监控系统前端防雷处理

第一篇：监控系统前端防雷处理

摄像机前端防雷处理

摄像机及系统防雷、抗干扰系统设计

1.1.1.设计概述

根据《设备过电压保护设计技术规程》中的规定，将年平均雷暴日超过40天的地区称为多雷区，而超过90天作为强雷区，此类地区的企业单位应予以重点的防护。根据统计数据表明，珠江三角地区的年雷暴日达到了80天以上，基本上处于强雷区，因此，对于防雷不能带有任何的侥幸心理，若因雷击而导致生命和财产的重大损失是很难用时间和金钱来弥补的，针对雷电防护的专项工程应是刻不容缓的。

雷电流的时间虽然短暂，但它巨大的破坏性是目前人类还无法控制的，现阶段通过人力主动化解雷电的危害也是不现实的，我们只能通过努力被动地将雷击的能量给予阻挡并将它泄放入大地，以避免所带来的灾害。雷击和线路过电压会出现多种有害的效应，基本上会有以下几种表现形式：直击雷击、感应雷击、电磁脉冲辐射、雷电过电压侵入和反击。雷击及过电压的保护是一项系统的工作，需要根据不同的特性给予相应而全面的防护。

完备的系统防雷方案包括外部防雷和内部防雷两个方面：

外部防雷包括避雷针、避雷带、引下线、接地极等等，其主要的功能是为了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭，将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、引下线等，泄放入大地。

内部防雷系统是为保护建筑物内部的设备以及人员的安全而设置的。在需要保护设备的前端安装合适的避雷器，使设备、线路与大地形成一个有条件的等电位体。将可能进入的雷电流阻拦在外，并使内部设施所感应到的雷电流得以安全泄放入地，确保后接设备的安全。

由于在部分安装地区具有强电场、磁场影响、以及雷击的威胁，容易对图像数据等信号产生干扰，我们在现场安装中除对各种可能引入雷击的途径加装避雷器（包括视频信号避雷器、电源避雷器、数据信号避雷器）外，还采取其它多种措施确保系统的抗干扰能力，例如：对视频线采用铝带屏蔽，对控制信号线包括RS485的传输采取良好的接地和隔离保护措施，以起到抗干扰和过电压保护作用，对主机、摄像机、云台、控制器等外壳做好接地保护等。另外监控产品在设计中都须有TVS器件和防雷器件进行抗雷击保护。

1.1.2.设计依据

《民用闭路电视监控系统工程技术规范》（GB50198－94）电子计算机机房设计规范 GB 50174-93 国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94 军用标准《电子设备和设施的接地、搭接和屏蔽设计指南》

国家标准《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-92 《Protection of Structures against Lighting》IEC1024-1:1993 《Protection against lighting electromagnetic impulse》雷电电磁肪冲的防护 IEC 1312-1-2-3 ：1995-02 Insulation coordination for equipment within low-voltage systems》

IEC664-1:1992-02 《Electrical installations of buildings》IEC 364-4：1993-02 1.1.3.1.防止静电干扰 抗干扰系统及其设计

静电感应主要来自两个方面，其一是室外高压输电线、雷电等外界电场，其二是室内环境、地板材料、整机结构等的内部系统。

由于人体平均电容量大约为200PF，人在走路时，相当带电体间运动而产生静电。身上带电多少与所穿的鞋底的材料、地板材料有关，同时与材料表面状态、室内温/湿度、人走动时的快慢等因素有关，维护人员所穿衣服也有关系，如化纤材料的衣服与身体部位摩擦时，局部积累电荷的电压达上万伏。当对空气放电时会发生响声、声光。静电对集成电路板芯片非常危险。从有关资料看，在损坏的电路板中，有60%是由静电造成的，而用户往往还不知道。静电还能引起软件故障，能使电子开关失灵。

绝缘材料能积聚静电，导电材料则不能。绝缘材料包括塑料地板、尼龙和化纤地毯、皮鞋、塑料制鞋、化纤工作服以及低温度环境（干燥环境）。而对于60%以上的湿度环境，半导电材料的地板、水泥地板都是良好的防静电环境。

主要的防止静电措施如下：

设备要有良好的接地：敷设防静电地毯或地板革，或者水磨石地面。有贴半导电材料的地板革，要以铜箔在若干点处接地（水泥地与半导电地板之间压贴铜箔并与地线相连）。

防尘：灰尘对监控设备来讲是一大害，进入机房的尘土或其他物质的微粒容易造成插接件或金属接点接触不良，而在湿度大的情况下灰尘又会引起漏电。维护中由于灰尘积聚造成故障的事是常有发生的。尤其是在机房的相对湿度偏低的情况下，易造成静电吸附。

保持适当的温/湿度条件：相对湿度过高或过低对及其都不利，相对湿度过高金属容易发生锈蚀，相对湿度过低容易引起静电；

佩戴防静电手腕：当人体要接触电路板时，应戴防静电手腕，穿防静电工作服，可防止人体带来的静电干扰。2.抗电磁干扰

在高压电缆环境中，产生强电磁干扰信号很多，会影响信号传输质量，影响监控设备的正常工作，这些干扰包括：高压输电线路电晕放电的干扰；变压器的高次谐波电磁干扰；各种开关设备动作时高次谐波所造成的干扰；大型电容、电抗设备操作中引起的电网波形畸变；还有一些强射频干扰；地球磁场、外来辐射等自然干扰源。

不论是设备或应用系统外部来的，还是设备或应用系统内部的干扰，都是以电容耦合、电感耦合、电磁波辐射、公共阻抗（包括接地系统）和导线（电源线、信号线和输出线等）的传导方式对设备产生干扰。从设备的对外关系来说，干扰是通过输入信号线、输入线、电源线、接地系统和空间电磁波进行的。因此相应的抗电磁干扰措施有：

消除电网耦合干扰：电网中的高频干扰可通过分布电容从电源变压器的初级线圈耦合到次级而造成干扰。除电源变压器的选用考虑外，在电源进线加低通滤波器；

消除电网干扰：电网里瞬变过程中所造成的干扰，只要将监控系统的电源改为从主变压器直接引入，再加滤波器电容即可抑制；

消除市电干扰：当监控系统在接有上述干扰源的50Hz市电电网工作时，电网电压会产生急剧的变化，雷击时会产生过电压。这些干扰由电网传到监控设备电源中，容易造成系统设备内处理机运算出错。只有在采取了有效的防电网干扰措施的条件下，才能直接采用市电供电；

消除接地系统带来的干扰：关键在于各种接地，如信号地（包括模拟地和数字地）、电源地、保护地和屏蔽地等不要构成回路，包括大的分布电容构成的回路，否则会因为接地系统的公共阻抗干扰而影响工作。在非高层的建筑里，监控系统设备的工作接地最好不要与电力设备的接地或防雷接地装置合用，并尽量相距远一些。

防止周围环境电磁干扰；

抑制电信线路中的电磁干扰：通信电缆在高频电磁场的作用下（外来的干扰），电缆护套和芯线上会感应出相当大的纵向电压。因为电缆芯线的不对称性，此纵向电压会在芯线的终端形成横向的杂音电压而引起干扰。将电缆护套金属外皮接地后，护套产生了屏蔽作用，纵向电压大大地减小，从而抑制了干扰电压。另外，可采用降低干扰源的电压或电流；减少线路长度或导线距离，从而减小受干扰的环路面积；将绝缘的受干扰导线直接放置在接地面上；采用专用的接地返回线避免共阻；将信号线和返回线扭绞起来，使局部外界的电磁干扰相抵消等措施。

产品的抗干扰设计

本项目产品针对不同的接口采用不同的措施来提高自身的抗干扰能力，如：在电源接口处，采用隔离变压器、自恢复保险丝、TVS器件、防雷器件等多种保护措施；在通信接口处，均采用光电隔离、防雷器件等多种保护措施；在其它输入输出接口处，也都采用了光电隔离、防雷器件等多种保护措施；另外，在系统的电路设计上，各种地线完全隔离和充分考虑设备的外壳接地设计。

1.1.4.接地系统及其设计

1.接地系统设计原则

本系统所涉及建筑物防雷接地、电源工作接地、保护接地、设备接地及防静电接地等都须良好接地。

所设计的图像监控系统所有信号电缆、电源电缆、视频线均采用避雷器进行等电位连接和接地。并进行多级防雷泄放设计，用以对雷电流及其他感应能量的逐级泄放，以确保系统的安全；

