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摘 要： 视频监控系统采用大量的集成元件，易受雷电磁场干扰造成较大危害；监控系统传输线路多处于非防雷区域，系统布线没有考虑与防雷地线保持足够的距离，这些都为系统的安全运行留下隐患，为对视频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，首先应准确解视频监控系统的组成以及雷击损害的原因，从而选用合适的防雷保护装置，研究和探讨信号、电源、线路的合理布放。
关键词： 视频监控系统；防雷；雷击的原因
中图分类号：TM86 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1220108－02
0 前言
为提高生产运营的安全、稳定性，我部在各主要站场、线路及道口处共装设了63处监控摄像头。其中定点摄像头38个包括27个室内监控摄像头，11个道口监控摄像头；25个360度可动控摄像头。随着雨季的到来，各视频监控系统防雷电袭击又被提上日程。为了对视频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运行，减少不必要的经济损失，我们首先应了解视频监控系统的组成以及雷击损害的原因，从而选用合适的防雷保护装置，研究和探讨信号、电源、线路的合理布放。为提高视频监控系统抗雷电袭击的能力，优化系统的整体防雷水平起到更好的保护作用。
1 视频监控系统的组成及受雷击的原因
1.1 视频监控系统
一般由三部分组成，即：前端部分、传输部分、终端部分。
1）前端部分：主要由黑白（彩色）摄像机、镜头、云台、防护罩、支架、解码器等组成。
2）传输部分：使用同轴电缆、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。
3）终端部分：主要由画面分割器、监视器、接收器、控制设备、录像存储设备等组成。
1.2 视频监控系统遭受雷击损害的主要原因
1）直击雷
① 雷电直接击中露天的摄像机上，直接损毁设备；
② 雷电直接击在线缆上，造成线缆熔断、损坏。
2）雷电侵入波
安防监控系统的电源线、信号传输线或进入监控室的其它金属线缆遭到雷击或被雷电感应时，雷电波沿这些金属导线、导体侵入设备，导致高电位差使设备损坏。
3）雷电感应
① 电磁感应：当附近区域有雷击闪络时，在雷击落实通道周围会产生强大的瞬变电磁场。处在电磁场中的监控设备和传输线路会感应出较大的电动势，以致损坏、损毁设备。
② 静电感应：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会感应出与雷云相反的束缚电荷。这种感应电荷在低压架空线路上可达100kV静电电位，信号线路上可40-60kV静电电位，一旦雷云放电后，束缚电荷迅速扩散，即引起感应雷击。
4）地电位反击
直击雷防护装置（避雷针）在引导强大的雷电流流入大地时，在它的引下线、接地体以及与它们相连接的金属导体上产生非常高的瞬时电压，对周围与它们靠得近却又没与它们连接的金属物体、设备、线路、人体之间产生巨大的电位差，这个电位差引起的电击就是地电位反击。这种反击不仅足以损坏电器和设备，也可能造成人身伤害或火灾爆炸事故。
2 视频监控系统防雷的一般性研究
2.1 直击雷防护
监控系统前端设备包括带云台摄像头、无云台摄像头等，这些设备安装在室外，比较容易受到雷击，因此要安装防直击雷系统，需在户外做独立防雷接地网。按设备的最小值要求，接地电阻：R＜4Ω。
监控系统前端设备直击雷防护措施：
1）户外监控摄像头防直击雷设施：在户外监控摄像头的杆顶安装一支避雷针。避雷针的引下线利用钢结构立柱做泄流线，并在杆底座旁与独立防雷接地网相连。取立杆高度为4～6米，避雷针长度为1.5～2米。
2）户外摄像头接地及地网：如果摄像头附近有地网，则就近引接地线至附近地网接地，如果附近没有地网，则要另外建造独立地网。
3）地网施工程序：施工前首先要充分了解施工现场的地形地貌、地质结构，然后根据方案设计和现场情况定出各处接地极的孔位和连接导体沟槽，再进行施工安装。注意避开电缆沟、管道和其它导电装置，施工前要向建设单位提出书面申请，同意动工方可进行。（设计用土壤的电阻率取250Ω·m。）
2.2 感应雷防护
1）设备前端的感应电防护
雷击电磁脉冲所产生的感应电动势通过侵入通道叠加在线路信号上产生瞬间高电压，击毁各类用电设备和微电子芯片，因此在实施防雷工程时必须将防感应雷作为重点，进行有效的防御。在设计综合防雷时，应从以上通道进行重点防护，同时做好等电位连接和共用接地系统。
