務(wù)器等）、傳輸線路（同軸線纜、雙絞線、光纖等）、后端顯示設(shè)備（監(jiān)視器、畫面分割器、矩陣等）構(gòu)成。由于設(shè)備安裝位置的不同，其受到雷電傷害的方式也不經(jīng)相同。雷電對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的危害分析1、對前端設(shè)備危害雷電直接擊中露天的攝像機(jī)，造成設(shè)備損壞或雷電直接擊在架空線纜上造成線纜損毀（直擊雷）。這種雷擊方式造成的直接破壞最嚴(yán)重，但出現(xiàn)機(jī)率比較小。雷電對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的危害分析2、對傳輸線路危害感應(yīng)雷又稱二次雷，它分為電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)。當(dāng)附近區(qū)域有雷擊閃落時，在雷擊閃落通道周圍會產(chǎn)生強(qiáng)大的瞬變電磁場。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，這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)。在雷云中的電荷積聚時，附近的導(dǎo)體也會感應(yīng)上相反的電荷，當(dāng)雷擊放電時，雷云中的電荷迅速釋放，而導(dǎo)體中原來被雷云電場束縛住的靜電也會沿導(dǎo)體流動尋找釋放通道，就在電路中形成電脈沖，這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。研究表明：靜電感應(yīng)方式引起的浪涌數(shù)倍于電磁感應(yīng)引起的浪涌。感應(yīng)雷造成的設(shè)備損壞沒有直擊雷造成的破壞大，但出現(xiàn)的機(jī)率十分高，約占現(xiàn)代雷擊事故的80%以上。感應(yīng)雷可以通過電力電纜、視頻線、網(wǎng)絡(luò)線和天線饋線等侵入，由于電力電纜的距離長且對雷電波的傳輸損耗小，所以由電源侵入的感應(yīng)雷造成的危害十分突出。雷電對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的危害分析3、對后端設(shè)備危害監(jiān)控系統(tǒng)的電源線、信號線或進(jìn)入監(jiān)控室的其它金屬線纜遭到雷擊或被雷電感應(yīng)時，雷電波沿這些金屬導(dǎo)線/導(dǎo)體侵入設(shè)備，導(dǎo)致高電位差使設(shè)備損壞。這種方式我們稱為傳導(dǎo)雷，最易對后端設(shè)備造成危害。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本防雷技術(shù)對于視頻監(jiān)控系統(tǒng)而言，其防雷技術(shù)同樣分以下三步：1、前端設(shè)備的防雷前端設(shè)備有室外和室內(nèi)兩種分布方式，室內(nèi)分布的一般不會受到直擊雷擊，但需考慮雷電過壓對設(shè)備的侵害，而室外的設(shè)備則需考慮直擊雷擊。前端設(shè)備如攝像頭等應(yīng)置于避雷針有效保護(hù)范圍之內(nèi)。對于已經(jīng)處于其它避雷針或高層建筑原有避雷系統(tǒng)保護(hù)范圍之內(nèi)的前端設(shè)備，一般可以不再另行考慮直擊雷防護(hù)；對于未處于任何接避雷系統(tǒng)保護(hù)范圍之內(nèi)的前端設(shè)備，則均應(yīng)考慮直擊雷防護(hù)問題。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本防雷技術(shù)2、傳輸線路的防雷監(jiān)控系統(tǒng)多半以上的雷害事故都是因為與系統(tǒng)相連的線路上感應(yīng)的雷電侵入波過電壓造成的。因此，做好與系統(tǒng)相連的線路防護(hù)是整體防雷中不容忽視的一環(huán)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是傳輸信號線和電源線，而最安全的布線方式則是采取全程穿金屬管埋地敷設(shè)，同時注意，金屬管兩端務(wù)必做有效接地。攝像機(jī)的電源一般使用AC24V或DC12V，是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。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本防雷技術(shù)3、終端設(shè)備的防雷監(jiān)控室防雷是監(jiān)控系統(tǒng)防雷的核心，應(yīng)從直擊雷防護(hù)、雷電侵入波、等電位連接、電涌保護(hù)多方面進(jìn)行。監(jiān)控室主要設(shè)備包括監(jiān)控中心電腦、視頻矩陣、硬盤錄像機(jī)、對講系統(tǒng)以及監(jiān)控室電源等。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備機(jī)房位置應(yīng)選擇在雷電保護(hù)區(qū)最高級區(qū)和避免設(shè)在建筑物的頂三層內(nèi)。當(dāng)建筑物天面部分的避雷網(wǎng)格尺寸不符合系統(tǒng)抗干擾的要求時，應(yīng)在天面加裝屏蔽層。使用非屏蔽電纜，入戶前應(yīng)穿金屬管并埋入地中。如受條件限制無法穿金屬管埋地入戶，則應(yīng)加長入戶屏蔽管或棧橋長度，金屬管或棧橋的兩端以及在雷電防護(hù)區(qū)交界處要做等電位連接和接地。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備為金屬外殼時，應(yīng)用最短的導(dǎo)線將其與等電位連接帶連接。如是非金屬外殼，當(dāng)設(shè)備所在建筑物屏蔽未達(dá)到設(shè)備的電磁兼容性要求時，應(yīng)加裝金屬網(wǎng)或其它屏蔽體對設(shè)備屏蔽，金屬網(wǎng)應(yīng)與等電位連接帶進(jìn)行等電位連接。計算機(jī)、通信、監(jiān)控機(jī)房的設(shè)備應(yīng)與建筑物外墻保持1米左右距離，以防止建筑物遭到直擊雷時沿外墻泄流入地的引下線周圍產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁場而損壞微電子設(shè)備。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本防雷技術(shù)（1）監(jiān)控室電源系統(tǒng)的防雷由于有70%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)。在監(jiān)控室所在建筑物總配電處安裝三相電涌保護(hù)器，通流容量為80KA(波形8/20μs)，作為電源第一級保護(hù)。在監(jiān)控室分電箱處安裝三相模塊式電源電涌保護(hù)器，最大通流容量40KA，作為第二級保護(hù)。在監(jiān)控室UPS電源或監(jiān)控設(shè)備前安裝單相串聯(lián)避雷器，串聯(lián)安裝，作為電源線路第三級保護(hù)。監(jiān)控室設(shè)備前安裝通流容量為10KA單相防雷插座，作為精細(xì)電源防雷保護(hù)，對電源箝位和濾波。如果不能分級做電源電涌保護(hù)，則建議在監(jiān)控室安裝B+C復(fù)合型三相電源防雷器。在監(jiān)控室UPS電源前安裝單相串聯(lián)電源避雷器，作為電源線路第三級保護(hù)。監(jiān)控室設(shè)備前安裝通流容量為10KA單相電源防雷插座。作為精細(xì)電源防雷保護(hù)，對電源箝位和濾波。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本防雷技術(shù)（2）監(jiān)控室控制系統(tǒng)的防雷控制室視頻采用16口組合式視頻避雷器，以保護(hù)硬盤錄像機(jī)視頻輸入口不被浪涌電壓擊壞。由光纖傳送信號的攝像槍等不考慮安裝視頻避雷器。硬盤錄像機(jī)RS232接口采用RS232接口避雷器，以保護(hù)硬盤錄像機(jī)串口不被浪涌電壓擊壞。所有進(jìn)入控制室的控制線路加裝控制線路避雷器。各個防雷產(chǎn)品的防護(hù)效果

