你了解監(jiān)控桿防雷系統(tǒng)設(shè)計嗎？
目前安防行業(yè)流傳最多的“專業(yè)防雷廠家”設(shè)計是這樣描述的：“前端設(shè)備，如攝像頭應(yīng)置于接閃器（避雷針或其它接閃導(dǎo)體）有效保護范圍之內(nèi)。從防直擊雷的立桿避雷針，到防感應(yīng)雷的“接地泄放雷電流”，但是這樣的操作對安防工程的安全構(gòu)成了重大威脅，等于安裝了“定時炸彈”。那么我們該如何建立一套完善的監(jiān)控電線桿防雷系統(tǒng)呢？
一、監(jiān)控桿防雷系統(tǒng)
1.監(jiān)控桿防雷系統(tǒng)
(1)前端部分:主要由攝像頭、鏡頭、云臺、防護罩、支架、解碼器等組成。
(2)傳輸部分:利用電纜、電線通過架空、地下或沿墻敷設(shè)的方式傳輸視頻、音頻或控制信號；
(3)終端部分:主要由畫面分割器、監(jiān)視器、控制裝置、視頻存儲裝置等組成。
2.視頻監(jiān)控遭雷擊損壞的主要原因
(1)直接雷擊:雷電直接擊中室外攝像機，造成設(shè)備損壞或雷電直接擊中架空電纜，造成電纜損壞。這次雷擊造成的破壞最為嚴(yán)重，但發(fā)生概率相對較小。
(2)感應(yīng)雷:又稱二次閃電，它分為電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)。當(dāng)附近地區(qū)發(fā)生雷擊時，雷擊通道周圍會產(chǎn)生強大的瞬態(tài)電磁場。電磁場中的監(jiān)測設(shè)備和輸電線路會感應(yīng)出較大的電動勢，稱為電磁感應(yīng)。當(dāng)帶電的雷云出現(xiàn)時，雷云下的建筑物和輸電線路會感應(yīng)出與雷云相反的電荷。這種現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng)。感應(yīng)雷造成的設(shè)備損壞沒有直擊雷大，但發(fā)生概率相對較高，占現(xiàn)代雷電事故的80%以上。
(3)雷電波及:當(dāng)進入監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控室的電源線、信號傳輸線或其他金屬電纜被雷電擊中或被雷電感應(yīng)時，雷電波沿著這些金屬導(dǎo)線/導(dǎo)體侵入設(shè)備，造成高電位差，設(shè)備損壞。
二、監(jiān)控立桿防雷接地設(shè)計
1.眾所周知，閃電的破壞力極強，其電壓高達數(shù)百萬伏特，瞬間電流高達數(shù)十萬安培。雷擊造成的破壞性后果體現(xiàn)在以下三個層面:
(1)設(shè)備損壞和人員傷亡；
(2)設(shè)備或部件使用壽命降低；
(3)傳輸或存儲的信號和數(shù)據(jù)(模擬或數(shù)字)受到干擾或丟失，導(dǎo)致電子設(shè)備故障，使整個系統(tǒng)癱瘓。
對于監(jiān)測點來說，被直擊雷破壞的可能性很小。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷發(fā)展，大量精密電子設(shè)備的使用和聯(lián)網(wǎng)，破壞大量電子設(shè)備的罪魁禍?zhǔn)资歉袘?yīng)雷擊、過電壓、操作過電壓和雷電波侵入過電壓。每年，各種通信控制系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)因雷擊受損的情況并不少見，其中安全監(jiān)控系統(tǒng)因雷擊受損，自動監(jiān)控失效的情況時有發(fā)生。前端攝像頭設(shè)計安裝在室外，雷電防護系統(tǒng)必須設(shè)計安裝在雷雨多發(fā)區(qū)域。
2.大多數(shù)室外攝像機安裝有金屬或水泥桿。這里簡單介紹一下金屬電桿的選擇要求:
(1)監(jiān)測桿為錐形鋼桿，其中雙臂監(jiān)測桿立桿高10m，臂長1.5m，壁厚4mm；單臂高12米，長1.5米，厚4毫米。監(jiān)測桿上直徑80毫米，下直徑200毫米。監(jiān)控螺柱的臂為直徑60毫米、壁厚3毫米的碳鋼管；
