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道路交通網絡監控系統防雷解決方案

一、系統結構和引雷途徑

1、系統結構

視頻監控系統,由以下三部分組成: 

①前端部分: 

主要由彩色攝像機、鏡頭、云臺、防護罩、支架等組成。 

②傳輸部分: 

使用同軸電纜、網絡線纜、電線、地埋和沿墻敷設等方式傳輸視頻、音頻或控制信號等。 

③終端部分: 

主要由畫面分割器、監視器、控制設備等組成。

2、引雷途徑

監控系統遭受雷擊,由以下幾種途徑對系統產生破壞。 

①直擊雷: 

    雷電直接擊在露天的攝像機上造成設備損壞。攝像機立桿沒有任何保護,基本每次雷擊都會被損壞。 有部分室外立桿上安裝避雷針,直接使用立桿桿體作為引下線,在引雷過程中,竿體上傳導的雷電流通過與攝像機外殼的導體連接,仍然會對攝像機造成損害。

②雷電波侵入: 

    電源線、信號傳輸線、視頻線被雷電感應時,雷電波沿這些金屬導線侵入設備,造成電位差使設備損壞。電磁感應和靜電感應稱為感應雷,又叫二次雷擊。它對設備的損害沒有直擊雷來的猛然,但它要比直擊雷發生的機率大得多,按原郵電部的統計感應雷造成的雷擊事故約占雷擊事故總和的80%。

二、方案設計依據標準和規范

    依據中國GB標準與部委頒發的防雷設計規范的要求,根據監控系統自身的特點,對視頻監控系統都必須有完整完善之防護措施,才能保證該系統能正常運作。這包括電源供電系統、控制信號系統、視頻傳輸設備等裝置應有防護裝置保護。

此方案的主要技術依據為:

1、《建筑物防雷設計規范》             GB 50057-94(2000年版)

2、《計算機信息系統防雷保安器》       GA 173-1998

3、《計算機信息系統雷電電磁脈沖安全防護規范》  GA 267-2000

4、《電子計算機房設計規范》           GB 50174-93

5、《計算站場地技術文件》             GB2887-89

6、《計算站場地安全要求》             GB9361-88

7、《雷電電磁脈沖的防護》             IEC1312

8、《過電壓保護器》                  VDE-0675

9、《建筑與建筑群綜合布線系統工程設計規范》 CECS 72-97

三、應對措施

    根據對監控系統的結構分析,以及雷電可能的侵入途徑, 現對監控系統設計作以下防雷解決方案。

1、前端設備的防雷

    室外視頻監控設備的防雷和抗浪涌設計,在整個安防設備的系統中占據非常重要的地位。尤其暴露在道路兩側的立桿上的攝像機,被損壞率大于普通建筑物周圍的室外攝像機。究其原因,主要是室外直擊雷和雷電電磁感應發生量較大,范圍較廣,防雷區域級別較高所致。

    1、直擊雷:一般直擊雷的能量場極強,處于該雷電流過的通道附近的任何弱電設備和建筑物都會受到不同程度的損壞。目前常用的防雷手段是將被保護的對象納入接閃器的保護范圍之內。通過引下線和接地裝置配合,將接閃器傳導過來的雷電流導引泄放到土壤之中。

    2、接地體制作:依據GB50057-94建筑物建筑物防雷規范的要求,室外建筑物防雷接地的電阻值應<10Ω,弱電設備接地裝置接地電阻<4Ω。防雷接地體的形狀和安裝深度如圖1所示。制作時可用2根長度為2 m的50×50×3 mm鍍鋅角鋼作垂直接地體,每根垂直接地體的間距為2.5 m,垂直接地體之間用40×4 mm的鍍鋅扁鋼作為水平接地體連接,水平接地體的深度應大于300 mm。水平接地體與垂直接地體焊接時,焊接搭接頭長度為扁鋼寬度的2倍(必要時可另加搭接頭)。焊接時應采用對焊方式,焊接后用防銹漆作防腐處理。接地體引出線可采用扁鋼焊接引出,與避雷針引下線連接。若附近有攝像機的設備箱存在,可將引上線與箱體內部的設備的接地裝置連接,或者作為防雷設備的接地裝置使用。接地電阻較高時,可采用降阻措施來解決。如更換土壤、 使用降阻劑、深埋接地極 、增加土壤的濕度等等方法。