系统中的所有金属构件，包括机柜、箱、支架和摄像机外壳等，均与主控室其他金属组件作等电位连接，并接至公用接地系统。2.接地规程

接地导线采用铜导线以降低高频阻抗，接地线尽量粗、短；

接地端子必须经过防腐、防锈处理，同时用螺栓拧紧，以机械方式保证； 接触良好；

地线与信号线注意不要平行走线或相互缠绕以减少相互的干扰。3.接地系统设计

所有室外线缆的金属屏蔽层必须可靠接地；接地两侧电缆的金属屏蔽层必须导通；

有条件的地方，交直流电源应和信号分别接地，分别使用单独的地线回路； 保证室内、室外采集设备的保护地与通信电缆的屏蔽层接地为一体，并且线缆两端均有去向标记；

设备接地端的接触面的油污、油漆、锈斑等应清除干净，以保证与压接端子的可靠接触；

监控系统设备机与传输设备连接电缆屏蔽层的接地推荐使用单端接地的方式，必须保证发端接地，收端保留接地的可能。

室外带立杆摄像机接地如下图所示：

室外带立杆摄像机接地示意图

1.1.5.设备防雷系统及设计

监控系统设备所处机房大楼在15m及以上的烟囱、天线等建筑物和构筑物应按民用建筑物和构筑物的防雷要求进行设计。在进行防雷设计时，应用防止直击雷和雷电流侵入的措施。高层监控中心主楼应采取防止侧击雷的防护措施。例如，将建筑金属外窗与防雷引下线连通，沿建筑物高度，间隔一定距离在外墙墙面上设置水平的金属防雷带等，以防雷击。保护区划分

保护区（即一个欲保护的区域）从EMC（电磁兼容）的观点来看，有外到内可分为几级保护区，最外层是0级，是直接雷击区域，危险性最高，越往里，则危险程度越低，过压主要是沿线串入的，保护区的界面通过外部防雷系统、钢筋混凝头及金属管道等构成的屏蔽层而形成，电气通道以及金属管道则经过这些界面。

从0级保护区到最内层保护区，必须实行分级保护，对于电源系统，分为I、II、III、IV级，从而将过电压降到设备能承受的水平，对于信息系统，则分为粗保护和精细保护，粗保护量级根据所属保护区的级别，而精细保护则要根据电子设备的敏感度来进行选择，从理论上讲，雷电流约有50%是直接流入大地，还有50%将平均流入各电气管道（如电源线、信号线和金属管道等）。2.防雷措施

在建筑物易受雷击的部位装设避雷网或避雷带；

突出屋面的物体如烟囱、天线等，应在其上部安装架空防雷线或避雷针进行防护； 防雷装置的引下线不应小于4mm，其间距应大于30米；

室外的电源、金属管道等在进入建筑物之前，应进行接地，室外架空线直接引入室内时在入口处应加避雷器； 烟囱、天线等应加避雷针或避雷环保护；

建筑物宜利用钢筋混凝土屋面板、梁、柱和基础的钢筋作为避雷装置的泄下线； 建筑物的防雷接地，宜采用联合接地系统。联合接地系统应将视频用的工作地、保护接地、建筑物的防雷接地以及工频交流供电系统的接地连接在一起。联合接地的接地值要求较高。由于要求的接地值不大于1Ω，而各种视频设备的接地要求并不尽相同。所以，应按各种接地装置的最小值要求确定。3.防雷等电位设计

为了彻底消除雷电引起的毁坏性的电位差，就特别需要实行等电位连接，电源线、信号线、金属管道等都要通过过压保护器进行等电位连接，各个内层保护区的界面处同样要依次进行局部等电位连接，各个局部等电位连接棒互相连接，并最后与主等电位连接棒连接。对穿越室外或室内敷设的线缆等通过防雷过压保

2护器进行等电位接地连接。4.终端设备保护

对于设备（或系统）必须在各进出线安装相应的避雷/过压保护器，一旦线缆上感应过电压（或遭直接雷击），由于避雷/过压保护器的作用，设备（或系统）的各端口电压大致达到相等水平（即等电位），从而保护设备（或系统）免遭破坏。同时设备还应有工作接地和外壳接地，并具有明显标识。

摄像机防雷保护如下图所示：

摄像机防雷保护示意图

第二篇：CCTV监控系统防雷设计方案范文

CCTV监控系统防雷设计方案

一．概述：

CCTV监控系统（简称监控系统）是技术防范和科学管理的辅助设备，在其问世之初，应用范围有限，点少、线短、面窄，防雷问题并不突出，到目前，监控系统已得到了广泛的应用，如高速公路、金融系统、军事、交通监控以及各种公共场所等，室外布线由几百米到几十公里不等，遭雷击的机会非常多，往往是摄像枪及终端设备（监视器）被打坏，严重的使整个中心控制室瘫痪，因此现在将监控系统防雷工作做好非常重要。

二．防雷设计的依据

1．《建筑物防雷设计规范》GB50057-94

2．《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-94

3．《工业电视系统工程设计规范》GBJ115-87

4．《电信专用房屋设计规范》YD5003-92

三．监控系统的网络架构

1．任何一个监控系统均由前端系统，终端系统，传输系统及控制系统四个子系统组成。

1.1

监控中心

前端系统一般在室外，容易遭受直击雷和感应雷，同时通过传输系统及传输系统本身对雷电的感应，将雷电传输到监控中心，损坏终端设备，破坏控制系统。

2．监控系统分类

同轴电缆传输监控系统

·一般由摄像机、同轴电缆、控制器、监视器、录像机组成。

电话线传输监控系统

·一般由摄像机、同轴电缆、发送设备、电话线、接收设备、监视器组成。

光缆传输的监控系统

·一般由摄像机、电信号、发送光端机、光缆、连接器、接收光端机、监控器组成。微波传输的监控系统

·一般由摄像机、微波发射机、发射天线、接收天线、微波接收机、监视器组成。

四．现场勘察：

1．了解监控系统所处的地质条件，建（构）筑物及其附属构件条件。

2．查明监控系统的各子系统在不同的LPZ内互相的电气连接关系。

3．详细记录设备的数量、名称、接口、工作电压、特性阻抗等。

4．了解监控系统的供电情况和电网的分布。

5．查找接地装置的具体情况：引下线、接地线的材料、规格、连接情况。

6．对曾遭受雷害的系统，给予记载，并重点查看、分析。

五．方案所达到的目的保障监控系统各设备不受雷击损坏，保障监控系统的正常运作及工作人员的安全。

六．方案的具体内容

1．直击雷防护

应在室外的摄像机支承杆顶安装能保护摄像机的避雷针，并作出相应地网接地（要求接地电阻小于10欧。）

在监控大楼应有防直击雷的避雷（带、针、塔）装置，并建造一组小于4欧的地网，使雷电及过电压快速对地泄放。

2．感应雷防护

对应的防雷器的安装

摄像机：

·电源处安装PA100－A/4串联式电源防雷器。

·视频信号线上安装对应接口的S12BMF视频防雷器。

·带有云台的摄像机，安装一只对应S24YFF2控制线路防雷器。

控制器：

·安装对应的S24YFF2控制线路防雷器。

监控大楼：

·总电源处安装380V的电源防雷器箱作为第一级防护。

·在楼层配电箱前安装对应的220V或380V电源防雷箱，作为第二级防护。

·在各用电设备前安装相应的电源防雷器作为第三级防护（具体应设备情况选择）。·在接收发设备前安装视频防雷器S12BMF。

微波发射天线：

·在微波发射天线处安装避雷针。

·在微波接收发机前安装对应接口的天馈信号防雷器。

3．等电位处理及屏蔽

将工作地（交、直流工作地）、设备保护地、防雷保护地连接在一起，构成一个均压等电位体，并将所有进入建筑物的通信电缆及线缆用金属管道进行屏蔽，将所有的金属管道（包括水管、煤气管及各种屏蔽管道）在进入建筑物之前，就近接地，如有多组地网且地网间距小于20米，根据国家防雷标准的有关要求采用公共接地方式，即共地处理(采用电子开关作为等电位连接)。

其目的是消除各地网之间的电位差，保证设备不因雷电的反击而损坏。

4．地网制作

地网设计在建筑物周围，地网上端深度为800，宽不少于500，接地电阻为≤4Ω，垂直接地体采用5×50×2500热镀锌角钢，水平接地体采用4×40热镀锌扁钢，垂直接地体与水平接地体的连接采用双面焊接，水平接地体与水平接地体的搭接采用双面焊接，焊接长度不小于10cm，焊接处刷红丹或沥青油做防腐处理。

接地线用4×40的热镀锌扁钢，预留接地测试点。汇接点用规格的扁铜，扁铜扁钢连接处采用气焊，在扁铜上预留Ф8的连接孔不少于三个，配备相应规格的不锈钢螺丝或铜螺丝。（单位为mm）

