监控系统雷电灾害防御技术应用研究黄嘉稳--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

监控系统雷电灾害防御技术应用研究黄嘉稳

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：黄嘉稳

[导读] 摘要：监控系统设备经常会受到雷电灾害的袭击，这不仅造成了经济的损失，也会产生巨大的安全隐患，只有监控系统的稳定运行才能更好地保护我们家园的安宁。

        中山市气象公共安全技术支持中心 528400
        摘要：监控系统设备经常会受到雷电灾害的袭击，这不仅造成了经济的损失，也会产生巨大的安全隐患，只有监控系统的稳定运行才能更好地保护我们家园的安宁。本文主要阐述了监控系统的结构及工作原理，并结合我国近些年发生的雷电击对监控系统设备损害的案例，总结出雷电击对监控系统设备损坏方式的原因分析，并提出了监控系统设备防雷技术新要求。
        关键词：监控系统；雷电灾害；防御技术；应用
        引言：当今时代，随着电子科技的高速发展，安防技术也得到迅猛发展，监控系统作为安防工作的一项重要手段被广泛使用。然而，以微电子技术为基础的监控系统因其集成度高、耐过电压、过电流和抗雷电电磁脉冲能力差等原因，极易遭受雷电的危害，尤其是户外监控设备更是容易遭受雷击，引发一系列安全问题。近年来监控系统设备的雷电防御工作引起了有关部门的高度重视，但雷电灾害防御是一门综合性的边缘学科，因雷击产生的强大雷电流，暂态高电位以及伴随雷电产生的雷电电磁脉冲，都会对监控设施造成严重的安全威胁。所以，监控系统设备的雷电防御工作是一项重要而又复杂的技术难题。本文通过对监控系统设备的结构与工作原理分析，并对一些雷击造成监控系统设备损毁事件的研究分析，开展了对监控系统雷电灾害防御技术研究，希望对以后监控系统防雷安装工程能够起到一定的指导作用。
        1、监控系统构成与工作原理
        1.1 监控系统的构成
        一套完整的监控系统是由终端系统、传输系统、前端系统构成的。终端系统是由操作键盘、显示器、视频切换器、监视器柜、控制台等组成的；传统传输系统是由电缆或光缆进行信号传输，现在传输系统涵盖了有线 / 无线信号调制解调设备；前端系统是由前端摄像机组成，以及与摄像机配套设备如防护罩、云台、解码驱动器、防雷防护罩等，随着科技的发展前端摄像机种类也在增多如高速球、夜视摄像机、云台摄像枪等。
        1.2 监控系统的工作原理
        监控系统电源是通过电源控制单元集中供电，前端摄像装置将收集到的视频图像信号，通过光缆、电缆及有线/无线信号调制解调设备传输到终端设备，达到对外部摄像设备覆盖范围的实时监控。
        2、监控系统遭雷击损坏的几种主要途径分析
        2.1直击雷
        直击雷是指雷电直接击在户外监控设备或与户外监控设备相连的金属杆塔、金属装置上，造成户外监控设备、传输线路和终端设备烧毁或损坏。或是雷电击在户外监控设备附近的金属设施上，因雷电闪络(雷电反击)造成监控系统设备、线路烧毁损坏，直击雷方式造成的破坏最严重，但出现的概率并不是最高的。直击雷损毁监控系统示意图，如图 1 所示。

        图 1 监控系统直击雷损毁示意图
        2.2 闪电感应
        闪电感应有两类：一个是闪电静电感应，另一类是闪电电磁感应。在雷云放电时，户外监控设备感应到和雷同符号相反的电荷，先导通道中的电荷立刻中和，户外设备如果没有做好接地工作，则其感应的电荷将无法释放到地下，此时会产生很高的电位，进而造成闪电静电感应损害监控设备的现象。如果雷电击在支撑户外监控设备的金属杆上时，雷电流会迅速变化，将在金属支撑杆周围产生强电磁场，使得户外监控设备、电线、信号线闭合回路上感应出极高的电势，进而发生闪电电磁感应破坏监控系统的情况，闪电感应出现概率较高，但没有直接雷击破坏性强。
        2.3 闪电电涌侵入
        监控系统中，传输设备通常是架设在空中的如电源线、视频信号传输线，当雷电击在线路上时，强大的电流会沿着这些线路入侵到监控系统的各个组成部分，造成监控设备损坏情况的发生，这就是闪电电涌侵入造成监控设备损坏的现象，此类情况容易造成线缆断裂。
        2. 4 雷击电磁脉冲
        雷击地面建(构)筑物或金属设施(如金属接闪杆)时，会在雷击点附近产生很强的电磁脉冲场。闪电产生的雷电电磁脉冲干扰通常是通过各种导线、金属体以阻性、感性及容性等方式耦合至监控电子设备的输入端，然后再进入监控设备，影响甚至损坏监控设备。雷击电磁脉冲包括闪电电涌和辐射电磁场，监控设备耐辐射电磁能力较弱。据试验表明:当监控设备处雷电电磁强度达到 2. 4GS 时，监控设备就会出现损毁现象。雷击电磁脉冲造成监控设备损毁现象往往容易被忽视。
        2. 5 地电位反击
        雷电击在户外监控设备附近的金属设施上时，强大的雷电流泻放入地时，在其防雷引下线、接地体以及与它们相连接金属导体上产生非常高的瞬时电压，会与附近没有进行等电位连接的监控设备之间产生巨大的电位差。这个电位差足以造成监控系统设备损毁。这种反击不仅会损坏监控设备，也可能造成人身伤害或火灾爆炸事故。
        2.6监控系统设备防雷技术要求
        在上文我们叙述了监控设备遭受雷击情况的分析，这要求我们在开展监控系统防雷设计、安装时，应考虑到户外监控设备会长期甚至永久处在雷击或雷电电磁场的环境。我们应根据现场情况，科学合理地设计、安装防雷设施，在安装时做到经济合理、安全耐用、技术可靠，下面我们介绍几种防雷安全技术措施。第一是针对直接雷击情况，可在户外监控设施上安装防雷电保护罩，雷电保护罩可通过金属支撑杆直接接地，为防止电磁感应的发生，沿杆引上监控设备的电源线和信号线应穿线金属管屏蔽；第二是做好监控设备线缆屏蔽及接地工作，对监控系统中的线路穿金属管屏蔽埋入地下，金属管一端连接配电箱另一端与监控设备防雷保护罩相连；第三是做好监控系统供电系统防雷措施，供电系统应安装适配的电涌保护器，多级 SPD 之间应考虑好能量配合问题，在室外的配电线路应直埋入地，在市电直供地区要注意供电稳定情况，杜绝电压不稳状况的发生。
        3、结论
        防雷安全是监控系统设备正常、稳定运行的重要保障，通过不断开展对监控系统设备雷击灾害事件的调查、鉴定与分析，不断总结经验，科学合理采取雷电灾害防御措施，才能真正提高监控系统设备的防雷安全水平，保证监控系统设备的正常运行。
        参考文献
        [1]GB50057－2010建筑物防雷设计规范［S］．北京:中国计划出版社，2010:8－9．
        [2]肖稳安.雷电和防护及防雷工程管理[M].北京:气象出版社,2016.