(2)熱鍍鋅后，用專用設(shè)備對攝像頭螺柱表面進行拋光，表面用活性碳酸漆和靜電噴涂處理。鍍鋅層厚度≥85μm，塑料層厚度≥85μm，抗風(fēng)能力≥45m/s，面層質(zhì)保5年，攝像頭螺柱質(zhì)保20年，緊固件螺絲螺母采用不銹鋼材質(zhì)；
(3)室外機柜結(jié)構(gòu)設(shè)計為室外防水箱。機箱高300毫米，寬200毫米，厚150毫米。箱體防護等級達到IP54防護等級。需要有底盤基礎(chǔ)，整體美觀，表面噴涂明顯的警示標(biāo)志，底盤離地高度不小于300mm。
3. 前端攝像機主要分為兩類：
（1）每個攝像機均安裝在比較高的立桿之上，所以設(shè)備的直擊雷防護必不可少。
做法：在每個立桿頂端均加裝避雷針一根，根據(jù)滾球計算，避雷針的有效保護范圍在三十度夾角范圍內(nèi)，所以避雷針的高度，必須按照設(shè)備的安裝位置計算。
（2）前端設(shè)備感應(yīng)雷（包括過電壓）的防護
為保證前端設(shè)備的長時間正常工作，應(yīng)為各種信號安裝匹配的浪涌保護器，并做標(biāo)準(zhǔn)的接地。
4. 前端設(shè)備的接地
防雷器的接地非常重要,如果接地沒有做好,防雷器起不了保護自己的作用,所以一個良好的接地是相當(dāng)重要的.要求接地電阻應(yīng)做到4歐姆以下。
前端設(shè)備接地的具體措施:
攝像機都安裝在垂直桿上。如果現(xiàn)場土壤條件較好(石砂等不導(dǎo)電物質(zhì)較少)，可采用立桿直接接地。坑大小為2000×1000×600mm，底部細(xì)土或濕土比例達到85%。用細(xì)土填實，然后垂直預(yù)埋1500mm×12mm的鋼筋，澆筑混凝土，達到表面后預(yù)埋固定?；炷镣耆€(wěn)定后，回填周圍細(xì)土，并保證一定的濕度。最后，攝像機和避雷器的接地線可以直接焊接在垂直桿的接地電極上。做好防銹處理，并做好銘牌標(biāo)記。
如果現(xiàn)場土壤條件不好(有很多石砂等不導(dǎo)電物質(zhì))，就要用增加接地體接觸面積的材料。使用減阻劑、扁鋼和角鋼等。具體措施:
前期在澆筑混凝土基礎(chǔ)前，沿坑壁鋪設(shè)厚150mm的耐化學(xué)性還原劑，其中預(yù)埋1500×40×40×3mm的角鋼，用40×3扁鋼沿立桿下拉(鐵)，避雷器和攝像機的地線與扁鋼適當(dāng)焊接，再將扁鋼與地下角鋼(鐵)焊接。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，接地電阻測試小于4歐姆。
三、外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置
內(nèi)部放電裝置的作用是降低建筑物內(nèi)的雷電流和電磁效應(yīng)，防止投射、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害。
防雷工程是一項系統(tǒng)工程，建筑防雷設(shè)計有六個重要因素。旨在提醒人們?nèi)?、綜合地考慮建筑防雷設(shè)計:
1.閃存連接功能:
實現(xiàn)防雷連接功能的必要條件，包括接閃器(避雷針、避雷帶、防雷網(wǎng))的形式、耐電流耐壓能力、持續(xù)防雷連接效果、成本和接閃器與建筑物的美觀統(tǒng)一性等。
2、分流影響：
引下線對導(dǎo)流效果的影響。引下線的厚度和數(shù)量直接影響分流效果。如果引下線越多，通過每根引下線的雷電流就會越小，其感應(yīng)范圍也會越小。引下線之間的距離不應(yīng)小于規(guī)范中規(guī)定的距離。當(dāng)建筑物很高，引下線很長時，應(yīng)在建筑物中間增加均壓環(huán)，以降低引下線的感應(yīng)壓降。這樣既能分流，又能降低反擊電壓。
3、均衡電位：
