雷電對視頻監控系統的

危害分析及防護研究應用

摘要：雷電給生產生活帶來了極大的危害。本文從視頻監控系統的角度出發，闡述了雷電對視頻監控系統的主要危害及防護措施、防護產品等。關鍵詞：雷電；視頻監控系統；防雷前言雷電的危害眾所周知，輕者使設備出現“條紋”、“雪花點”等干擾，重者使設備損壞、系統癱瘓，更有甚者發生人員傷亡事故。雷電之所以可怕是由于其本質特性決定：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，形成波浪并發出聲音，即我們平時所說的“打雷”。雷電傷人事件更是頻繁發生：2009年8月27日重慶市響雷11413次，創當年雷電最密集紀錄；2004年6月26日,浙江臨海市發生強雷暴天氣,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害導致死亡102人。雷電不僅威脅人身安全，對電器設備威脅同樣存在。由于監控系統中使用的設備內部結構高度集成化，對電磁干擾敏感抗干擾能力弱。而且系統分布廣，布線復雜，使監控系統設備遭受雷擊的可能性大大增加。雷電對視頻監控系統的危害分析

視頻監控系統由：前端設備（攝像機、視頻發射器、視頻服務器等）、傳輸線路（同軸線纜、雙絞線、光纖等）、后端顯示設備（監視器、畫面分割器、矩陣等）構成。由于設備安裝位置的不同，其受到雷電傷害的方式也不經相同。雷電對視頻監控系統的危害分析1、對前端設備危害雷電直接擊中露天的攝像機，造成設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重，但出現機率比較小。雷電對視頻監控系統的危害分析2、對傳輸線路危害感應雷又稱二次雷，它分為電磁感應和靜電感應。當附近區域有雷擊閃落時，在雷擊閃落通道周圍會產生強大的瞬變電磁場。處在電磁場中的監控設備和傳輸線路會感應出較大的電動勢，這種現象叫電磁感應。在雷云中的電荷積聚時，附近的導體也會感應上相反的電荷，當雷擊放電時，雷云中的電荷迅速釋放，而導體中原來被雷云電場束縛住的靜電也會沿導體流動尋找釋放通道，就在電路中形成電脈沖，這種現象叫靜電感應。研究表明：靜電感應方式引起的浪涌數倍于電磁感應引起的浪涌。感應雷造成的設備損壞沒有直擊雷造成的破壞大，但出現的機率十分高，約占現代雷擊事故的80%以上。感應雷可以通過電力電纜、視頻線、網絡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雷造成的危害十分突出。雷電對視頻監控系統的危害分析3、對后端設備危害監控系統的電源線、信號線或進入監控室的其它金屬線纜遭到雷擊或被雷電感應時，雷電波沿這些金屬導線/導體侵入設備，導致高電位差使設備損壞。這種方式我們稱為傳導雷，最易對后端設備造成危害。視頻監控系統的基本防雷技術對于視頻監控系統而言，其防雷技術同樣分以下三步：1、前端設備的防雷前端設備有室外和室內兩種分布方式，室內分布的一般不會受到直擊雷擊，但需考慮雷電過壓對設備的侵害，而室外的設備則需考慮直擊雷擊。前端設備如攝像頭等應置于避雷針有效保護范圍之內。對于已經處于其它避雷針或高層建筑原有避雷系統保護范圍之內的前端設備，一般可以不再另行考慮直擊雷防護；對于未處于任何接避雷系統保護范圍之內的前端設備，則均應考慮直擊雷防護問題。視頻監控系統的基本防雷技術2、傳輸線路的防雷監控系統多半以上的雷害事故都是因為與系統相連的線路上感應的雷電侵入波過電壓造成的。因此，做好與系統相連的線路防護是整體防雷中不容忽視的一環。視頻監控系統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，同時注意，金屬管兩端務必做有效接地。攝像機的電源一般使用AC24V或DC12V，是由直流變壓器供電的，單相電源避雷器應串聯或并聯在直流變壓器前端，如直流電源傳輸距離大于15米，則攝像機端還應串接低壓直流避雷器。視頻監控系統的基本防雷技術3、終端設備的防雷監控室防雷是監控系統防雷的核心，應從直擊雷防護、雷電侵入波、等電位連接、電涌保護多方面進行。監控室主要設備包括監控中心電腦、視頻矩陣、硬盤錄像機、對講系統以及監控室電源等。監控系統設備機房位置應選擇在雷電保護區最高級區和避免設在建筑物的頂三層內。當建筑物天面部分的避雷網格尺寸不符合系統抗干擾的要求時，應在天面加裝屏蔽層。使用非屏蔽電纜，入戶前應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區交界處要做等電位連接和接地。監控系統設備為金屬外殼時，應用最短的導線將其與等電位連接帶連接。如是非金屬外殼，當設備所在建筑物屏蔽未達到設備的電磁兼容性要求時，應加裝金屬網或其它屏蔽體對設備屏蔽，金屬網應與等電位連接帶進行等電位連接。計算機、通信、監控機房的設備應與建筑物外墻保持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生較強的電磁場而損壞微電子設備。視頻監控系統的基本防雷技術（1）監控室電源系統的防雷由于有70%雷擊高電位是從電源線侵入的，為保證設備安全，一般電源上應設置三級避雷保護。在監控室所在建筑物總配電處安裝三相電涌保護器，通流容量為80KA(波形8/20μs)，作為電源第一級保護。在監控室分電箱處安裝三相模塊式電源電涌保護器，最大通流容量40KA，作為第二級保護。在監控室UPS電源或監控設備前安裝單相串聯避雷器，串聯安裝，作為電源線路第三級保護。監控室設備前安裝通流容量為10KA單相防雷插座，作為精細電源防雷保護，對電源箝位和濾波。如果不能分級做電源電涌保護，則建議在監控室安裝B+C復合型三相電源防雷器。在監控室UPS電源前安裝單相串聯電源避雷器，作為電源線路第三級保護。監控室設備前安裝通流容量為10KA單相電源防雷插座。作為精細電源防雷保護，對電源箝位和濾波。視頻監控系統的基本防雷技術（2）監控室控制系統的防雷控制室視頻采用16口組合式視頻避雷器，以保護硬盤錄像機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RS232接口采用RS232接口避雷器，以保護硬盤錄像機串口不被浪涌電壓擊壞。所有進入控制室的控制線路加裝控制線路避雷器。各個防雷產品的防護效果

