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视频安防监控系统防雷设计
2018-12-5 17:19:22

一、视频安防监控系统防雷

 

1. 视频安防监控系统的组成

1)前端部分:主要是由摄像机、镜头、云台、防护罩、支架、解码器等组成;

 

2)传输部分:使用电缆、电线采取架空、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、控制设备、录像存储设备等组成。

 

2. 视频安防监控系统遭受雷击损害的主要原因

 

1)直击雷:雷电直接击在露天的摄像机上造成设备损坏或雷电直接击在架空线缆上造成线缆损毁。这种雷击方式造成的损坏最严重,但出现几率比较小。

 

2)感应雷:又称二次雷,它分为电磁感应和静电感应。当附近区域有雷击闪落时,在雷击落实通道周围会产生强大的顺变电磁场。处在电磁场的监控设备和传输线路会感应出较大的电动势,这种现象叫做电磁感应;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会感应出与雷云相反的电荷,这种现象叫做静电感应。感应雷造成的设备损坏没有直击雷造成的破坏大,但出现的几率比较高,约占现代雷击事故的80%以上。

 

3)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他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。


 安防监控系统


二、监控立杆防雷接地设计

1. 众所周知,雷电具有极大的破坏性,其电压高达数百万伏,瞬间电流可高达数十万安培。雷击所造成的破坏性后果体现于下列三种层次:

 

1)设备损坏,人员伤亡;

 

2)设备或元器件寿命降低;

 

3)传输或存储的信号、数据(模拟或数字)收到干扰或丢失,甚至使电子设备产生误动作而瘫痪整个系统。

 

对于监控点来说遭到直击雷破坏的可能性很小。随着现代电子技术的不断发展,大量精密电子设备的使用和联网,破坏大量电子设备的罪魁祸首主要是感应雷击、过电压、操作过电压一级雷电波入侵过电压,每年各种通讯控制系统或网络因雷击而受破坏的事屡见不鲜,其中安防监控系统因受到雷击引起设别损坏,自动化监控失灵的事件也常有发生。前端摄像机设计均为室外安装方式,对于雷雨多发地区必须设计安装防雷系统。

 

2. 室外摄像机大多数选择金属或水泥杆安装,在这里简要介绍金属立杆的选择要求:

1)监控杆为圆锥钢杆,其中双臂监控杆立杆高10米,臂长1.5米,壁厚4mm;单臂杆高12m,臂长1.5m,壁厚4mm。监控杆上口直径80mm,下口直径200mm。监控立杆的支臂为碳钢管,直径60mm,壁厚3mm

 

2)摄像机立杆表面热镀锌后用专用设备对其表面进行抛光处理,采用活碳酸漆,再静电喷塑对其表面进行处理。镀锌层厚度≥85μm,塑层厚度≥85μm,抗风能力≥45m/s,表面层保用5年,摄像机立杆保用20年,紧固件螺钉及螺母为不锈钢;

 

3)摄像机立杆颜色为乳白色;

 

4)室外机箱结构为露天防水箱设计。机箱高度为300mm,宽度为200mm,厚度为150mm。箱体防护等级达到IP54防护等级。需要有机箱基础,整体美观,表面喷涂明显的警示标志,机箱离地面高度不小于300mm

 

3. 前端摄像机主要分为两类:

1)每个摄像机均安装在比较高的立杆之上,所以设备的直击雷防护必不可少。

 

做法:在每个立杆顶端均加装避雷针一根,根据滚球计算,避雷针的有效保护范围在三十度夹角范围内,所以避雷针的高度,必须按照设备的安装位置计算。

 

2)前端设备感应雷(包括过电压)的防护

 

为保证前端设备的长时间正常工作,应为各种信号安装匹配的浪涌保护器,并做标准的接地。

 

4. 前端设备的接地

防雷器的接地非常重要,如果接地没有做好,防雷器起不了保护自己的作用,所以一个良好的接地是相当重要的.要求接地电阻应做到4欧姆以下。

 

前端设备接地具体措施:

 