圖1

    3、監控設備的防雷:監控設備的核心元器件對浪涌電流非常敏感。在各種設備進出信號的端口上安裝合適的信號防浪涌器可很好的解決此類問題。以我司防雷器舉例說明:在安裝設備之前,需要在設備箱附近預先建造一個合適的接地裝置(具體做法參閱上個段落的內容),接著布管和安置室外設備箱,注意各種線纜的進口端必須分開。安裝設備之前不能通電,檢查設備的安置情況是否合格。為重要的設備安裝相應的信號防雷器,并將配置的接地線纜連接到接地匯流排上。以下是室外攝像機(網絡型)的抗浪涌防護的安裝示意圖:

圖二

 2、監控機房的防雷

    在視頻監控系統中,監控室的防雷最為重要,應從直擊雷防護、雷電波侵入、等電位連接和電涌保護多方面進行。 

    監控室所在建筑物應有防直擊雷的避雷針、避雷帶或避雷網。其防直擊雷措施應符合GB50057-94中有關直擊雷保護的規定。進入監控室的各種金屬管線應接到防感應雷的接地裝置上。電纜線直接引入時,在入戶處應加裝防雷器,并將線纜金屬外護層接到接地裝置上。由于有80%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防雷器(電源防雷模塊),該系列防雷模塊最大通流容量為20~60KA。 

  另外,監控室應該有獨立的專用接地網,接地電阻應在4Ω以下。室內的靜電地板下預先鋪設接地銅排或環狀金屬帶。室內設備之間應做完整的等電位連接裝置,避免靜電電磁感應和電壓差對設備和人員的損傷。

    通過視頻監控系統的全面防雷措施的使用,直擊雷、感應雷、過電壓均得到了有效的遏制和引導,線路上也可以實現吸收以及分流浪涌電流。雷電損壞的幾率可下降85%以上。

 

防雷設備清單:


防雷模塊:SP-M40-385-2P

技術參數:

產品說明:40KA/2P產品名稱:I型     II型保護級別:B級(細保護)    

額定電壓Un(V) :220V

標稱放電電流In(kA) :20kA(8/20us)

最大放電電流Imax(kA):40kA(8/20us)

電壓保護水平Up (kV):≤1.5(kV)(20kA   8/20us)

最大持續運行電壓Uc(V) :275V

動作電壓(V) :≥620V

響應時間(ns) :<20ns

漏電流(uA) :≤30uA

保護模式:L-PE、N-PE(2P)

狀態指示:劣化指示窗

連接導線截面:SPD連接線、接地線: BVR-6mm2

工作環境:溫度:-40℃~+80℃,相對濕度<95%

外殼材料:阻燃材料

安裝位置:分配電箱或設備電源進線端,配35mm電氣導軌。

 

百兆網絡二合一防雷器:SP-005EP

百兆網絡二合一防雷器主要用于沿各種信號線路侵入設備的雷電(過電壓)防護,廣泛應用于電信、通信、交通運輸、石化工控等系統中的百兆網絡設備,如網絡攝像機、交換機、服務器、路由器、MODEM、PC電腦等。

技術參數:

工作電壓Un(V):6/12/48

限制電壓Up(V):20/60

標稱通流量In(kA):5

最大通流量Imax(kA):10

響應時間(ns):1

傳輸速率(bit/s):100M

插入損耗(dB):≤0.2

接口形式:RJ45/插線端子

環境溫度:-40℃~+80℃

環境濕度:<95%

重量(kg):0.3





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