隨著安防行業(yè)的迅猛發(fā)展，防雷行業(yè)參與安防監(jiān)控系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)的機(jī)會越來越多。視頻監(jiān)控系統(tǒng)越來越明顯地朝著集成化的方向發(fā)展，于是前端攝像機(jī)逐漸在被各種技術(shù)、功能模塊充實(shí)。目前前置的防雷器盡管沒有表現(xiàn)出比外接防雷設(shè)計(jì)更好的防雷效果，但是集成化趨勢必然讓防雷攝像機(jī)成為未來監(jiān)控?cái)z像機(jī)市場的一顆新星。

　　監(jiān)控?cái)z像機(jī)防雷背景

　　眾所周知，雷電具有極大的破壞性，其電壓高達(dá)數(shù)百萬伏，瞬間電流可高達(dá)數(shù)十萬安培。雷擊所造成的破壞性后果體現(xiàn)于下列三種層次：一是設(shè)備損壞，人員傷亡;二是設(shè)備或元器件壽命降低;三是傳輸或儲存的信號、數(shù)據(jù)(模擬或數(shù)字)受到干擾或丟失，甚至使電子設(shè)備產(chǎn)生誤動作而暫時(shí)癱瘓或整個(gè)系統(tǒng)停頓。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷發(fā)展，大量精密電子設(shè)備的使用和聯(lián)網(wǎng)，傳統(tǒng)避雷針對這些電子設(shè)備的保護(hù)卻顯得無能為力。避雷針不能阻止感應(yīng)雷擊過電壓、操作過電壓以及雷電波入侵過電壓，而這類過電壓卻是破壞大量電子設(shè)備的罪魁禍?zhǔn)?。每年各種通訊控制系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)因雷擊而受破壞的案例屢見不鮮。

　　監(jiān)控系統(tǒng)的防雷保護(hù)比較復(fù)雜，首先需要明確監(jiān)控系統(tǒng)遭受雷擊損害的主要原因以及雷電可能的侵入途徑，尤其是雷擊損壞較為嚴(yán)重的室外監(jiān)控設(shè)備，在分析其損壞原因的基礎(chǔ)上，包括研究和探討信號、電源線路的布放、屏蔽及接地方式等，方可以正確選擇和使用監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的防雷保護(hù)裝置。

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備一般由以下三部分組成：前端部分，主要由黑白(彩色)攝像機(jī)、鏡頭、云臺、防護(hù)罩、支架等組成;傳輸部分，使用同軸電纜、電線、網(wǎng)絡(luò)雙絞線、光纖、無線網(wǎng)等，采取架空、地埋或沿墻敷設(shè)方式傳輸視頻、音頻或控制信號等;終端部分，主要由視頻分配器、矩陣、硬盤刻錄機(jī)、畫面分割器、監(jiān)視器、控制設(shè)備等組成。

　　雷電對監(jiān)控系統(tǒng)的危害，主要由以下四個(gè)方面造成：直擊雷、雷電波侵入、感應(yīng)雷、地電位反擊。直擊雷：雷電直接擊在露天的攝像機(jī)上造成設(shè)備損壞;雷電直接擊在架空線纜上造成線纜熔斷。雷電波侵入：CCTV的電源線、信號傳輸或進(jìn)入監(jiān)控室的金屬管線到雷擊或被雷電感應(yīng)時(shí)，雷電波沿這些金屬導(dǎo)線侵入設(shè)備，造成電位差使設(shè)備損壞。感應(yīng)雷：在周圍1000公尺左右范圍內(nèi)(有資料為 500公尺或 1500公尺，距離應(yīng)隨著雷擊大小和屏蔽措施而變化)。發(fā)生雷擊時(shí)，LEMP 在上述有效范圍內(nèi)，在所有的導(dǎo)體上產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的感應(yīng)浪涌。因此分布于建筑物內(nèi)外的各種電力、信息線路將會感應(yīng)雷電而對設(shè)備造成危害。地電位反擊：雷電擊中附近建筑物或附近其他物體、地面，導(dǎo)致地電壓升高，并在周圍形成巨大的跨步電壓。雷電可能通過接地系統(tǒng)或建筑物間的線路入侵建筑物內(nèi)部設(shè)備形成地電位反擊。

　　監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備通過各種傳輸線路作為內(nèi)外連接，導(dǎo)致其自身遭受以上各種雷電危害的可能性大大增加，其中尤其是位于監(jiān)控系統(tǒng)前端部分的監(jiān)控?cái)z像機(jī)往往首當(dāng)其沖。并且由于監(jiān)控?cái)z像機(jī)往往處于室外,使其遭受雷電危害的幾率遠(yuǎn)大于其他的監(jiān)控設(shè)備。