七．设计对应防雷安装平面图，列出相应防雷材料、清单及工程预算、预计工程工期。

第三篇：电视监控系统前端设备的介绍

电视监控系统前端设备的介绍

广州海特天高信息系统工程有限公司邰财斌

设备电视监控系统前端设备主要包括：摄像机、镜头、云台、防护罩、支架、控制解码器等。

1、摄像机

摄像机是电视监控系统核心设备，是拾取图像信号的设备,也就是说,被监视场所的画面是由摄像机将其光信号(画面)变为电信号(图像信号)的。目前,无论是彩色摄像机还是黑白摄像机,其光电转换器件均采用了CCD器件,即“电耦合”器件。摄像机是通过镜头把被监视场所的画面成像在CC靶面上,通过CCD本身的电子扫描(既CCD电荷转移),把成像的光信号变成电信号,在通过一系列的放大、整形处理,最后变成标准的电视信号输出。

CCD摄像机的特点是:体积小、灵敏度高、寿命长.理论上CCD器件本身寿命相当长而不会老化.目前,CCD器件的尺寸一般为1/2”、1/3”等,我们衡枣高速公路机电系统采用的摄像机是JVCTK-1481BEC 型的摄像机,它的尺寸为1/2”。

衡量摄像机性能的技术指标有以下几个方面:

1.1 分辨率(清晰度)

表示摄像机分辨图像细节的能力，通常用电视线(TVL)表示。它取决于CCD芯片的像素数、镜头的分解力和摄像系统的带宽。电视监控系统使用的摄像机，以前要求彩色摄像机水平清晰度在300线以上，黑白在350线以上；现在因为人眼对彩色难于分辨更细，要求彩色摄像机在400线以上，黑白在500线以上；这样的指标即可满足一般电视监控系统的要求，衡枣高速公路机电系统采用的JVC TK-1381E型的摄像机水平清晰度均为480线。

1.2 灵敏度（也称为照度）

在镜头光圈大小一定的情况下，获取规定信号电平所需要的最低靶面照度。也就是说摄像机在什么样的光照强度下，可以正常输出图像的一个指标。例如：使用F1.2的镜头，当被摄物体表面照度为0.04Lx时，摄像机输出信号的幅值为350mV，即最大幅值的50％，则称此摄像机的灵敏度为0.04Lx/F1.2。如果被摄物体表面照度再低，监视器屏幕上将是一幅很难分辨层次的灰暗图像。在给出照 1

度指标时，通常有“正常照度”和“最低照度”，“正常照度”是指摄像机在这个照度下工作时，能输出满意的图像信号。“最低照度”是指如果低于这个照度，摄像机输出的图像信号难以使用，或者说，摄像机必须至少工作在此照度上。在我们的收费公路上，摄像机主要在室外使用，白天与夜间、夏季与冬季的光照度变化很大，所以摄像机的使用主要考虑最低照度。照度或灵敏度一般用“勒克斯”表示，数字越小，性能越好。衡枣高速公路机电系统采用摄像机照度为0.15Lux，属于低照度摄像机。（超低照度0.01Lux，用在特殊场合；低照度0.1Lux-10Lux;一般照度10Lux-100000Lux，如白天；高照度100000Lux以上，如高温炉）。

1.3 信噪比

即摄像机图像信号与噪声信号的比值，这一指标用S/N表示。

S——摄像机在假设没有噪声时的图像信号值。

N——摄像机本身产生的噪声值。

信噪比一般用分贝（DB）表示，指标越高，性能越好。电视监控系统中，一般要求摄像机的信噪比高于46DB。衡枣高速公路机电系统采用摄像机信噪比为50DB。当环境照度不足时，信噪比越高的摄像机图像就越清晰。（广播要求55—60DB，监控要求37DB）。

1.4信号幅度与阻抗

摄像机输出的信号电压用峰—峰值表示，输出的图像信号一般均为1Vp-p至1.2Vp-p，即1V至1.2峰—峰值，且为负极性输出（同步头朝下），特性阻抗为75Ω。衡枣高速公路机电系统采用摄像机视频输出幅度：VBS1.0Vp-p,(75欧姆，为合视频信号)。

1.5 环境要求

温度：0—55℃；湿度：90％。当温度高于55℃时，要考虑降温，低与0℃时，考虑加热。所以有的防护罩内装有风扇和加热片。

1.6制式

摄像机的制式有三种：

PAL-D，中国制式CHIN

NTSC，日本制式JAN

SECAM，美国制式 AMC

除了以上几个指标外，摄像机的供电分为直流供电和交流供电两种形式，我们衡枣高速车道上用的摄像机供电为220V，亭内摄像机供电为9V。摄像机的耗电量很小，但对电源的要求较高，电源的稳压度及纹波系数应满足要求，交流电源的电压变动不允许超过5%，所以，我们施工时，车道摄像机和亭内摄像机的供电都不用市电，而用电力引入室的UPS供电。

另外，在收费公路上，摄像机工作于户外，使用环境较为恶劣，因此，车道摄像机加装了防护罩，安装于立杆上。亭内摄像机安装于半球型吸顶防护罩内。2 镜头

镜头是安装在摄像机前端的光学成像器件，它的分类大致有以下几种：

A自动光圈定焦镜头

这种镜头的焦距是不可变的，可变的只有光圈大小，它适合于摄取相对固定的目标。当进入镜头的光通量变化时，摄像机CCD成像面上产生的电荷也相应变化，使视频信号电平发生变化，产生一个控制信号，驱动镜头内的微型电机正向或反向转动，从而调整光圈的大小。当视场照度变化在100倍以上时，选这种镜头。但需注意的是：如果视场照度不均匀，特别是监视目标与背景光反差较大时，采用这种镜头摄像效果不理想。

B自动光圈电动变焦镜头

由于它的光圈是自动的（由摄像机输出的电信号去自动控制光圈大小），所以适用于光照度常常变化的场所，又由于它的焦距是电动可变的，因而可以对所监视的场所的视场角及目的物进行变焦距摄取图像。此镜头与自动光圈定焦镜头相比增加了两个微型电机，其中一个电机与镜头的变焦环啮合，受控转动时，可改变镜头的焦距；另一个电机与镜头的聚焦环啮合，受控转动时完成镜头的聚焦。由于增加了两个微型电机，这种镜头的价格较贵。这种镜头用起来很方便、灵活，适合远距离观察和摄取目标。

C电动三可变镜头

这种镜头除具有自动光圈及电动变焦外，还有自动聚焦功能，也就是说，当通过云台和电动变焦改变摄取方向和目标时，不必通过人工来调整对景物的聚焦，而可以自动聚焦。与自动光圈变焦镜头相比只是对光圈的调整由自动控制方

式改为遥控器控制。它也含三个微型电机，通过一组6芯控制线与控制器相连。目前这种镜头应用较多。

在我们衡枣高速公路机电系统中，车道、亭内摄像机用12mm固定焦距、自动光圈镜头；广场摄像机是3.7～85mm自动光圈、自动变焦镜头；外场摄像机是自动光圈、电动变焦距镜头。

所需焦距大小可用下式估算。

f=A·L/H

式中：f—镜头焦距

A—摄像机成像面高度

L—被摄物体到镜头距离

H—被摄物体高度

一般来说，焦距越大，视场角越小，监视范围越窄；焦距越小，视场角越大；监视范围越宽。

在选择镜头时，除根据不同场合、不同要求选择不同控制方式的镜头外，还要考虑下面问题。

(1)镜头尺寸要与摄像机成像面尺寸一致。例如：1/3″摄像机要选1/3″镜头。在难以一致时，可用大尺寸镜头配小尺寸摄像机；反之不行。

(2)镜头接口与摄像机接口要一致，不一致时要加连接圈。例如：C型镜头安装在CS型摄像机上时，必须在C型镜头上加连接圈，如果不加连接圈就可能碰坏CCD成像面的保护玻璃，造成CCD摄像机的损坏。云台、防护罩、支架、控制解码器等辅助设备

3.1 云台

云台可以简单理解成安装摄像机的底座，只是这个底座可以全方位(水平和垂直两个方向)或(水平方向)转动。因此，云台的使用扩大了摄像机的视野。在电视监控系统中，需要巡回监视的场所(如大厅等)都要使用云台。选用云台时要注意以下几点。

(1)所选云台的负荷能力要大于实际负荷的1.2倍。就是说云台上所有设备重量之和应小于云台的负荷能力，如果让云台满负荷或是超负荷运行，虽能免强工作，但启动时惰性大，特别是垂直转动时更困难，极大的影响了巡视效果。

