去年春天我台安装了数字监控系统，对山上山下办公区和生活区进行实时监控，有效的约束了区域活动人员的行为，对有违法犯罪思想的人起到了威慑，对安全保卫起到了很大作用。随着数字监控系统在我台的应用，运行初期阶段数字监控系统设备因雷击破坏使部分监控系统运行失灵，造成数字监控系统中断影响正常的使用。为了对安全监控系统采取有效的防雷保护措施、保障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雷电可能的侵入途径，尤其是雷击损坏较为严重的室外监控设备，在分析其损坏原因的基础上，正确选择和使用监控系统设备的防雷保护装置，以及研究和探讨信号、电源线路的布放、屏蔽及接地方式等，最终经过一系列技术改造达到防雷的效果。
　　一、监视系统的组成及雷害成因
　　1.监控系统由以下三部分组成
　　前端部分：主要由摄像头、镜头、防护罩、支架等组成。
　　传输部分：使用同轴电缆、软管穿线、电线、多芯线采取架空、地埋或沿墙敷设等方式传输视频、音频或控制信号等。
　　终端部分：主要由服务器、交换机、监视器、硬盘录像机等组成。
　　2.监控系统雷害成因
　　直击雷：雷电直接击在露天的摄像头上造成设备损坏;雷电直接击在架空线缆上造成线缆熔断。
　　雷电波侵入：雷电波沿电源线、信号传输属导线侵入设备，造成电位差使设备损坏。
　　雷电感应：当雷击避雷针时，在引下线周围会产生很强的瞬变电磁场，这种现象叫电磁感应。当有带电的雷云出现时，在雷云下面的建筑物和传输线路上都会感应出与雷云相反的电荷，这种现象叫静电感应。雷电感应与静电感应对设备的损害没有直击雷来的猛烈，但它要比直击雷发生的机率大得多。
　　二、监控系统的综合防雷
　　1.前端设备的防雷
　　前端设备有室外和室内安装两种情况，安装在室内的设备需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）独立架设时，需在避雷针的有效保护范围内。为防止电磁感应，沿杆引上摄像头的电源线和信号线采取穿金属管屏蔽。
　　为了防止偶遇在室外的摄像头遭受直接雷击，采用装设高于摄像头高度的避雷针，它的作用是将雷电吸引到避雷针上并安全的将雷电流引入大地，从而对摄像头起到保护作用。
　　避雷针的保护范围是由模拟实验和运行经验确定的，由于雷电的路径受很多偶然因素的影响，因此要保证被保护物绝对不遭受雷击是不可实现的，一般的保护范围是指具有0.1%左右的雷击概率的空间范围而言的，这个概率的雷击概率也是可以接受的。
　　在雷电先导的初始发展阶段，因先导离地面较高，其发展方向不受地面物体的影响，但当先导发展的一定高度时，由于针较高且有良好的接地，针上因静电感应而集聚了与先导极性相反的电荷使其附近的电场强度显著增强，甚至有可能从这些地方发展向上的迎面先导，影响雷电先导的发展方向，使之定向向避雷针发展，进而对避雷针放电，处在避雷针附近的监控摄像头便得到屏蔽，受到保护，免受雷击。因此，要避雷针起到保护作用，一方面要求避雷针必须良好接地，另一方面要求摄像头必须在避雷针能提供的可靠屏蔽保护的一定空间范围内。
　　单支避雷针的保护范围（如图1）是一个以避雷针为轴的近似圆锥的空间，在高度hx水平面上，其半径rx可按如下计算：
　　当hx≥h/2时，rx=（h-hx）p
　　当h　　其中h-避雷针高度（m），
　　p-高度影响系数，h≤30m时，p=1;30m　　图1 单支避雷针的保护范围
　　为防止雷电波沿线路侵入前端设备，应在设备前的每条线路上加装合适的避雷器，如电源线（220V或DC12V）、视频线、信号线等。
　　摄像头的电源使用DC12V。摄像头由直流变压器供电时，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，则摄像头端还应串接低压直流避雷器。
　　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，在设计信号传输线保护时必须考虑信号的传输速率、信号电平，启动电压以及通流容量等参数。
　　室外的前端设备（如防护罩）应有良好的接地，接地电阻小于4Ω，山上属于高土壤电阻率地区，放宽至小于10Ω。
　　2.传输线路的防雷