摄像机均安装在立杆上,如现场土壤情况较好(石沙等不导电物质较少)的情况下,可以利用立杆直接接地,地坑尺寸在2000×1000×600mm,底部细土或潮湿的土壤比例达到85%,其内填筑细土,再垂直埋入一根1500mm×12mm的钢筋,浇注混凝土,到达地表时,嵌入固定螺栓(按照立杆基座尺寸固定),其中一根螺栓可与钢筋焊接,作为接地极使用。等混凝土完全稳定后,在其周围回填细土并保证一定的潮湿。最后把摄像机与防雷器的地线直接焊接在立杆上的接地极上即可。做好防锈处理,及标示铭牌。

 

如现场土壤情况恶劣(石沙等不导电物质较多).则要使用增加接地体接触面积的材料了。利用降阻剂、扁钢与角钢等具体措施:

 

前期操作如上,在浇混凝土基座前,应沿坑壁敷设厚度为150mm的化学降阻剂,其中嵌入一根1500×40×40×3mm的角钢,(铁)用40×3的扁钢沿立杆拉下,防雷器和摄像机的地线与扁钢妥善焊接,扁钢再与地下的角钢(铁)焊接好.地阻测试根据国标小于4欧姆即可。

 

三、外部防雷装置和内部防雷装置

内部放了装置的作用是减少建筑物内的雷电流和所产生的电磁效应以及防止放映、接触电压、跨步电压等二次雷害。

 

防雷工程是一种系统工程,建筑物防雷设计六项重要因素,目的是提醒人们要完整地、全面地考虑建筑物防雷设计:

 

1、接闪功能:指实现接闪功能所应具备的条件,包括接闪器的形式(避雷针、避雷带和避雷网)、耐流耐压能力、连续接闪效果、造价以及接闪器与建筑物的美学统一性等。

 

2、分流影响:指引下线对分流效果的影响。引下线的粗细和数量直接影响分流效果,引下线多,每根引下线通过的雷电流就小,其感应范围就小。引下线相互之间的距离不应小于规范中的规定。当建筑物很高,引下线很长时,应在建筑物的中间部位增加均压环,以减小引下线的电感电压降。这不仅可以分流,而且还可以降低反击电压。

 

3、均衡电位:指使建筑物内的各个部位都形成一个相等的电位,即等电位。若建筑物内的结构钢筋与各种金属设置及金属管线都能连接成统一的导电体,建筑物内当然就不会产生不同的电位,这样就可保证建筑物内不会产生反击和危及人身安全的接触电压或跨步电压,对防止雷电电磁脉冲干扰微电子设备也有很大的好处。钢筋混凝土结构的建筑物最具备实现等电位的条件,因为其内部结构钢筋的大部分都是自然而然地焊接或绑扎在一起的。为满足防雷装置的要求,应有目的地把接闪装置与梁、板、柱和基础可靠地焊接、绑扎或搭接在一起,同时再把各种金属设备和金属管线与之焊接或卡接在一起,这就使整个建筑物成为良好的等电位体。

 

4、屏蔽作用:屏蔽的主要目的是使建筑物内的通信设备、电子计算机、精密仪器以及自动控制系统免遭雷电电磁脉冲的危害。建筑物内的这些设施,不仅在防雷装置接闪时会受到电磁干扰,而且由于它们本身灵敏性高且耐压水平低,有时附近打雷或接闪时,也会受到雷电波的电磁辐射的影响,甚至在其他建筑物接闪时,还会受到从该处传来的电磁波的影响。因此,我们应尽量利用钢筋混凝土结构内的钢筋,即建筑物内地板、顶板、墙面、及梁、柱内的钢筋,使其构成一个六面体的网笼,即笼式避雷网,从而实现屏蔽。由于结构构造的不同,墙内和楼板内的钢筋有疏有密,钢筋密度不够时,设计人应按各种设备的不同需要增加网格的密度。良好的屏蔽不仅使等电位和分流这两个问题迎刃而解,而且对防御雷电电磁脉冲也是最有效的措施。此外,建筑物的整体屏蔽还能防球雷、侧击和绕击雷的袭击。