(2)云台转动停止时应有较好的自锁性能，刹车时回程角应小于1。

(3)室内云台在最大负荷时，噪声应小于50dB。

3.2 防护罩

用于保护摄像机的装置叫防护罩。有室内、室外之分，室内防护罩主要作用是防尘；而室外防护罩除防尘之外，更主要的作用是保护摄像机在较恶劣自然环境(如雨、雪、低温、高温等)下工作。这不仅要求严格的密封结构，还要有雨刷、喷淋装置等，同时具有升温和降温功能。由此决定了室外防护罩的价格远高于室内防护罩。选择防护罩时还应注意的是：防护罩的标称尺寸与摄像机标称尺寸一致，即1/3″摄像机选用1/3″防护罩。若难于一致时，可用大尺寸防护罩配小尺寸摄像机；反之不行。

3.3 支架

用于固定摄像机的部件，有壁装、吊装等型式。支架的选择比较简单，只要其负荷能力大于其上所装设备总重量即可，否则易造成支架变形，云台转动时产生抖动，影响监视图像质量。

3.4 控制解码器

在有云台、电动镜头和室外防护罩的电视监控系统中，必须配有控制解码器。这样在控制室中操纵键盘相应按键即可完成对前端设备各动作及功能的控制。控制解码器必须与系统主机同一品牌，这是因为不同厂家生产的控制解码器与系统主机的通信协议、编码方式一般都不相同，除非某控制解码器在说明书中特别说明该设备与某个品牌的主机兼容，否则绝不可选用。射灯

目前绝大多数电视监控系统均配置随摄像机转动的射灯以辅助照明，其最大好处是灵活、方便，且价格不贵。黑白电视监控系统宜配置高压水银灯；彩色电视监控系统宜配置碘钨灯。当需夜间隐蔽监视时应用红外射灯。红外射灯一种是在普通照明灯前加滤光片，另一种是由红外发光二极管阵列构成。前者耗能较大，且常产生“红暴”(由于滤光不净，有少量红光被人眼看到)；后者极少产生“红暴”，但照射距离较近。另外，还需提醒的是：红外射灯对彩色电视监控系统不起作用，这是由于红外光被彩色摄像机中的彩色滤色器滤掉的缘故。

第四篇：防雷知识及电视监控系统防雷接地方法

防雷基础知识—防雷知识技术名词解释

技术名词解释

1）等电位连接类——等电位连接(Equipotential bonding)将电器设备与外部导体作出连接，以达到相同或相近电位的电气连接器件。电涌保护器为保护带电导体的其中一大类。

2）故障分类—— a)电涌

电涌在导线与导线之间或导线与地之间发生一个瞬态的过电压，时间少于1ms，该电压远远超过设备的最高允 工作电压峰值，但它并无工作频率。电涌的成因为雷击或者开关误操作（如空气开关过流跳闸）而引起的操作过电压。

b)瞬时过电压（Tranxient Overvoltage TOV）

瞬时过电压是在某地区的波动，时间相对来说比较长，可视为1ms—20ms之间。

3)电涌保护器分类—— a)SPD Surge Protection Device的缩写，其功能是对电涌产生保护功能的器件。

b)开关（限流）型 SPD 按照IEC61312-3的要求，一般用在LPZOB-LPZ1区中，用于电源系统的防雷器，可最大限度的消除电网后续电流，疏导10/350us的模拟雷电冲击电流。

C)限压型 SPD 按照 IEC61312-3的要求，一般用在 LPZ1区和 LPZ2区的防雷器，可较大程度减低电网上的残压，疏导8/20us 的模拟雷电冲击电流。

d)类电涌保护器（第一级）

由于特殊设计，能够承受直击雷的能量和释放部分直接雷击电流的电涌保护器。e类电

e)涌保护器（第二级）

能够释放由远距离或传导雷击以及开关转换而引起的电涌的电涌保护器。

f)类电涌保护器（第三级）

为了保护使用插座的单个负载而设计的电涌保护器。g)电涌保护器前端的保护熔丝（后备保险熔丝）

在所有的电涌保护器前端都必须安装前级保险丝。如果电路中的熔丝的额定值高于电涌保护器元件的最大容许熔丝，电涌保护器必须选择符合要求的前级熔丝串联在前端，进行保护。

4)电涌保护器参数分类—— a)最大持续工作电压 Uc 对于内部没有放电间隙的电涌保护器，该电压值表示最大可允许加在电涌保护器两端的工频交流均方根（r.m.s）。在这个电压下，电涌保护器必须正常工作，不可出现故障，同时该电压连续加载在电涌保护器上，不会改变电涌保护器的工作特性。

B)额定电压UN 厂家设计该设备在正常工作下的电压，它可以用直流电压表示，也可以用正弦交流电压的有效值（r.m.s）来表示。

C)最大通流量Imax SPD不发生实质性破坏，每线或单模块对地，过规定次数、规定波形的最大限度的电流峰值。冲击通流容量一般大于标称放电电流的2.5倍。

D)额定放电电流（In）(标称放电电流)厂家出厂时标称电涌保护器的8/20雷电流波形的电流峰值，它是用来划分C类等级

（Ⅱ级）电涌保护器。e)脉冲冲击电流(Iimp)标准的10/350us雷电流模拟波形，主要参数： *电流峰值 *电量 *比能

它是模拟自然界直接雷击的波形，B级雷击放电器必须能承受适当雷电流的多次冲击而不发生损坏。

f)电压保护水平Up 电涌保护器被触发前，在它的两端出现的最高瞬间电压值。本书第19页表格中列出了符合DIN VDE0110-1(04/97)标准的各类设备的保护电压水平的要求及OBO产品的对应保护水平电压。

G)残压

雷电放电电流通过SPD时，其端子间呈现现的电压。h)100%雷击脉冲箝位电压雷击脉冲箝位电压雷击 在1.2/50us的雷击脉冲电压波形的冲击下，电涌保护器的动作电压，在这个电压波的测试中，对电涌保护器进行十次冲击，保护器均必须动作。

I)额定频率（fn）

厂家设计该设备在正常工作下的频率 j)反应时间（tA）

在本质上，反应时间是依赖于电涌保护器内部所采用的元器件的特性来确定的。反应时间有可能由于浪涌电压的du/dt（电压上升速度）或浪涌电流的di/dt（电流上升速度）陡度而有所限制。

K)短路承受强度

电涌保护器必须在依靠外部或内部的断路器或电路的过流保护装置断开，短路中流前所能承受的短路电流（如保险丝或断路器）将该电流遮断。

l)后续电流（If）

在电涌保护器放电后，流经它的电流，它依赖于不同的电网，后续电流是属于持续开路电流，它的大小是和电涌保护器到变压器的距离及变压器容量有关系。

m)传输频率 通信线路电涌保护器的插入损耗<3dB时的频率。5）建筑物防雷分类—— a)雷击保护系统（LPS）

是对建筑物或屋内防雷击保护的全部系统的统称，包括外部防雷系统和内部防雷系统。

B)雷击保护分区（LPZ）

通过对雷击电磁环境的定义，进行区域划分。

防雷知识及电视监控系统防雷接地方法

1.雷电的产生

人们通常把发生闪电的云称为雷雨云,其实有几种云都与闪电有关,如层积云、雨层云、积云、积雨云，最重要的则是积雨云，一般专业书中讲的雷雨云就是指积雨云。

云的形成过程是空气中的水汽经由各种原因达到饱和或过饱和状态而发生凝结的过程。使空气中水汽达到饱和是形成云的一个必要条件，其主要方式有：

（1）水汽含量不变，空气降温冷却；（2）温度不变，增加水汽含量；（3）既增加水汽含量，又降低温度。但对云的形成来说，降温过程是最主要的过程。而降温冷却过程中又以上升运动而引起的降温冷却作用最为普遍。积雨云就是一种在强烈垂直对流过程中形成的云。由于地面吸收太阳的辐射热量远大于空气层，所以白天地面温度升高较多，夏日这种升温更为明显，所以近地面的大气的温度由于热传导和热辐射也跟着升高，气体温度升高必然膨胀，密度减小，压强也随着降低，根据力学原理它就要上升，上方的空气层密度相对说来就较大，就要下沉。热气流在上升过程中膨胀降压，同时与高空低温空气进行热交换，于是上升气团中的水汽凝结而出现雾滴，就形成了云。在强对流过程中，云中的雾 滴进一步降温，变成过冷水滴、冰晶或雪花，并随高度逐渐增多。在冻结高度（-10摄氏度），由于过冷水大量冻结而释放潜热，使云顶突然向上发展，达到对流层顶附近后向水平方向铺展，形成云砧，是积雨云的显著特征。