2）传输线路的防护
监控系统的传输线路主要有光纤、同轴电缆及双绞线。在系统防雷时应针对不同的传输线路分别做不同的防护。
3）传输线路的布线
监控系统传输线路主要是信号线和电源线。室外摄像机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铜芯屏蔽软线，架设（或敷设）在前端与终端之间。
传输部分的线路建议采用带屏蔽层的线缆或线缆穿钢管埋地敷设，保持钢管的电气连接，这样对防护电磁干扰和电磁感应比较有效。如电缆全程穿金属管有困难时，可在电缆进入终端和前端设备前穿金属管埋地引入，但埋地长度不得小于15米，在入户端将电缆金属外皮、钢管同防雷接地装置相连。当条件不允许时，可采用通信管道或架空方式，此时传输线缆与其它线路其沟的最小间距和与其它线路共杆架设的最小垂直间距，可参照GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》进行敷设。
从防雷角度看，套金属管埋设方式防雷效果最佳，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。
2.3 监控室设备防雷
监控室主要设备包括：监控中心电脑、视频矩阵、硬盘录像机、对讲系统以及监控室电源等。当建筑物天面部分的避雷网格尺寸不符合系统抗干扰的要求时，应在天面加装屏蔽层。使用非屏蔽电缆，入户前应穿金属管并埋入地中水平距离10米以上。监控系统设备为金属外壳时，应用最短的导线将其与等电位连接带连接。如是非金属外壳，当设备所在建筑物屏蔽未达到设备的电磁兼容性要求时，应加装金属网或其它屏蔽体对设备屏蔽，金属网应与等电位连接带进行等电位连接。
1）监控室电源系统的防雷措施
由于有70％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。
如果不能分级做电源保护，则建议在监控室安装B＋C复合型三相电源防雷器。在监控室UPS电源前安装单相串联电源避雷器，作为电源线路第三级保护。监控室设备前安装通流容量为10KA单相电源防雷插座。作为精细电源防雷保护，对电源箝位和滤波。
2）监控室控制、对讲系统的防雷措施
① 控制室视频采用16口组合式视频避雷器，以保护硬盘录像机视频输入口不被浪涌电压击坏。由光纤传送信号的摄像头等不考虑安装视频避雷器。
② 硬盘录像机RS232接口采用RS232接口避雷器，以保护硬盘录像机串口不被浪涌电压击坏。
③ 所有进入控制室的控制线路加装控制线路避雷器。
④ 有线对讲系统安装音频线路避雷器，只在对讲主机一端安装避雷器。
2.4 屏蔽防雷措施
1）埋地线路的金属线管、PE线、信息线路金属外皮应在入户端良好接地。如入户前架空或无屏蔽者，宜在进户端前20米套装金属线管屏蔽，并把屏蔽层与防雷地可靠连通。
2）监控室内，应将金属电脑桌、电脑设备、控制设备金属外壳与防雷接地装置可靠连接。
3）室外摄像头到解码器之间的外露信号线，应套不锈钢或铜金属管，并将摄像头金属屏蔽外壳及解码器金属屏蔽外壳与引下线的柱杆可靠连接。
4）屏蔽是减少电磁干扰的基本措施，宜采取以下措施：外部屏蔽措施、线路敷设于合适的路径、线路屏蔽，这些措施宜联合使用。
3 运行维护
1）避雷器安装之后，应检查所有接线是否正确安装，然后运行测试，看系统和设备是否正常工作，有无异常情况，如有，应及时检查，直至整个系统均正常运作。
2）每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下蔽部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。
3）接地网的接地电阻宜每年进行一次测量。
4）每年雷雨季节前应对运行中的避雷器进行一次检测，雷雨季节中要加强外观巡视，如检测发现异常应及时处理。
4 结束语
以上只是视频监控系统的组成及防雷电袭击的一般性研究，真正的视频监控系统防雷需要对各方面进行综合考虑，并且防雷技术也十分复杂，对各种防雷装置的性能要求也比较高，不过大家可以以上面的防雷方式作基础，在各个环节深入，就能使监控系统最大限度免受雷电袭击，有效达到防雷减灾的目的，并能确保每年雨季顺利度过。
参考文献：
[1]GB50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》.
[2]IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》.
[3]GB50057-94《建筑物防雷设计规范》.