 

5、接地效果:指接地效果的好坏。良好的接地效果也是防雷成功的重要保证之一。每个建筑物都要考虑哪种接地方式的效果最好和最经济。笔者认为,当钢筋混凝土结构的建筑物符合规范条件时,应利用基础内的钢筋作为接地装置。当达不到规范中规定的条件或基础包在防水卷材层内时,可做周圈式接地装置,但应将周圈式接地装置预先埋在基础槽的最外边(不必离开建筑物3m以外)。接地体靠近基础内的钢筋有利于均衡电位,同时还可节省为挖深沟所花费的人力和物力。在基础完工后再挖深沟则易影响基础的稳定性。

 

对木结构和砖混结构建筑物,必须做独立引下线并采用独立接地方式。当土壤电阻率大,使用接地极较多时,也可做周围式接地装置。因为周圈式接地装置的冲击阻抗小于独立接地装置的冲击阻抗,而且有利于改善建筑物内的地电位分布,减小跨步电压。采用独立式接地方式时,以钻孔深埋接地极(约4~12m)的效果为最好,深孔接地极容易达到地下水位,且能减少接地极的用钢量。

 

6、合理布线:指如何布线才能获得最好的综合效果。现代化的建筑物都离不开照明、动力、电话、电视和计算机等设备的管线,在防雷设计中,必须考虑防雷系统与这些管线的关系。为了保证在防雷装置接闪时这些管线不受影响,

 

首先,应该将这些电线穿于金属管内,以实现可靠的屏蔽;

 

其次,应该把这些线路的主干线的垂直部分设置在高层建筑物的中心部位,且避免靠近用作引下线的柱筋,以尽量缩小被感应的范围。在管线较长或桥架等设施较长的路线上,还需要两端接地;

 

第三,应该注意电源线、天线和屋顶高处的彩灯及航空障碍灯等线路的引入做法,防止雷电波侵入。

 

四、安装防雷设备常见的问题

 

1.接地电阻太大或无接地。

《视频安防监控系统工程设计规范》和《建筑物信息系统防雷技术规范》中没有明确的规定安防监控系统防雷的接地阻值。一般按照计算机房阻值和信息系统接地阻值去做设计安防监控系统的接地阻值:独立接地不大于4欧姆,联合接地电阻不大于1欧姆。具体上说更具不同的地质情况可以适当的增加安防监控系统的接地电阻例如:森林防火单位,摄像机要求必需安装到山脊上,地址情况是青石,200米范围内无河流沟渠,无可以进行挖掘的大型碎石、土壤地带。这个时候对于这个特定地方的安防监控系统接地如果要求做到不大于4欧姆,成本是安防监控系统本身的十倍甚至是几十倍那么就选择适当的增大接地电阻,使用大通流量的线缆作为连接地线。

 

2.无直击雷防护措施

这种情况比较常见的是枪机摄像机,有人认为已将安装了三合一信号避雷器,接地也做好了,应该没有问题了,可是却不知道避雷器是防雷传导雷、感应雷的工具,对于直击雷没有任何的作用。

 

雷电对电子信息系统的损毁一般有几种手段:

1)机械效应,例如雷击大树,有时候会把大树的支杆击断,主要靠得是雷击的机械效应。

 

2)热效应,雷击点的瞬间温度可以达到3000度以上,使金属瞬间鎔化。

 

3)电磁效应,这是一个无形的杀手,它功过电磁感应产生瞬间强电流烧坏设备。

 

直击雷防护只要使靠避雷针这个设备,改变了雷电的运行方向,使雷电不大可能直接击中监控器。还有一种情况使使用曲杆球机的竟然安装避雷针,这种情况的金属杆本身已将将球机保护起来,没有必要在增加成本,安装避雷针。

 

3.信号避雷器距离要被保护的设备太远。

如果避雷器安装的距离离设备太远,没有办法消除避雷器后到设备前端这段通信线路和电源线路上感应生出的雷电流。所以建议信号避雷器应该直接安装到监控设备的前端,特别是哪些将信号电源线路走明显的地方。


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