积雨云形成过程中，在大气电场以及温差起电效应、破碎起电效应的同时作用下，正负电荷分别在云的不同部位积聚。当电荷积聚到一定程度，就会在云与云之间或云与地之间发生放电，也就是人们平常所说的“闪电”。

雷电以其巨大的破坏力给人类、社会带来了惨重的灾难，尤其是近几年来，雷电灾害频繁发生，对国民经济。造成的危害日趋严重。我们应当加强防雷意识，与气象部门积极合作，做好预防工作，将雷害损失降到最低限度。

2.雷电的破坏 雷电的破坏主要是由于云层间或云和大地之间以及云和空气间的电位差达到一定程度（25—30kV/cm）时，所发生的猛烈放电现象。

通常雷击有三种形式，直击雷、感应雷、球形雷。

直击雷是带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象。避雷针等装置可将“直击雷”产生的高电压、强电流迅速引入大地，消除雷击的影响，从而起到保护设施的作用。

感应雷是当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，地面某些范围由于散流电阻大，出现局部高电压，或在直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压、而发生闪击现象的二次雷。虽然在避雷针的保护范围内，物体可免遭直接雷击，但“感应雷”可在电力、通信、网络、卫星天线及有线电视等线缆上产生高压感应和电流“浪涌”，并通过导线引入配电间、机房、办公室和住宅等，使电源、通讯及电子设备不可避免地受到损害。因此，防止这些现代社会的雷害显得十分紧迫和必要。

球形雷是球状闪电的现象。3.电涌的来源

电涌可来自电气装置外部，也可来自电气装置内部，即来自电气装置内的电器设备。

来自外部的电涌 这种电涌由雷电或公用电网开关的投切引起，这两类有害的电源扰动都可扰乱计算机和微机信息处理系统的工作，引起停工或永久性设备损坏。

当云层上有电荷储蓄，云层下表面产生极性相反的等量电荷时，将引起雷电放电。其后的情况就像一个大电池组或一个大电容器的放电那样，云层和地面间的电荷电位高达若干百万伏。发生雷击时以若干千安设计的电流通过雷击放电，经过所有设备和大地返回云层，从而完成电的通路。不幸的是这个雷电通路常常取道重要或贵重的设备。电涌防护的关键概念是给雷电感应电流提供一个通向大地的短捷有效的通路。这样雷电涌流将从设备外分流。所示为设备处雷电流减少的情况。大的雷击电流值常被例举应用，其实它发生的可能性很小。

来自内部的电涌 来自内部的电涌是经常发生的，诸如来自空调机、空压机、电弧焊机、电泵、电梯、开关电源和其它一些感性负荷的电涌。例如一台20hp的感应电动机（线电压230V，4级，Y结线）在最大转矩时每相具有约39J的储存能量，当其标称方根值电流被截断时，它将产生瞬态过电压。它经常发生，和它自同一配电箱供电的其它负荷将因此易受损坏或工作失常。

不要以为电气装置电源进线上的过电压防护器可以保护电气设备不受内部电涌的危害。它不能，它只能对沿电源线进入电气装置的外部电涌进行防范，因大容量的进线防护器具内部电涌发生处的距离太远。戴恩•内里（Dion Neri）作，王余厚译，黄妙庆校 《EC&M 电气施工与管理》1998年10月第一卷第一期如下趣闻，摘自其他网站，故事的真实性斑竹未考究过。“不一定只有总统才会被瞬态电涌击中”

电涌是微秒量级的异常大电流脉冲。它可使电子设备受到瞬态过电的破坏。每年半导体器件的集成化都在提高，元件的间距在减小，半导体的厚度在变薄。这使得电子设备受到瞬态过电破坏的可能性越来越大。如果一个电涌导致的瞬态过电压超过一个电子设备的承受能力，那么这个设备或者被完全破坏，或者寿命大大缩短。

雷电是导致电涌最明显的原因，雷电击中输电线路会导致巨大的经济损失。每一次电力公司切换负载而引起的电涌都会缩短各种计算机、通讯设备、仪器仪表和 PLC的寿命。另外，大型电机设备、电梯、发电机、空调、制冷设备等也会引发电涌。UPS 也可被电涌摧毁。

建筑物顶部的避雷针在直击雷时可将大部分的放电分流入地，避免建筑物的燃烧和爆炸。UPS 不间断电源是处理电压的严重下降。二者非常有用，但都不能保护计算机免受电涌的破坏，而且UPS 本身集中很多微处理器，也可被电涌摧毁。25年之前，IBM发现电涌更为常见的来源是电力公司的电网开关和大型电力设备(如空调和电梯)。每天都有这样的电涌通过配电盘进入工作室破坏电子设备或缩短其寿命。因此，在美国几乎所有的有计算机或其它敏感电气设备的建筑都安装了电涌保护器。

4.电涌容易损坏的电气设备

含有微处理器的电气设备极易受到电涌的损坏，这包括计算机和计算机的辅助设备、程序控制器、PLC、传真机、电话、留言机等；程控交换机、广播电视发送机、微波中继设备；家电行业的产品包括电视、音响、微波炉、录像机、洗衣机、烘干机和电冰箱等。美国的调查数据表明，在保修期内出现问题的电气产品中，有63％是由于电涌造成的。

5.电涌对计算机和其它敏感电气设备的危害

计算机技术发展至今，多层、超规模的集层芯片，电路密集，趋向是集成度更高、元器件间隙更小、导线更细。几年前，一平方厘米的计算机芯片有 2,000个晶体管而现在的奔腾机则超过10,000,000个。从而增加了计算机受电涌损坏的概率。由于计算机的设计和结构决定了它应在特定的电压范围内工作。当电涌超出计算机能承受的水平时，计算机将出现数据乱码，芯片被损坏，部件提前老化，这些症状包括：出乎预料的数据错误，接收/输送数据的失败，丢失文档，工作失常，经常需要维修，原因不明的故障和硬件问题等等。

雷电电涌远远超出了计算机和其它电气设备所能承受的水平，绝大多数情况下，造成计算机和其它电器设备的当即毁坏，或数据的永远丢失。即使是一个20马力的小型感应式发动机的启动或关闭也会产生3,000－5,000伏的电涌，使和它共用同一配电箱的计算机在每一次电涌中都会受到损坏或干扰，这种电涌的次数非常频繁。

CBEMA-计算机商业设备制造商协会制定了国际标准,该标准是IBM等计算机制造商们设计、制造计算机的依据。中国的行业标准规定：使用 220/380伏电力系统的计算机所能承受的过电压不高于2000伏。

美国广泛地应用计算机比中国早约20年，是通过惨痛的教训后才重视了对计算机的电涌防护。美国的银行、前 500强公司、防卫设施、金融保险系统、服务网络、电讯网络、石油化工厂等都装有电涌防护器。中国将是世界上最大的计算机消费市场。五年前的中国银行还未计算机化。随着计算机的普及，人们也认识到保护这种电子设备的重要性。我国于1998年颁布并实施了计算机信息系统防雷保安器的行业标准。

6.雷击保护的基本原则

欲使设备得到很好的保护，首先应对其所处的环境、受雷电影响的程度做出客观的估计，因它与出现过电压的幅值、概率、网络结构、设备抗电压能力、保护水平和接地等有关；防雷工作应作为一项系统工程来考虑，强调全面防护（包括建筑物、传输线路、设备和接地等），综合治理，且要做到科学、可靠、实用和经济。针对感应雷瞬时能量较大的特点，根据IEC国际标准对能量逐级吸收的理论，及防护区间量级分类的原则，需要做多级防护。

7.雷电防护措施

采用避雷针、避雷带和避雷网等可防止和减少雷电对建筑物、人身和居室造成的危害。但已有大量事实证明：在安装了这些避雷装置的室内，计算机设备、通讯网络及微电子器件在雷击时，却仍然会遭受不同程度的损害。对此，科学家通过进一步的分析，已经找到了其中的原因所在。

避雷器的种类基本上分三大类型：

（1）电源避雷器：按电压的不同，分22V的单相电源避雷器和380V的三相电源避雷器（安装时主要是并联方式，也串联方式）。“电源防雷器”并接在电力线路上，可遏制瞬态过电压和泄放浪涌电流。从总进线到用电设备端通常配置分为三级，经过逐级限压和放电，逐步消除雷电能量，保证用电设备的安全。根据不同的需要可选用“可插拔模块型”、“端子接线式”和“移动插座式”等品种。

（2）信号型避雷器：多数用于计算机网络、通信系统上，安装的方式是串联。

“信号防雷器”接入信号接口后，一方面能切断雷电进入设备的通路，另一方面能迅速对大地放电，确保信号设备的正常工作。信号防雷器具有多种规格，分别可用于电话、网络、模拟通信、数字通讯、有线电视及卫星天线等设备的防雷，各种设备的输入口特别是室外引入端，均应安装信号防雷器。