[4]GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》.
作者简介：
丛俊男（1959-），女，1984年1月毕业于辽宁广播电视大学电子专业，现抚顺矿业集团公司运输部科协专业技术干部，工程师职称。
关键词： 视频监控系统；防雷；雷击的原因
中图分类号：TM86 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1220108－02
0 前言
为提高生产运营的安全、稳定性，我部在各主要站场、线路及道口处共装设了63处监控摄像头。其中定点摄像头38个包括27个室内监控摄像头，11个道口监控摄像头；25个360度可动控摄像头。随着雨季的到来，各视频监控系统防雷电袭击又被提上日程。为了对视频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运行，减少不必要的经济损失，我们首先应了解视频监控系统的组成以及雷击损害的原因，从而选用合适的防雷保护装置，研究和探讨信号、电源、线路的合理布放。为提高视频监控系统抗雷电袭击的能力，优化系统的整体防雷水平起到更好的保护作用。
1 视频监控系统的组成及受雷击的原因
1.1 视频监控系统
一般由三部分组成，即：前端部分、传输部分、终端部分。
1）前端部分：主要由黑白（彩色）摄像机、镜头、云台、防护罩、支架、解码器等组成。
2）传输部分：使用同轴电缆、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。
3）终端部分：主要由画面分割器、监视器、接收器、控制设备、录像存储设备等组成。
1.2 视频监控系统遭受雷击损害的主要原因
1）直击雷
① 雷电直接击中露天的摄像机上，直接损毁设备；
② 雷电直接击在线缆上，造成线缆熔断、损坏。
2）雷电侵入波
安防监控系统的电源线、信号传输线或进入监控室的其它金属线缆遭到雷击或被雷电感应时，雷电波沿这些金属导线、导体侵入设备，导致高电位差使设备损坏。
3）雷电感应
① 电磁感应：当附近区域有雷击闪络时，在雷击落实通道周围会产生强大的瞬变电磁场。处在电磁场中的监控设备和传输线路会感应出较大的电动势，以致损坏、损毁设备。
② 静电感应：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会感应出与雷云相反的束缚电荷。这种感应电荷在低压架空线路上可达100kV静电电位，信号线路上可40-60kV静电电位，一旦雷云放电后，束缚电荷迅速扩散，即引起感应雷击。
4）地电位反击
直击雷防护装置（避雷针）在引导强大的雷电流流入大地时，在它的引下线、接地体以及与它们相连接的金属导体上产生非常高的瞬时电压，对周围与它们靠得近却又没与它们连接的金属物体、设备、线路、人体之间产生巨大的电位差，这个电位差引起的电击就是地电位反击。这种反击不仅足以损坏电器和设备，也可能造成人身伤害或火灾爆炸事故。
2 视频监控系统防雷的一般性研究
2.1 直击雷防护
监控系统前端设备包括带云台摄像头、无云台摄像头等，这些设备安装在室外，比较容易受到雷击，因此要安装防直击雷系统，需在户外做独立防雷接地网。按设备的最小值要求，接地电阻：R＜4Ω。
监控系统前端设备直击雷防护措施：
1）户外监控摄像头防直击雷设施：在户外监控摄像头的杆顶安装一支避雷针。避雷针的引下线利用钢结构立柱做泄流线，并在杆底座旁与独立防雷接地网相连。取立杆高度为4～6米，避雷针长度为1.5～2米。
2）户外摄像头接地及地网：如果摄像头附近有地网，则就近引接地线至附近地网接地，如果附近没有地网，则要另外建造独立地网。
3）地网施工程序：施工前首先要充分了解施工现场的地形地貌、地质结构，然后根据方案设计和现场情况定出各处接地极的孔位和连接导体沟槽，再进行施工安装。注意避开电缆沟、管道和其它导电装置，施工前要向建设单位提出书面申请，同意动工方可进行。（设计用土壤的电阻率取250Ω·m。）
2.2 感应雷防护
1）设备前端的感应电防护
雷击电磁脉冲所产生的感应电动势通过侵入通道叠加在线路信号上产生瞬间高电压，击毁各类用电设备和微电子芯片，因此在实施防雷工程时必须将防感应雷作为重点，进行有效的防御。在设计综合防雷时，应从以上通道进行重点防护，同时做好等电位连接和共用接地系统。
2）传输线路的防护
监控系统的传输线路主要有光纤、同轴电缆及双绞线。在系统防雷时应针对不同的传输线路分别做不同的防护。
3）传输线路的布线