隨著人們對雷擊的不斷研究、重視，防雷產品也不斷的更新。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，也是目前世界上公認的最成熟的防直擊雷裝置。避雷帶、避雷網、避雷線是避雷針的變形，其接閃原理是一致的。避雷針在強電場作用下產生尖端放電，形成向上先導放電，兩者會合形成雷電通路，隨之瀉入大地，達到避雷效果。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體傳向地面，避免保護對象直接遭受雷擊。由于傳統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備的罪魁禍首。各個防雷產品的防護效果

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

3、浪涌保護器浪涌保護器是對電源的保護，其作用主要是用來限制瞬態過電壓及泄放相應的瞬態過電流，它并聯于電路中，一側接于相線上，一側接地，當電壓正常的時候它是高阻狀態；當浪涌過電壓來的時候，它成短路狀態，從而與大地短接，泄放過電流，從而保護用電設備。浪涌保護器主要保護監控電源這一塊，防止電壓的大范圍波動，效果也很明顯。各個防雷產品的防護效果

4、防雷攝像機內置了防雷設備的監控攝像機是把防雷技術融入到監控設備內，形成一體機防雷產品。在理念上與常規防雷釋放能量不同，他們采用的是消耗能量。當感應到有雷電且超過安全電壓時，通過線路損耗來削弱電壓。當然在供電方面有一定的局限性，由于該防雷系統遇強電流有“跳閘”的現象，在集中供電的情況會有一定影響。這類攝像機價格昂貴，且生產廠家較少。應用前景

在監控系統中，特別是雷區（如大冶鐵礦山多、海拔高）的監控系統，應用有效接地、前端設備加三合一防雷器、電源安裝浪涌保護器等措施后雷電對整個系統造成的危害明顯減輕。起到了防雷保護作用，保障了系統的穩定運行，為