（3）天馈线避雷器：它适用于有发射机天线系统和接收无线电信号设备系统，连接方式也是串联。

选用防雷器要注意接口的形式和接地的可靠，重要场所应设置专用的接大地线，切不可将防雷接地线与避雷针接地线并接，且要尽量远离、分开入地，8.电视监控系统防雷接地方法

（1）电视监控系统应有良好的防雷接地，以保证人身安全以及防干扰和雷击。

（2）监控设备的工作接地电阻应小于4Ω，当监控系统采用综合接地网时，接地电阻应小于1Ω。

（3）防雷接地应采用专用接地干线。由监控控制室引入接地体，专用接地干线采用铜芯绝缘导线或电缆。接地线截面不应小于20mm2。（4）监控系统的接地线不能与强电交流的地线以及电网零线短接或混接，接地线不能形成封闭回路。

（5）由控制室引到监控系统其他各监控设备的接地线，应选用铜芯绝缘软线，其截面面积不应小于4mm2。

（6）监控系统一般可采用单点接地。

（7）监控系统中三芯电源插座的接地端，应与系统的接地端相连（保护地线）

9.选用避雷器的注意事项 作为防感应雷工程的设计者，应选择一个技术先进的制造商，产品应具有详细的说明书、技术指标、产地、符合各方面的标准证书及销售许可证书等。具体事项有如下几点，仅供大家参考。

（1）设计是否有利于用户并且容易安装 理想的产品应该是一个小型、紧凑并且能够安装在现有的空间内，同时易于安装。

（2）反应时间 电涌防护器的反应必须比电涌的速度快。反应时间在毫微秒（纳秒）级均符合技术要求。

（3）一次能够处理的最大电流 最大电流（即峰流）是指一个电涌防护器的处理最大电流的能力。Bell core实验室（AT&T－Bell实验室的研究机构）为了保护它高度计算机化的实验中心，进行了广泛的调研，确定了电涌防护器处理最大电流的能力和所需的技术参数，一个20千安的电涌防护器即可满足要求，起到防电涌、保护设备的作用。由此可见，在任何建筑物内的分支线供电箱处安装一个80千安的电涌防护器，便足以解决任何可能出现的电涌问题。对多雷击区的贵重电气设备，应在建筑物进口的交流配电箱处安装一个较大的防护器，型号从 160千安到 400千安。

（4）吸收能量的能力 电涌防护器吸收能量的能力以焦耳(joule)来衡量，焦耳值越高，电涌防护器的使用寿命越长。

（5）钳制电压的能力 也就是将过电压钳制到电器设备所能承受的安全范围之内的能力。计算机被设计在一定电压范围内使用，如果超出了这个范围就会导致计算机的损坏。因此电涌防护器必须把过电压钳制到安全水平。1998年 6月 1日开始实施的GA173-1998标准规定：用于220/380 伏电力系统的计算机防雷保安器(电涌防护器)的钳制电压应小于或等于2000伏。

（6）体积的大小非常重要 就电涌防护器来讲，体积尺寸的大小非常重要。电涌防护器的内部电感应该低弱，防护器本身的体积尺寸越大，它固有的内部线路电感就越大；防护器本身体积小，电感也小，防护效果也就更好。小体积防护器的另一个优势是可以安装在靠近配电箱处，因为连线本身也有电感，连线越长，对保护系统的限制水平的不良影响也就越大，因此在安装电涌防护器时越靠近配电箱越好，最好是在15厘米以内。在电气设备狭小的空间内不可能安装大体积的防护器。

（7）符合国际和国家标准 电涌防护器应符合国际标准，包括UL1449、ANSI/IEEE、NEMA和 IEC。在我国同样有相应的标准，公安部公共信息网络安全监察局要求：所有用于保护计算机的防雷保安器（本文中称为电涌防护器），都必须根据GA173-1998的标准通过检测并获得销售许可证后，方可销售。

（8）产品的可靠性及客户单 了解客户单以及厂家从事产品生产的历史有助于了解厂家的信誉和其产品的可靠性。

（9）质量保证 保质期限的长短体现了制造商对其产品是否能不出问题、能长久的保护设备的自信心。一旦产品出现问题，客户是否能得到快速免费的服务，也是用户应考虑的因素之一。

如何选择数据线防护器 有数百个不同的连接器类型，许多不同的应用程序和规程，6个不同的电压电平，这些都影响“我应该买什么样的数据线防护器”的决定。但是如果您了解了以下三个重要的事实，选择满足您需要的防护器并不困难。

（1）传输电压（Transmission Voltage）应用程序中精确的传输电压必须在每笔定单中注明。一个好的电涌防护器，其钳制过电压的能力应尽可能地接近被保护仪器的额定传输电压。选择数据线电涌防护器的第一步是：确定设备的传输电压，这可以在您的设备手册中找到，但如果您不知道，不要猜测。可以很容易地用电压表测出。下表显示通常应用程序所设定的电压。电压 系统应用程序 7.5 V RS422, RS423,RS485, 以太网, 大多数 LANS 以太网，和局域网 7.0 V 数据电话公司（信道服务单元/数据服务单元，DDS，T1，ISDN，等）12 V 类别 5、100Base －T、ATM155(100兆赫）18 V RS232，令牌环，数字式4-20毫安电流回路 27 V ArcNet、模拟4-20毫安电流回路 60 V 模拟、租用专用线电话公司 240 V 拨号线、调制解调器和传真机。

（2）连接器类型（Connector type）在全世界，有数百种不同类型的连接器用于数据线应用程序中。最通常的几种列表如下。如果你认为你有一种未列在下表中，我们或许也能对其提供保护 – 只要向我们的工程师了解即可。常用的防护器连接器类型--同轴的（Co-axial）双轴的（Twin-axial）RJ 11 RJ 45 串接 9,15, 或 25 针 Centronics 通用串接总线（USB Universal Serial Bus）硬布线（没有连接器）（3）数据传输速度（Data transfer speed）数据传送是以每秒百万比特或兆赫来度量的。一个适合10兆赫应用程序的保护器不能在100兆赫的应用程序下工作。一个设计为保护有线电视同轴电缆的防护器在1.5千兆赫的卫星传输馈线上可能无法工作。许多办公应用程序被设定为 1至10MHz 范围，但被称做Category 5 的应用程序（运行在100兆赫）越来越普及了。数据传送速度能够在你的设备手册中找到并应当包含在每一笔定单中。

第五篇：高速公路通信、监控、收费系统的防雷方案范文

高速公路通信、监控、收费系统的防雷方案

一、概述

当今社会电子计算机技术、微波通信技术日益发展，各类电子设备大量应用，雷击电感应到附近的导体中形成过电压，可高达几千伏，对微电子设备的危害极大。LEMP的主要侵入通道有电源线路、各类信号传输线路、天馈路线和进入系统的管、缆、桥架等导体侵入设备系统，造成电子设备失效或永久性损坏。因此，雷击脉冲的防护是在入侵通道上将雷电流泄放入地，从而达到保护电子设备的目有。其主要方法是采用隔离、等位、钳位、均压、滤波、屏蔽、过压过流保护、接地等方法将雷电过电压、过电流及雷击电磁脉消除在设备外围，从而有效地保护各类设备。目前主要采用气体放电管、放电间隙、高频二极管、压敏电阻、瞬态二极管、晶闸管、高低通滤波器等元件根据不同频率、功率、传输速率、阻抗、驻波、插损、带宽、电压、电流等要求，组合成电源线、天馈线、信号线系列电涌保护器（SPD）安装在微电子设备的外连线路中，地线按共用接地原则接入系统的地线，才不至于造成地电位反击。只要设计合理、安装合格，电涌保护器就能有效的防御雷电。

因此，采用完善的综合防雷手段构成一套完整的防雷体系，这就是现代防雷的新理论：综合防雷理论。目前高速公路建设发展迅速，为了使高速公路畅通无阻，保证高速公路通信、监控、收费系统正常运行，将雷电灾害降低到最低限度，防雷工程技术人员应对系统进行全面规划、综合治理、制定完善的综合防雷设计方案。