监控系统传输线路主要是信号线和电源线。室外摄像机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铜芯屏蔽软线，架设（或敷设）在前端与终端之间。
传输部分的线路建议采用带屏蔽层的线缆或线缆穿钢管埋地敷设，保持钢管的电气连接，这样对防护电磁干扰和电磁感应比较有效。如电缆全程穿金属管有困难时，可在电缆进入终端和前端设备前穿金属管埋地引入，但埋地长度不得小于15米，在入户端将电缆金属外皮、钢管同防雷接地装置相连。当条件不允许时，可采用通信管道或架空方式，此时传输线缆与其它线路其沟的最小间距和与其它线路共杆架设的最小垂直间距，可参照GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》进行敷设。
从防雷角度看，套金属管埋设方式防雷效果最佳，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。
2.3 监控室设备防雷
监控室主要设备包括：监控中心电脑、视频矩阵、硬盘录像机、对讲系统以及监控室电源等。当建筑物天面部分的避雷网格尺寸不符合系统抗干扰的要求时，应在天面加装屏蔽层。使用非屏蔽电缆，入户前应穿金属管并埋入地中水平距离10米以上。监控系统设备为金属外壳时，应用最短的导线将其与等电位连接带连接。如是非金属外壳，当设备所在建筑物屏蔽未达到设备的电磁兼容性要求时，应加装金属网或其它屏蔽体对设备屏蔽，金属网应与等电位连接带进行等电位连接。
1）监控室电源系统的防雷措施
由于有70％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。
如果不能分级做电源保护，则建议在监控室安装B＋C复合型三相电源防雷器。在监控室UPS电源前安装单相串联电源避雷器，作为电源线路第三级保护。监控室设备前安装通流容量为10KA单相电源防雷插座。作为精细电源防雷保护，对电源箝位和滤波。
2）监控室控制、对讲系统的防雷措施
① 控制室视频采用16口组合式视频避雷器，以保护硬盘录像机视频输入口不被浪涌电压击坏。由光纤传送信号的摄像头等不考虑安装视频避雷器。
② 硬盘录像机RS232接口采用RS232接口避雷器，以保护硬盘录像机串口不被浪涌电压击坏。
③ 所有进入控制室的控制线路加装控制线路避雷器。
④ 有线对讲系统安装音频线路避雷器，只在对讲主机一端安装避雷器。
2.4 屏蔽防雷措施
1）埋地线路的金属线管、PE线、信息线路金属外皮应在入户端良好接地。如入户前架空或无屏蔽者，宜在进户端前20米套装金属线管屏蔽，并把屏蔽层与防雷地可靠连通。
2）监控室内，应将金属电脑桌、电脑设备、控制设备金属外壳与防雷接地装置可靠连接。
3）室外摄像头到解码器之间的外露信号线，应套不锈钢或铜金属管，并将摄像头金属屏蔽外壳及解码器金属屏蔽外壳与引下线的柱杆可靠连接。
4）屏蔽是减少电磁干扰的基本措施，宜采取以下措施：外部屏蔽措施、线路敷设于合适的路径、线路屏蔽，这些措施宜联合使用。
3 运行维护
1）避雷器安装之后，应检查所有接线是否正确安装，然后运行测试，看系统和设备是否正常工作，有无异常情况，如有，应及时检查，直至整个系统均正常运作。
2）每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下蔽部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。
3）接地网的接地电阻宜每年进行一次测量。
4）每年雷雨季节前应对运行中的避雷器进行一次检测，雷雨季节中要加强外观巡视，如检测发现异常应及时处理。
4 结束语
以上只是视频监控系统的组成及防雷电袭击的一般性研究，真正的视频监控系统防雷需要对各方面进行综合考虑，并且防雷技术也十分复杂，对各种防雷装置的性能要求也比较高，不过大家可以以上面的防雷方式作基础，在各个环节深入，就能使监控系统最大限度免受雷电袭击，有效达到防雷减灾的目的，并能确保每年雨季顺利度过。
参考文献：
[1]GB50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》.
[2]IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》.
[3]GB50057-94《建筑物防雷设计规范》.
[4]GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》.
作者简介：
丛俊男（1959-），女，1984年1月毕业于辽宁广播电视大学电子专业，现抚顺矿业集团公司运输部科协专业技术干部，工程师职称。