随着安防行业的迅猛发展,防雷行业参与安防监控系统防雷设计的机会越来越多。视频监控系统越来越明显地朝着集成化的方向发展,于是前端摄像机逐渐在被各种技术、功能模块充实。目前前置的防雷器尽管没有表现出比外接防雷设计更好的防雷效果,但是集成化趋势必然让防雷摄像机成为未来监控摄像机市场的一颗新星。
监控摄像机防雷背景
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:一是设备损坏,人员伤亡;二是设备或元器件寿命降低;三是传输或储存的信号、数据(模拟或数字)受到干扰或丢失,甚至使电子设备产生误动作而暂时瘫痪或整个系统停顿。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,传统避雷针对这些电子设备的保护却显得无能为力。避雷针不能阻止感应雷击过电压、操作过电压以及雷电波入侵过电压,而这类过电压却是破坏大量电子设备的罪魁祸首。每年各种通讯控制系统或网络因雷击而受破坏的案例屡见不鲜。
监控系统的防雷保护比较复杂,首先需要明确监控系统遭受雷击损害的主要原因以及雷电可能的侵入途径,尤其是雷击损坏较为严重的室外监控设备,在分析其损坏原因的基础上,包括研究和探讨信号、电源线路的布放、屏蔽及接地方式等,方可以正确选择和使用监控系统设备的防雷保护装置。
视频监控系统设备一般由以下三部分组成:前端部分,主要由黑白(彩色)摄像机、镜头、云台、防护罩、支架等组成;传输部分,使用同轴电缆、电线、网络双绞线、光纤、无线网等,采取架空、地埋或沿墙敷设方式传输视频、音频或控制信号等;终端部分,主要由视频分配器、矩阵、硬盘刻录机、画面分割器、监视器、控制设备等组成。
雷电对监控系统的危害,主要由以下四个方面造成:直击雷、雷电波侵入、感应雷、地电位反击。直击雷:雷电直接击在露天的摄像机上造成设备损坏;雷电直接击在架空线缆上造成线缆熔断。雷电波侵入:CCTV的电源线、信号传输或进入监控室的金属管线到雷击或被雷电感应时,雷电波沿这些金属导线侵入设备,造成电位差使设备损坏。感应雷:在周围1000公尺左右范围内(有资料为500公尺或1500公尺,距离应随着雷击大小和屏蔽措施而变化)。发生雷击时,LEMP在上述有效范围内,在所有的导体上产生足够强度的感应浪涌。因此分布于建筑物内外的各种电力、信息线路将会感应雷电而对设备造成危害。地电位反击:雷电击中附近建筑物或附近其他物体、地面,导致地电压升高,并在周围形成巨大的跨步电压。雷电可能通过接地系统或建筑物间的线路入侵建筑物内部设备形成地电位反击。
监控系统设备通过各种传输线路作为内外连接,导致其自身遭受以上各种雷电危害的可能性大大增加,其中尤其是位于监控系统前端部分的监控摄像机往往首当其冲。并且由于监控摄像机往往处于室外,使其遭受雷电危害的几率远大于其他的监控设备。
寻找合理的防雷方案
监控摄像机必须连续不间断,往往是7×24小时连续工作的,不能采用建议家庭电视在雷雨天气下拔下电源和天线采用躲避防雷一样进行防雷。因此,必须在监控摄像机正常工作情况对雷电实施防护,这是其中必要性的一个方面。监控系统往往安装在人员不能轻易到达的场所,例如高速公路沿线、无人值守的野外机房等,或者虽然安装在人员容易到达,但维护不太方便的场所,例如交通要道上,因此如何降低系统故障维护率将是一个重要的考虑因素。我们可以想象两个场景来描述这个监控系统进行电涌保护的意义:一、高速公路上某个监控点无图像了,维护人员需驱车30公里进行维护;二、某交通要道监控点,在上下班的高峰期突然没有图像了,工程人员需要在十字路口架起云梯进行维护。
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