二、高速公路综合防雷设计方案的依据

高速公路综合防雷在设计时主要采用以下标准，供设计时参照。

1、IEC61024《建筑物防雷》

2、IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》

3、ITU K25《光缆的防雷》

4、ITU K27《电信大楼内的连接结构和接地》

5、GB50057-94《建筑物防雷设计规范》

6、GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

7、GB50174-93《电子计算机机房设计规范》

8、GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》

9、GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》

10、YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规范》

11、XQ3-2000《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》

三、高速公路通信、监控、收费系统的基本组成

1、每一条高速公路在其管理的区间内均设有一监控中心大楼。监控中心一般设在高速公路的出、入口处，也有设在管理区间的中心部位。中心一般设置有大型地图板和监控电视系统，并配有多画面切换控制设备、视频监视器、低速录象设备及自动转换装置。中心配备有计算机网络系统、负责管理各收费站的收费信息、紧急电话的控制、公路出入口及中间各大型电子显示屏的控制和公路沿线的小型电子提示牌的控制等。中心大楼内还有程控交换机系统、中心控制台、光缆通信的两个或四个8Mbit/s接口的光端机、电端机及上网设备、无线电话系统、UPS供电系统等多种电子设备。

2、在每个收费站配备有光缆通信设备，收费用的计算机局域小网，收费站信号灯控制系统，监视、摄像、记录系统，控制操作台，站内电话控制台、无线对讲电话等。

3、在每个收费亭内配备有收费计算机网络系统工作站专用计算机，收费票据打印机，收费指示板，指示灯，车道控制机，自动栏杆，语音提示系统，车辆过境自动计数器，对讲电话和空调及供电系统等设备。

4、在公路沿线及收费站广场设置了多个监控摄像头，将摄像头的视频信号通过光缆、同轴电缆、对称电缆或通过微波传输系统，将视频信号或语音信号传到中心监控室，以利控制中心掌握公路沿线的车辆行驶运行情况，便于指挥调度。

5、道路LED指示牌。LED指示牌发布高速公路即时信息，位于空旷的环境中，其控制信号线一般由光纤组成，系统电源采用就地变压（主要是使用开关电源）的措施，由电源引起的雷击事故较为普遍。

四、高速公路的综合防雷原则

高速公路的综合防雷设计应考虑环境因素、雷电活动规律、系统设备的重要性、发生雷灾后果的严重程度，分别采取相应的防护措施。

1、在进行综合防雷设计时，应坚持全面规划、综合治理、优化设计、多重保护、技术先进、经济合理、定期检测、随机维护的原则，进行综合设计及维护。

2、高速公路综合防雷系统的防雷设计应采用直击雷防护、等电位连接、屏蔽、合理布线、其用接地系统和安装电涌保护装置等措施进行综合防护。必须坚持预防为主，安全第一的指导方针。

3、高速公路综合防雷系统应根据所在地区雷暴等级、设备放置在雷电防护区的位置不同，采用不同的防护标准。为确保防雷设计的科学性、先进性，高速公路建设工程在设计前宜做高速公路沿线现场雷电环境评估。

五、高速公路建筑物直击雷防护措施

1、监控中心大楼一般设置在高速公路的出入端或控制管理区域的中心位置。由于周围地形比较空旷，楼层一般都在六层以上，高度超过20m且楼顶还安装有各类通信天线、有的还架设有铁塔，这些都是直击雷的重要目标。由于楼内有大量实时运行的电子、微电子设备，又是整个机场的指挥高度中心，根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》的规定，可定为二类防雷建筑。按滚球法（滚球法半径45m）设计避雷针。设计方法请参照《建筑物防雷设计规范》附录四的要求，决定避雷针的数目、布局、高度，在设计时应考虑避雷针抗当地30年最大风的抗风强度，并留有一定余量。

2、为了减少避雷针的维护，防止酸雨对避雷针的腐蚀，应在监控中心大楼楼顶安装不锈钢避雷针，其高度和数量根据滚球法计算其保护范围能覆盖整幢中心大楼的天面和各类天线，使其能有效防止直接雷击以保护大楼的楼顶和各类通信天线的安全。

3、在公路沿线安装监控摄像头的云台杆顶、收费站广场云台杆顶以及LED指示牌顶各安装一套不锈钢避雷针，以保护云台摄像头等设备免遭直击雷危害。

4、在高速公路收费站钢架屋顶上和大型室外电子显示屏顶端左右对称各安装一套不锈钢避雷针，以保护收费站钢架屋顶和电子显示屏框架结构免遭直击雷危害。

5、避雷针的引下线最好利用钢结构柱做泄流线，条件不允许时，也可以单独用25mm2以上的铜绞线穿镀锌钢管屏蔽，并做绝缘处理，从避雷针尖直接以最短路径入地，以减少泄流时的雷击电磁脉冲辐射而损坏微电子设备和室外大型电子显示屏编码控制系统。

六、雷击电磁脉冲（LEMP）的防护措施

雷击电磁脉冲（LEMP）所产生的感应电动势通过侵入通道叠加在线路信号上产生瞬间高电压，击毁各类用电设备和微电子芯片，因此在实施防雷工程时必须将感应雷击作为重点，进行有效的防御。在设计综合防雷时，应从以上通道进行重点防护，同时做好等电位连接和共用接地系统。

1、电源系统的防雷措施

在监控中心大楼的总配电盘上安装一套雷电通流容量Iimp≥25kA（波形10/350μs）；响应时间Ta≤50ns的三相电涌保护器SPD1，型号为：REP-XEL385B25，作为一级保护。

在楼层分盘上安装一套雷电通流量Imax≥40kA（波形8/20μs）；响应时间Ta≤25ns的三相电涌保护器SPD2，型号为：REP-D380M2，作为二级保护。

在UPS电源前安装一套雷电通流容量Imax≥20kA（波形8/20μs）；响应时间Ta≤50ns的单相电涌保护器SPD3，型号为：REP-D216，作为三级保护。在UPS电源后或设备前安装一套雷电通流容量Imax≥10kA（波形8/20μs）；响应时间Ta≤50ns的单相电涌保护器SPD4，型号为：REP-D220CK，作为四级精细保护。

在强雷区应设SPD1－SPD4。四级防护；在多雷区和高雷区可选择SPD1、SPD2和SPD3三级作为电源系统防护选择标准；在少雷区可选择SPD1和SPD3二级作为电源系统防护选择标准。

SPD连接导线应短而直，SPD连接导线不宜大于0.5m，当长度大于0.5m时应适当加粗线径。当SPD1～SPD2的线距小于10m、SPD2～SPD3的线距小于5m、SPD3 ～SPD4的线距小于5m时，应在两SPD间加装退耦装置。为防止SPD老化造成短路，要求SPD安装线路上应有过流保护装置，应选用有劣化显示功能的SPD（如下图）

在收费亭内的供电线路上各安装一套雷电通流量Imax≥20kA（波形8/20μs）；响应时间Ta≤25ns的单相电涌保护器SPD，型号为：REP-D116，保护各亭收费计算机、票据打印机、收费指示板、指示灯、自动拦杆、车道控制器、语音提示系统、对讲机等电源线路安全。

广场摄像头头部低压直流供电线路两端各安装一只通流容量In≥5kA（波形8/20μs）；响应时间Ta≤25ns的低压电涌保护器SPD，以保护低压直流供电线路安全，型号为：GVD-220VAC。

在公路沿线的云台摄像头供电线路配电盘输出端各安装一套雷电通流量Imax≤40kA（波形8/20μs）；响应时间Ta≤25ns的单相电涌保护器SPD1，型号为：REP-D220M2，作为一级保护。在直流整流供电设备前安装一套雷电通流量Imax≥20kA（波形8/20μs）；响应时间Ta≤25ns的单相电涌保护器SPD2，型号为：REP-D220CK，作为二级保护。在摄像头直流供电线路上安装一只通流容量Imax≥5kA（波形8/20μs）；响应时间Ta≤25ns的低压电涌保护器SPD3以保护摄像头供电线路安全，型号为：GVD-220VAC。

在进、出高速公路两端和中间的大型电子显示屏电源线路配电盘上各安装一套雷电通流量Imax≤40kA（波形8/20μs）；响应时间Ta≤25ns的单相电涌保护器SPD1，型号为：REP-D220M2，作为一级保护；在稳压整流器设备前安装一套雷电通流量Imax≥20kA（波形8/20μs）；响应时间Ta≤25ns的单相电涌保护器SPD2，型号为：REP-D220M3，作为二级保护；在未级设备供电处安装防雷插座，通流容量Imax≥15kA（波形8/20μs）；响应时间Ta≤25ns的单相电涌保护器SPD3，型号为：REP-D220CK，作为三级电源保护。

