视频监控系统中前端设备的防雷

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    随着社会的不断发展，人民生活水平的不断提高，视频监控系统在社会生活中发挥的作用越来越重要。显然，在维护社会公共安全的同时，视频监控系统自身的安全性也变成一个重要的课题。

    在众多造成过电压的原因中，雷电比较典型，这不但是由于它的不确定性和无预测性，还由于视频监控系统的特殊性质。监控系统通常分为前端部分也就是视频采集部分、信号传输部分和后端控制与存储显示部分，而后端部分通常在建筑物内部，由于建筑物本身具有防雷保护，所以后端设备遭受雷害的概率不大，而前端部分和信号传输部分一般安装在室外，甚至野外，这些设备遭受雷害的概率就相当大了。显然，一旦前端部分和信号传输部分被雷电破坏，整个视频监控系统就会失去作用，后果不堪设想。如果前端设备分布较分散，用户的维护成本也将急剧上升，而造成不必要的开支。

    鉴于此，视频监控系统中前端设备的防雷才显得尤为重要。设备防雷做的好，不但使工程质量上一个档次，更重要的是，也切实为用户最大限度地节省了维护成本，也使监控系统发挥了应有的作用，可谓一举三得。

    因此，本文对视频监控系统中前端设备的防雷做一个初步的探讨，供读者参考。

雷害的种类
    在探讨设备防雷之前，有必要了解雷害的种类，这样才能有的放矢，从而采取有针对性的措施更好地对前端设备进行防雷保护。

直击雷
    直击雷是指雷电直接击中物体或人员，造成物体损坏或者人员伤亡。首先要明确的是，雷电所造成危害的根本不在于高电压，而在于击中对象时，通过对象的大电流。联系现实生活，不少建筑围墙上都会有电子围栏，这些电子围栏的电压非常高，但是一旦人触及，流过人体的电流却非常小，会使人产生不适感，但却不会对人造成实质的伤害。电的一个重要的特点就是分流，流过物体的电流大小和其阻抗大小成反比，也就是说电流的大部分都会通过阻抗较小的路径。这个特点决定了直击雷的放电路径，也就是雷电直击的点（如图1所示）。

    图1描述的情况，形象地反应出上述特征。因为雷云和甲之间的距离A小于雷云和乙之间的距离B，所以对雷云来说，和甲之间的阻值显然小于和乙之间的阻值，雷电会击穿甲处湿润的空气，优先在甲处放电。由于人员甲与大地构成了电流回路，使极大的电流通过甲，造成甲的伤亡，而乙却不会被雷击，当然这是个很极端的例子。当时如果大地上还有个高度明显高于甲的建筑物，雷电会优先击穿建筑物上空的空气，在建筑物上放电而对甲乙两人都起到保护作用，这就是避雷针的原理。这个例子其实也说明了，为什么在空旷的空地上，雷雨天气是非常危险的，由于周围没有比人高的物体，那么人体离雷云的距离小于地面离雷云的距离，雷云放电会优先从人体经过，人因此遭到雷击。话说回来，如果人体周围有更高的物体，那么那个物体受到雷击的概率就大于人了。总而言之，直击雷造成的危害是由于雷击时流过对象的大电流，而非雷云的大电压。回到监控系统，直击雷可能直接击中露天旷野中的摄像机，也可能击中架空的传输线缆，放电时造成的大电流会直接造成设备毁坏，通常这种损坏是十分严重的。

雷电感应
    雷电感应其实又分为两种，其一是电磁感应，当直击雷流过物体放电时，雷击通道周围会出现相当大的瞬变电磁场，处在电磁场中的监控设备和传输线缆都会感应出较大的电动势，造成设备损坏。其二就是静电感应，当有带电的雷云出现时，雷云下面的建筑物和线缆就会感应出大量和雷云极性相反的束缚电荷，这种束缚电荷在低压架空线路上可达100KV的静电电位，在信号线路上可达60KV的静电电位，一旦雷云放电后，束缚电荷失去束缚而迅速扩散，就会引起感应雷击。

    电磁感应和静电感应引起的雷击就是通常所说的感应雷击，也叫二次雷击，虽然其对设备不会造成猛烈的损害，但是发生的概率要大的多。尤其以传输线缆的感应雷击为甚，一旦雷云放电，传输线缆上累积的大量感应电荷就会对线缆两端的设备造成很大的冲击，使设备损坏。感应雷对监控系统的危害要占到所有雷害的八成以上，所以，感应雷防护将是前端防雷工作的重点。

地电位反击
    当直击雷防护装置把强大的雷电流引导入大地时，其引下线，接地体以及与其相连的金属物体上会产生相当高的瞬间电压，这个高电压会对离他们很近但是又没有直接接触的金属物体、线缆、人体或者设备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。雨天，空旷的原野上，人最好不要站在大树下面就是这个道理，树比人高，会优先引雷，但是，树在引导雷电流倾泻入大地时，本身产生瞬间高电位，会对站在树边的人体产生地电位反击，造成人的触电。在监控系统中，需要注意的就是在直击雷引下线和接地体附近不要安装仪器设备，以防地电位反击。

如何做前端设备的防雷
    了解了雷害的种类和原理后，就可以采取针对性的措施来保护前端设备。

直击雷防护
    上文在讲述直击雷造成伤害的原理时，其实已经提到了如何防护直击雷，简单的说，就是用比较高的物体优先引导雷云放电，从而保护周围的设备。防护直击雷的设备都很熟悉，就是接闪器，最常见的接闪器是避雷针。避雷针确切的说是引雷针，它把雷电引到自身而避免雷电流流过需要保护的设备，从而实现保护。监控前端设备，比如摄像机，尤其是野外置于立杆顶部的摄像机，都应该置于接闪器保护范围之内，对于已经处于其它接闪器或建筑物接闪器的保护范围之内的摄像机，可以不用另加接闪器，但对于未处于其它接闪器保护范围之内的前端设备，均应考虑安装接闪器即避雷针。一般来说，对于前端设备，不会另外设置独立的避雷针，而是把避雷针做在摄像机的立杆之上，引下线可以用直径8cm的圆钢，也可以利用立杆本身，避雷针的防护原理如图2。

(中国集群通信网 | 责任编辑：陈晓亮)