　　尋找合理的防雷方案

　　監(jiān)控?cái)z像機(jī)必須連續(xù)不間斷，往往是7×24小時(shí)連續(xù)工作的，不能采用建議家庭電視在雷雨天氣下拔下電源和天線采用躲避防雷一樣進(jìn)行防雷。因此，必須在監(jiān)控?cái)z像機(jī)正常工作情況對雷電實(shí)施防護(hù)，這是其中必要性的一個(gè)方面。監(jiān)控系統(tǒng)往往安裝在人員不能輕易到達(dá)的場所，例如高速公路沿線、無人值守的野外機(jī)房等，或者雖然安裝在人員容易到達(dá)，但維護(hù)不太方便的場所，例如交通要道上，因此如何降低系統(tǒng)故障維護(hù)率將是一個(gè)重要的考慮因素。我們可以想象兩個(gè)場景來描述這個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行電涌保護(hù)的意義：一、高速公路上某個(gè)監(jiān)控點(diǎn)無圖像了，維護(hù)人員需驅(qū)車30公里進(jìn)行維護(hù);二、某交通要道監(jiān)控點(diǎn)，在上下班的高峰期突然沒有圖像了，工程人員需要在十字路口架起云梯進(jìn)行維護(hù)。

　　目前，市場上出現(xiàn)部分防雷型攝像機(jī)，使攝像機(jī)本身具備防雷功能，這類防雷攝像機(jī)通常是在電路板上集成GDT(氣放管)或TVS(瞬態(tài)抑制二極管)等過電壓器件，起到雷電浪涌抑制作用。這和專業(yè)的防雷器SPD的作用相比還是有很大缺陷。

　　缺陷一：雷電浪涌往往是沿著攝像機(jī)的傳輸線路引入，進(jìn)入攝像機(jī)的線路包含電源、同軸、信號、網(wǎng)絡(luò)等，由于線路板上的集成器件往往只針對部分線路進(jìn)行防護(hù)，無法阻止雷電浪涌通過其他線路進(jìn)入，從而損壞攝像機(jī)。

　　缺陷二： 單一的器件保護(hù)不符合防雷的多級保護(hù)、逐級限壓的要求，如單一TVS雖然能夠極快吸收雷電浪涌能量，但自身承受能力有限(只有幾百安)，面對幾kA、幾十kA的雷電浪涌電流，自身都很容易損壞，而單一的GDT器件雖然可承受的能量高，但反應(yīng)速度慢、殘壓高，無法做到充分保護(hù)。

　　缺陷三：單一的過電壓器件在線路中缺乏安全保護(hù)器件配合，一旦過電壓器件性能降低或損壞，卻無法從線路中斷開，會導(dǎo)致持續(xù)發(fā)熱致燃燒損壞攝像機(jī)。

　　缺陷四： 過電壓器件集成在設(shè)備電路板上，一旦發(fā)生故障 ，就 需 要 更 換 攝 像 機(jī) ，不 但 非 常 麻 煩 ，而 且 成 本 會 大 大 增 加 。

　　缺陷五：組合式過電壓器件受監(jiān)控?cái)z像機(jī)內(nèi)部空間以及電路板設(shè)計(jì)限制，導(dǎo)致無法充分安裝，從而無法達(dá)到理想的保護(hù)狀態(tài)。而解決前端監(jiān)控?cái)z像機(jī)的防雷保護(hù)，最有效、最合理、風(fēng)險(xiǎn)最低的解決方案其實(shí)就是采用了安裝組合式監(jiān)控防雷器(SPD)為主的集成式解決方案，通過接閃、屏蔽、接地、分流、等電位等防雷原理來設(shè)計(jì)，從而達(dá)到對監(jiān)控?cái)z像機(jī)的全方位保護(hù)。

　　接閃指的是在室外較高的攝像機(jī)金屬立桿上安裝避雷短針，利用金屬立桿本身或銅導(dǎo)線作為防直擊雷的引下線，并且在立桿下設(shè)置一組地網(wǎng)，地網(wǎng)的接地電阻宜小于4歐姆。

　　屏蔽指的是將攝像機(jī)、光端機(jī)等監(jiān)控主設(shè)備以及之間的傳輸線纜采用連接在一起的金屬外殼包圍起來，從而形成防雷分區(qū)的I區(qū)，通過金屬的屏蔽電磁場作用降低感應(yīng)雷的破壞性。

　　接地指的是將上述屏蔽層包括設(shè)備箱、設(shè)備外殼部分以及SPD的接地等真正連接到大地，使得雷擊時(shí)能量能夠通過大地泄放。

　　分流指的是通過安裝SPD，使得本可能流經(jīng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的雷電流流經(jīng)SPD，將高于系統(tǒng)能承受的額外能量通過SPD泄放到大地。

　　等電位指的是所有系統(tǒng)中的設(shè)備通過SPD設(shè)計(jì)和線路連接方案設(shè)計(jì)，使得在雷擊發(fā)生時(shí)都處于一個(gè)相同的高電位或者低電位。

　　值得注意的是現(xiàn)在市場上的SPD品質(zhì)良莠不齊，如果選擇質(zhì)量無法保障的產(chǎn)品，不但達(dá)不到上述效果，往往還會帶來傳輸干擾、線路短路、甚至故障燃燒等嚴(yán)重后果，因此建議選用大品牌且質(zhì)量獲得國家認(rèn)證的產(chǎn)品，比如ASP等。

　　結(jié)束語

　　防雷是一個(gè)系統(tǒng)工程，脫離整個(gè)系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)，是不完善而且不安全的，如果選用單一產(chǎn)品來解決，很可能出現(xiàn)“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的局面。只有采用多種方式結(jié)合的全方位保護(hù)模式，才能真正起到對攝像機(jī)的保護(hù)作用。