2、视频信号传输线路的防护措施

（1）在广场摄像头到控制中心和收费亭车道的监控摄像头到控制中心的视频传输电缆两端应安装视频信号SPD各一只，型号为：REP-CCTV，以保护摄像头。

（2）在公路沿线云台的摄像头上各安装一只视频信号电涌保护器，型号为：REP-CCTV，以保护摄像头。

（3）在收费电脑视频卡视频输入、输出BNC端口安装视频信号SPD各1个，型号为：REP-CCTV，保护收费电脑。

3、收费系统信号线的防护措施

（1）在监控中心机房计算机网络服务器至网络交换机（HUB）间安装一只计算机网络信号SPD，型号为：REP-X06-RJ45E100，以保护服务器。

（2）在监控中心机房网络交换机至收费亭的微机间的数据线两端各安装一只计算机网络信号SPD，型号为：REP-X06-RJ45E100，以保护网络交换机和收费亭微机网络端口。

（3）在电子显示屏的光、电端机编码器之后至控制器两端各安装一只数据线SPD，型号为：REP-X04-ZX，以保护光、电端机、编码器和控制器。

（4）收费亭与监控中心有线对讲系统两端各安装音频信号避雷器1个，通流容量5KA（波形8/20μs），型号为：REP－X04－AU。

（5）宜在程控电话和紧急电话传输线两端安装程控电话电涌保护器，其标称导通电压为Un≤1.5Uc ；雷电通流量Ia≥5kA（波形8/20μs）；响应时间Ta≤50ns 的程控电话SPD，型号为：REP-X02-ZX。

七、屏蔽措施

1、屏蔽是减少电磁干扰的基本措施，宜采取以下措施：外部屏蔽措施、线路敷设于合适的路径、线路屏蔽，这些措施宜联合使用。

为改善电磁环境，所有与建筑物组合在一起的大尺寸金属部件都应等电位连接在一起，并与接地装置相连。屋顶为金属表面、立面金属表面、混凝土内钢筋和金属门窗框架，都必须进行等电位连接后接地。

在需要保护的空间内，当采用屏蔽电缆时其屏蔽层至少在两端并宜在雷电防护区交界处做等电位连接。当微电子设备系统要求只在一端做等电位连接时，可将屏蔽电缆穿金属管引入，金属管在一端做等电位连接。

建筑物之间的连接电缆应敷设在金属管道内，这些金属管道从一端到另一端应全线电气贯通，并连到各建筑物的等电位连接带上。电缆屏蔽层也应连到这些带上。

2、实践中建筑物或房间的大空间屏蔽是由金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋这些自然构件组成的。这些构件构成一个格栅形大空间屏蔽。穿入这类屏蔽的导电金属物应就近与其做等电位连接后接地。

3、监控系统设备机房位置应选择在LPZ最高级区和避免设在建筑物的顶三层内；当建筑物天面部分的避雷网格尺寸不符合系统抗干扰的要求时，应在天面加装屏蔽层。使用非屏蔽电缆，入户前应穿金属管并埋入地中水平距离10m以上。如受条件限制无法穿金属管埋地入户，则应加长入户屏蔽管或栈桥长度，金属管或栈桥的两端以及在雷电防护区交界处要做等电位连接和接地。

4、监控系统设备为金属外壳时，应用最短的导线将其与等电位连接带连接。如是非金属外壳，当设备所在建筑物屏蔽未达到设备的电磁兼容性要求时，应加装金属网或其它屏蔽体对设备屏蔽，金属网应与等电位连接带进行等电位连接。

5、计算机、通信、监控机房的设备应与建筑物外墙保护1m左右距离。以防止大楼遭到直击雷时沿外墙泄流入地的引下线周围产生较强的电磁场而损坏微电子设备。

八、等电位连接与共用接地

1、等电位连接是现代防雷技术重要的防护措施之一。将进入监控中心大楼的各类管线的屏蔽层、机架等在进入大楼前进行等电位连接后接地。在进入设备前再进行二次等电位连接后接地。将广场摄像头输出的同轴电缆的外层和其它管线外层在进入大楼前进行等电位连接后接地。

2、将分开的外导电装置用等电位连接导体连接后接地，以减少系统设备所在的建筑物金属构件与设备之间或设备与设备之间因雷击产生的电位差。利用钢筋混凝土结构的建筑物内所有金属构件的多重连接建立一个三维的连接网络是实现等电位连接的最佳选择。为方便等电位连接施工，应在一些合适的地方预埋等电位连接预留件。

进入系统所在建筑物的各类水管、采暖和空调管道等金属管道的金属外层在进入建筑物处应做等电位连接，燃气管道入户后应在法兰盘连接处插入一块绝缘两端用开关型SPD连接后户内金属管道可参加等电位连接，并与建筑物组合在一起的大尺寸金属件连接在一起，按GB50054的要求做总等电位连接之后，接向总等电位连接带，并可靠连通接地。

3、在建筑物入口处，即LPZ0B与LPZ1区交界进行总等电位连接后接地，在后续的雷电防护区交界处按总等电位连接的方法进行局部等电位连接，连接主休应包含系统设备本身（含外露可导电部分）、PE线、机柜、机架、电气和电子设备的外壳、直流工作地、防静电接地、金属屏蔽线缆外层、管道、屏蔽槽、电涌保护器SPD的接地等均应以最短的距离就近与这个等电位连接带直接连接。连接基本方法应采用网型（M）结构或星型（S）结构。网型结构的环行等电位连接带应每隔5m经建筑物墙内钢筋、金属立面与接地系统连接。当采用S型等电位连接网络时，系统的所有金属组件除在接地基准点，即ERP处连接外，均应与共用接地系统的各组件有足够的绝缘（大于10KV, 1.2/50μs）。

4、宜利用建筑物的基础钢筋地网作为共用接地系统。如建筑物没有基础钢筋地网，宜在建筑物四周埋设人工垂直接地体和水平环型接地体。接地体的接地电阻不宜大于4Ω。原则上应在各雷电防护区界面处做等电位连接，但由于工艺要求或其它原因，被保护设备的安装位置不会正好设在界面可能发生的电涌电压时，电涌保护器安装在被保护设备处，而线路的金属保护层或屏蔽层宜首先在界面处做一次等电位连接接地。

5、埋于土壤中的人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或圆钢；埋于土壤中的人工水平接地体宜采用扁钢或圆钢。圆钢直径不应小于10mm扁钢截面不应小100mm²,其厚度不应小于4mm；角钢不应小于40 X 40 X 4mm；钢管壁厚不应小于3.5mm。人工垂直接地体的长度宜为2.5m。人工垂直接地体间的距离及人工水平接地体间的距离宜为5m，当受条件限制时可适当减小。人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5m，在冻土区人工接地体应埋设在冻土层以下。接地体应远离由于砖窑、烟道等高温影响土壤电阻率升高的地方。

6、在高土壤电阻率地区，降低接地装置接地电阻宜采用下列方法： A、采用多支线外引接地装置，外引长度不应大于60m； B、为了有效降低接地电阻，可适当使用降阻剂； C、换土法。

7、在监控中心大楼周围应做一环型闭合接地电阻小于4Ω的复式混合地网，浇灌长效降阻剂，以保证地阻常年稳定。此地网主要用于监控中心大楼和收费亭的安全保护接地。并与大楼并网作为共用接地系统。该地网引出极应用40 X 4mm镀锌扁钢制作，用截面积大于50 mm²和BR铜线从引出极引出至各收费亭供接地专用。一根以最短路径引入主机房接地母排上供机房接地专用。

在公路沿线云台杆下面各做一个小于4Ω的联合地网，每个地网做两个引出极，极间距宜大于5m，一根引出极作为防直击雷接地，一根引出极作设备安全接地用。每根地线穿1.5英寸镀锌钢管屏蔽后，引到云台杆顶和设备间供两种接地用。各分散的地网通过电源系统的安全保护地连通全线达到等电位连接的目的。

十、运行维护

（1）避雷器安装之后，应检查所有接线是否正确安装，然后运行测试，看系统和设备是否正常工作，有无异常情况，如有，应及时检查，直至整个系统均正常运作。

（2）每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下蔽部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。

（3）接地网的接地电阻宜每年进行一次测量。

（4）每年雷雨季节前应对运行中的避雷器进行一次检测，雷雨季节中要加强外观巡视，如检测发现异常应及时处理。

十一、竣工验收

（1）防雷工程施工单位须按设计要求精心施工，工程建设管理部门应有专人负责监督。对于隐蔽工程应实行随工验收，重要部位应进行拍照和专用设备项记录。

（2）设计资料和施工记录应由相应的防雷主管部门妥善存档备查。

十二、销售服务及质量保证

（1）由本公司销售的产品和施工的工程均由保险公司承担产品质量和工程责任保险。

（2）工程中所使用的防雷器件，从工程验收合格之日起一年内免费保修，超过保修期两年内维修只收取工本费，终身负责维修。

（3）根据用户需求，免费提供防雷知识或防雷技术讲座；

（4）保修期内，若防雷系统出现故障，公司技术人员在接到通知后的24小时内赶到现场。