　　数字监控系统的电源线，室外摄像头的电源可从终端设备处引入，也可从监视点附近的电源引入。控制信号传输线和报警信号传输线一般选用多芯屏蔽软线，敷设在前端与终端之间。GB50198-1994《民用闭路监视电视系统工程技术规范》规定，传输部分的线路在敷设时，最好采用直埋敷设方式。条件不允许时，可采用架空方式。
　　安装防雷设备：
　　（1）电源模块防雷器
　　电源避雷器中的热熔保险丝的作用是当雷电流超过电源避雷器最大承受能力时，由于过流作用，可使保险丝断开，同时由于过截使氧化锌压敏电阻温度上升亦可使保险丝断开，起到过流和温度双重保护作用。由于电源避雷器常态工作条件下，电流非常小，只是在雷电冲击或脉冲电压冲击时，在瞬态条件下起保护作用，因此与常规热熔保险丝的使用条件有所区别，所以电源避雷器中的热熔保险丝应有独特性能，即在瞬态条件下的熔断特性。
　　电源防雷器包括电源防雷模块、电源防雷箱、电源防雷插座等。电源防雷器是防止雷电和其他内部过电压侵入设备造成损坏，从室外防雷与线路防雷相结合的综合防雷方案。采用电源防雷器能在最短时间内释放电路上因雷击感应而产生的大量脉冲能量短路泄放到大地，降低设备各接口间的电位差，从而保护摄像头。
　　（2）SPD电涌保护器
　　电涌保护器的工作原理是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷电流泄流入地，保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。 　　（3）电源插排防雷器
　　防雷插座具有防雷击保护功能，有效吸收来自电源系统的电涌脉冲，确保电器在恶劣环境下和多雷地区的安全使用。防雷插座将电源供电系统的雷电、浪涌脉冲予以快速吸收;数字监控系统设备将免于被浪涌电流侵害，减少其在雷电环境下被雷击损坏的概率。
　　3.终端设备的防雷
　　在数字视频监控系统中，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多方面进行。
　　监控室所在建筑物应有防直击雷的接闪器。其防直击雷措施应符合GB50057-94《建筑物防雷设计规范》中有关直击雷保护的规定。
　　进入监控室的各种金属管线接到防雷电感应的接地装置上。架空电缆线直接引入时，在入户处加装避雷器，并将线缆金属外皮及自承钢索接到接地装置上。
　　监控室内设置等电位连接母线，该等电位连接母线应与建筑物防雷接地、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）的接地线以最直和最短的距离与等电位连接母排进行电气连接。
　　由于有80%雷击高电位是从电源线侵入的，为保证设备安全，一般电源上应设置三级避雷保护。在视频传输线、信号控制线，入侵报警信号线进入前端设备之前或进入中心控制台前应加装相应的避雷保护器。
　　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。
　　三、综述
　　雷是一种大气中的放电现象，常常损坏设备，作为监控设备，也是其易损设备之一。雷击主要有两种：直击雷和感应雷。直击雷是带电云层和大地之间放电造成的，可使用避雷针、避雷线和避雷网防避。感应雷是由静电感应和雷电流产生的电磁感应两种原因引起的。感应雷约占雷击率的90%，危害范围甚广。
　　监控的电子设备受雷击损坏主要是感应雷造成的，当摄像头电源线或网线附近产生雷击时，在这些地方会感应出很高的电压，有效的接地能及早泄掉由感应产生的电荷，同时也可泄掉由于设备漏电而产生的对地电压，达到保护设备和人身安全的目的，因此系统的优良接地是系统安全的可靠保证。
　　雷电是一种自然现象，但造成的危害相当巨大，摄像头的安装位置大部份都是在房顶或是房的顶角，做好避雷工作是十分必要的，尤其是山上驻地地处高山环境易受雷击。数字监控系统安装初始，随着雷雨季节的到来，一个月内部分摄像头遭雷击，之后经过对山上山下数字监控系统防雷的技术改造，在一年的时间内防雷效果明显改善。
　　作者简介：高洁（1988—），女，山东临沂人，工学学士、管理学学士，助理工程师，山东大学信息学院工程硕士研究生在读，现供职于山东省新闻出版广电局蒙山转播台，从事广播电视发射工作。