它意味著建筑物的所有部分形成一個相等的電勢，即等電位。如果能把建筑內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼筋和各種金屬裝置、金屬管道連接成一個統(tǒng)一的導(dǎo)體，當(dāng)然建筑內(nèi)就不會有不同的電位，這樣可以保證建筑內(nèi)不會出現(xiàn)反擊和危及人身安全的接觸電壓或跨步電壓，對于防止雷電電磁脈沖干擾微電子設(shè)備也大有裨益。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)鋼筋大部分是自然焊接或綁扎在一起的，所以實現(xiàn)等電位的條件最好。為了滿足防雷裝置的要求，避雷器應(yīng)與梁、板、柱、基礎(chǔ)可靠焊接、綁扎或搭接，同時各種金屬設(shè)備和金屬管道應(yīng)與其焊接或夾緊，使整個建筑物成為良好的等電位體。
4、屏蔽作用：
屏蔽的主要目的是保護建筑物中的通信設(shè)備、電子計算機、精密儀器和自動控制系統(tǒng)免受雷電電磁脈沖的影響。建筑物中的這些設(shè)施不僅在防雷裝置接駁雷電時會受到電磁干擾的影響，在雷擊或附近接駁雷電時也會受到雷電波的電磁輻射的影響，即使其他建筑物接駁雷電時，也會受到來自那里的電磁波的影響。因此，應(yīng)盡量利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋，即建筑物的樓板、天花板、墻壁、梁柱中的鋼筋，形成一個六面體的網(wǎng)籠，即籠型防雷網(wǎng)，以實現(xiàn)屏蔽。由于結(jié)構(gòu)不同，墻體和樓板中的鋼筋稀疏而密集。當(dāng)鋼筋密度不足時，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)各種設(shè)備的不同需求增加網(wǎng)格密度。良好的屏蔽不僅解決了等電位和分流兩個問題，也是防止雷電電磁脈沖最有效的措施。此外，建筑物的整體屏蔽還可以防止球雷、側(cè)滑和繞過雷的攻擊。
5、接地效果：
指接地效果。良好的接地效果也是防雷成功的重要保證之一。每棟樓都要考慮哪種接地方式最好，最經(jīng)濟。筆者認(rèn)為，當(dāng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑滿足標(biāo)準(zhǔn)條件時，基礎(chǔ)中的鋼筋應(yīng)作為接地裝置。當(dāng)不滿足規(guī)范規(guī)定的條件或基礎(chǔ)包裹在防水卷材層內(nèi)時，可采用環(huán)向接地裝置，但環(huán)向接地裝置應(yīng)提前預(yù)埋在基礎(chǔ)槽的最外側(cè)部分(不離開建筑物3m)。接地體靠近基礎(chǔ)中的鋼筋，有利于平衡電位，同時可以節(jié)省挖深溝所耗費的人力物力?；A(chǔ)完成后挖深溝，容易影響基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。
對于木結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)建筑，必須做獨立引下線，采用獨立接地方式。當(dāng)土壤電阻率較高，使用接地極較多時，也可作為外圍接地裝置。由于軸向接地裝置的沖擊阻抗小于獨立接地裝置的沖擊阻抗，有利于改善建筑物內(nèi)的地電位分布，降低跨步電壓。采用獨立接地方式時，鉆孔深接地極(約4~12m)效果最好，深孔接地極容易達到地下水位，可減少接地極用鋼量。
6、合理布線：
指布線如何能達到最佳的綜合效果?，F(xiàn)代建筑離不開照明、電力、電話、電視、電腦等管線。在防雷設(shè)計中，必須考慮防雷系統(tǒng)與這些管線的關(guān)系。為保證防雷裝置接雷電時這些管線不受影響，
首先這些導(dǎo)線要穿入金屬管內(nèi)，實現(xiàn)可靠屏蔽；
其次，這些線路干線的垂直部分應(yīng)設(shè)置在高層建筑的中心，避免靠近用作引下線的柱桿，以盡量減小感應(yīng)范圍。在有長管道或橋梁等設(shè)施的線路上，兩端需接地；
第三，要注意引入電源線、天線、屋頂頂部的燈籠和航空障礙燈，防止雷電波入侵。
