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道路交通网络监控系统防雷解决方案

一、系统结构和引雷途径

1、系统结构

视频监控系统,由以下三部分组成: 

①前端部分: 

主要由彩色摄像机、镜头、云台、防护罩、支架等组成。 

②传输部分: 

使用同轴电缆、网络线缆、电线、地埋和沿墙敷设等方式传输视频、音频或控制信号等。 

③终端部分: 

主要由画面分割器、监视器、控制设备等组成。

2、引雷途径

监控系统遭受雷击,由以下几种途径对系统产生破坏。 

①直击雷: 

    雷电直接击在露天的摄像机上造成设备损坏。摄像机立杆没有任何保护,基本每次雷击都会被损坏。 有部分室外立杆上安装避雷针,直接使用立杆杆体作为引下线,在引雷过程中,竿体上传导的雷电流通过与摄像机外壳的导体连接,仍然会对摄像机造成损害。

②雷电波侵入: 

    电源线、信号传输线、视频线被雷电感应时,雷电波沿这些金属导线侵入设备,造成电位差使设备损坏。电磁感应和静电感应称为感应雷,又叫二次雷击。它对设备的损害没有直击雷来的猛然,但它要比直击雷发生的机率大得多,按原邮电部的统计感应雷造成的雷击事故约占雷击事故总和的80%。

二、方案设计依据标准和规范

    依据中国GB标准与部委颁发的防雷设计规范的要求,根据监控系统自身的特点,对视频监控系统都必须有完整完善之防护措施,才能保证该系统能正常运作。这包括电源供电系统、控制信号系统、视频传输设备等装置应有防护装置保护。

此方案的主要技术依据为:

1、《建筑物防雷设计规范》             GB 50057-94(2000年版)

2、《计算机信息系统防雷保安器》       GA 173-1998

3、《计算机信息系统雷电电磁脉冲安全防护规范》  GA 267-2000

4、《电子计算机房设计规范》           GB 50174-93

5、《计算站场地技术文件》             GB2887-89

6、《计算站场地安全要求》             GB9361-88

7、《雷电电磁脉冲的防护》             IEC1312

8、《过电压保护器》                  VDE-0675

9、《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》 CECS 72-97

三、应对措施

    根据对监控系统的结构分析,以及雷电可能的侵入途径, 现对监控系统设计作以下防雷解决方案。

1、前端设备的防雷

    室外视频监控设备的防雷和抗浪涌设计,在整个安防设备的系统中占据非常重要的地位。尤其暴露在道路两侧的立杆上的摄像机,被损坏率大于普通建筑物周围的室外摄像机。究其原因,主要是室外直击雷和雷电电磁感应发生量较大,范围较广,防雷区域级别较高所致。

 1、直击雷:一般直击雷的能量场极强,处于该雷电流过的通道附近的任何弱电设备和建筑物都会受到不同程度的损坏。目前常用的防雷手段是将被保护的对象纳入接闪器的保护范围之内。通过引下线和接地装置配合,将接闪器传导过来的雷电流导引泄放到土壤之中。

 2、接地体制作:依据GB50057-94建筑物建筑物防雷规范的要求,室外建筑物防雷接地的电阻值应<10Ω,弱电设备接地装置接地电阻<4Ω。防雷接地体的形状和安装深度如图1所示。制作时可用2根长度为2 m的50×50×3 mm镀锌角钢作垂直接地体,每根垂直接地体的间距为2.5 m,垂直接地体之间用40×4 mm的镀锌扁钢作为水平接地体连接,水平接地体的深度应大于300 mm。水平接地体与垂直接地体焊接时,焊接搭接头长度为扁钢宽度的2倍(必要时可另加搭接头)。焊接时应采用对焊方式,焊接后用防锈漆作防腐处理。接地体引出线可采用扁钢焊接引出,与避雷针引下线连接。若附近有摄像机的设备箱存在,可将引上线与箱体内部的设备的接地装置连接,或者作为防雷设备的接地装置使用。接地电阻较高时,可采用降阻措施来解决。如更换土壤、 使用降阻剂、深埋接地极 、增加土壤的湿度等等方法。

图1

 3、监控设备的防雷:监控设备的核心元器件对浪涌电流非常敏感。在各种设备进出信号的端口上安装合适的信号防浪涌器可很好的解决此类问题。以我司防雷器举例说明:在安装设备之前,需要在设备箱附近预先建造一个合适的接地装置(具体做法参阅上个段落的内容),接着布管和安置室外设备箱,注意各种线缆的进口端必须分开。安装设备之前不能通电,检查设备的安置情况是否合格。为重要的设备安装相应的信号防雷器,并将配置的接地线缆连接到接地汇流排上。以下是室外摄像机(网络型)的抗浪涌防护的安装示意图:

图二

 2、监控机房的防雷

    在视频监控系统中,监控室的防雷最为重要,应从直击雷防护、雷电波侵入、等电位连接和电涌保护多方面进行。 

    监控室所在建筑物应有防直击雷的避雷针、避雷带或避雷网。其防直击雷措施应符合GB50057-94中有关直击雷保护的规定。进入监控室的各种金属管线应接到防感应雷的接地装置上。电缆线直接引入时,在入户处应加装防雷器,并将线缆金属外护层接到接地装置上。由于有80%雷击高电位是从电源线侵入的,为保证设备安全,一般电源上应设置三级防雷器(电源防雷模块),该系列防雷模块最大通流容量为20~60KA。 

  另外,监控室应该有独立的专用接地网,接地电阻应在4Ω以下。室内的静电地板下预先铺设接地铜排或环状金属带。室内设备之间应做完整的等电位连接装置,避免静电电磁感应和电压差对设备和人员的损伤。

   通过视频监控系统的全面防雷措施的使用,直击雷、感应雷、过电压均得到了有效的遏制和引导,线路上也可以实现吸收以及分流浪涌电流。雷电损坏的几率可下降85%以上。

 

防雷设备清单:


防雷模块:SP-M40-385-2P

技术参数:

产品说明:40KA/2P产品名称:I型     II型保护级别:B级(细保护)    

额定电压Un(V) :220V

标称放电电流In(kA) :20kA(8/20us)

最大放电电流Imax(kA):40kA(8/20us)

电压保护水平Up (kV):≤1.5(kV)(20kA   8/20us)

最大持续运行电压Uc(V) :275V

动作电压(V) :≥620V

响应时间(ns) :<20ns

漏电流(uA) :≤30uA

保护模式:L-PE、N-PE(2P)

状态指示:劣化指示窗

连接导线截面:SPD连接线、接地线: BVR-6mm2

工作环境:温度:-40℃~+80℃,相对湿度<95%

外壳材料:阻燃材料

安装位置:分配电箱或设备电源进线端,配35mm电气导轨。

 

百兆网络二合一防雷器:SP-005EP

百兆网络二合一防雷器主要用于沿各种信号线路侵入设备的雷电(过电压)防护,广泛应用于电信、通信、交通运输、石化工控等系统中的百兆网络设备,如网络摄像机、交换机、服务器、路由器、MODEM、PC电脑等。

技术参数:

工作电压Un(V):6/12/48

限制电压Up(V):20/60

标称通流量In(kA):5

最大通流量Imax(kA):10

响应时间(ns):1

传输速率(bit/s):100M

插入损耗(dB):≤0.2

接口形式:RJ45/插线端子

环境温度:-40℃~+80℃

环境湿度:<95%

重量(kg):0.3





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