隨著人們對雷擊的不斷研究、重視，防雷產(chǎn)品也不斷的更新。其種類繁多，大致可分為四大類:1、避雷針避雷針是接閃器的一種，最早出現(xiàn)，也是目前世界上公認(rèn)的最成熟的防直擊雷裝置。避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷線是避雷針的變形，其接閃原理是一致的。避雷針在強(qiáng)電場作用下產(chǎn)生尖端放電，形成向上先導(dǎo)放電，兩者會合形成雷電通路，隨之瀉入大地，達(dá)到避雷效果。實際上，避雷針是引雷針，可將周圍的雷電引來并提前放電，將雷電電流通過自身的接地導(dǎo)體傳向地面，避免保護(hù)對象直接遭受雷擊。由于傳統(tǒng)接閃器并沒有消除雷擊，而只是將雷電流引向自身，不能阻止感應(yīng)雷擊過電壓、操作過電壓以及雷電波入侵過電壓，而這類過電壓卻是破壞大量電子設(shè)備的罪魁禍?zhǔn)?。各個防雷產(chǎn)品的防護(hù)效果

2、防雷器防雷器應(yīng)用最為廣泛的就是三合一防雷器，視頻監(jiān)控系統(tǒng)專用三合一防雷器是針對攝像機(jī)專用防雷器，為一體化多功能防雷器。三合一防雷器可以分別對監(jiān)控云臺攝像機(jī)/網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的電源、視頻/音頻、云臺控制線路實施浪涌保護(hù)，平衡各線路電位差，使其免受感應(yīng)過電壓、操作過電壓和靜電放電等的損壞。防雷器對前端設(shè)備的防雷效果特別明顯，大大降低了雷電對攝像機(jī)的危害。各個防雷產(chǎn)品的防護(hù)效果

3、浪涌保護(hù)器浪涌保護(hù)器是對電源的保護(hù)，其作用主要是用來限制瞬態(tài)過電壓及泄放相應(yīng)的瞬態(tài)過電流，它并聯(lián)于電路中，一側(cè)接于相線上，一側(cè)接地，當(dāng)電壓正常的時候它是高阻狀態(tài)；當(dāng)浪涌過電壓來的時候，它成短路狀態(tài)，從而與大地短接，泄放過電流，從而保護(hù)用電設(shè)備。浪涌保護(hù)器主要保護(hù)監(jiān)控電源這一塊，防止電壓的大范圍波動，效果也很明顯。各個防雷產(chǎn)品的防護(hù)效果

4、防雷攝像機(jī)內(nèi)置了防雷設(shè)備的監(jiān)控攝像機(jī)是把防雷技術(shù)融入到監(jiān)控設(shè)備內(nèi)，形成一體機(jī)防雷產(chǎn)品。在理念上與常規(guī)防雷釋放能量不同，他們采用的是消耗能量。當(dāng)感應(yīng)到有雷電且超過安全電壓時，通過線路損耗來削弱電壓。當(dāng)然在供電方面有一定的局限性，由于該防雷系統(tǒng)遇強(qiáng)電流有“跳閘”的現(xiàn)象，在集中供電的情況會有一定影響。這類攝像機(jī)價格昂貴，且生產(chǎn)廠家較少。應(yīng)用前景

在監(jiān)控系統(tǒng)中，特別是雷區(qū)（如大冶鐵礦山多、海拔高）的監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)用有效接地、前端設(shè)備加三合一防雷器、電源安裝浪涌保護(hù)器等措施后雷電對整個系統(tǒng)造成的危害明顯減輕。起到了防雷保護(hù)作用，保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，為