視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)的防雷

［關(guān)強(qiáng)華　黃建華　羅森文　王華剛　談儒猛］

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視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)的防雷

［關(guān)強(qiáng)華黃建華羅森文王華剛談儒猛］

摘要近幾年，我國(guó)的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)大規(guī)模發(fā)展，由于以往監(jiān)控設(shè)備多為民用設(shè)備，研發(fā)時(shí)缺少雷電防護(hù)能力的設(shè)計(jì)，現(xiàn)在作為通信級(jí)設(shè)備使用，且如攝像槍、球機(jī)等設(shè)備多安裝在室外，遭受雷電沖擊的概率大大增加，導(dǎo)致視頻監(jiān)控系統(tǒng)室外設(shè)備受雷電損壞的問(wèn)題非常突出和普遍。因此，提出監(jiān)控系統(tǒng)的防雷技術(shù)要求，提高監(jiān)控系統(tǒng)的防雷能力，已成為迫切需要解決的問(wèn)題。針對(duì)視頻監(jiān)控設(shè)備的雷電來(lái)源、損害方式提出一整套防雷接地方案，如方案得以實(shí)施，將有力的保障視頻監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：室外 監(jiān)控 防雷 地網(wǎng)

關(guān)強(qiáng)華

中國(guó)電信股份有限公司廣州研究院工程師，廣東省防雷專(zhuān)家，長(zhǎng)期從事通信防護(hù)技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)制定工作，在通信防護(hù)支撐領(lǐng)域具有深厚的理論基礎(chǔ)及豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

黃建華

中國(guó)電信股份有限公司廣東無(wú)線運(yùn)營(yíng)中心高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事通信系統(tǒng)的電源維護(hù)和管理工作。

羅森文

中國(guó)電信股份有限公司廣州研究院實(shí)驗(yàn)室運(yùn)營(yíng)中心副總經(jīng)理，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事通信網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的運(yùn)營(yíng)管理工作。

王華剛

中國(guó)電信股份有限公司廣州研究院高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事通信系統(tǒng)電磁兼容技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)制定工作。

談儒猛

中國(guó)電信股份有限公司廣州研究院工程師，長(zhǎng)期從事通信系統(tǒng)電磁兼容技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)制定工作。

1　引言

經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市化進(jìn)程加快，引發(fā)了城市建設(shè)中的交通、社會(huì)治安、重點(diǎn)區(qū)域防范等城市管理問(wèn)題，為安全管理工作特別是預(yù)防犯罪和執(zhí)法工作提出了新的挑戰(zhàn)。而公安警力的增加遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足實(shí)際需求的發(fā)展速度，于是能將科技手段轉(zhuǎn)化為直接戰(zhàn)斗力的視頻監(jiān)控成為了解決該問(wèn)題的重要手段。

由于相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完善，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在建設(shè)和使用過(guò)程中，出現(xiàn)了不少的問(wèn)題，除了產(chǎn)品自身的原因，由于室外惡劣的工作環(huán)境和雷電導(dǎo)致的損壞問(wèn)題非常突出和普遍。在調(diào)查研究目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)的雷電防護(hù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析視頻監(jiān)控設(shè)備的雷害來(lái)源，并通過(guò)在大量的試驗(yàn)，結(jié)合建設(shè)、維護(hù)中的實(shí)際需求，總結(jié)出視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)的完整的防雷接地解決方案。

2　視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是指：利用視頻探測(cè)技術(shù)、監(jiān)視設(shè)防區(qū)域并實(shí)時(shí)顯示、記錄現(xiàn)場(chǎng)圖像的電子系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是由攝像、傳輸、控制、顯示、記錄登記5大部分組成，用來(lái)獲得數(shù)據(jù)、圖像和聲音信息的系統(tǒng)。通過(guò)它可以獲得有效數(shù)據(jù)、圖像或聲音信息。視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1　視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

按系統(tǒng)構(gòu)成和視頻、音頻信號(hào)調(diào)制方式不同，視頻監(jiān)控系統(tǒng)分為：模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)、半模擬半數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，早期的視頻監(jiān)控系統(tǒng)以模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的為主，并逐步被半模擬半數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)取代。

按設(shè)備在系統(tǒng)內(nèi)的作用和場(chǎng)所的不同，視頻監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備可分為：前端設(shè)備（攝像機(jī)以及與之配套的相關(guān)設(shè)備，如鏡頭、云臺(tái)、解碼驅(qū)動(dòng)器、防護(hù)罩等）、傳輸設(shè)備和控制存儲(chǔ)設(shè)備等。安裝在室外的設(shè)備主要包括：前端設(shè)備和傳輸設(shè)備及配套電源。

2.1模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)

早期的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)依賴(lài)攝像機(jī)、線纜、錄像機(jī)和監(jiān)視器等專(zhuān)用設(shè)備傳輸和分享模擬視頻、音頻信號(hào)，且只支持本地監(jiān)控。后期的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)則可通過(guò)多媒體視頻管理系統(tǒng)對(duì)多個(gè)視頻圖片進(jìn)行切換、分享、遠(yuǎn)程操作等管理動(dòng)作，但仍不支持IP網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)。后期模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成示意圖如圖2所示。

圖2　模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)室外設(shè)備包括，前端設(shè)備：模擬球機(jī)/攝像機(jī)（含云臺(tái)）；傳輸設(shè)備：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)或視頻放大中繼設(shè)備。

2.2半數(shù)字-半模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)

半數(shù)字-半模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)仍是以數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)DVR為核心的半模擬-半數(shù)字方案，從攝像機(jī)到DVR/光端機(jī)仍采用同軸纜輸出視頻信號(hào)，通過(guò)DVR同時(shí)支持錄像和回放。半數(shù)字-半模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)支持有限IP網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，用戶(hù)可借助外部服務(wù)器和管理軟件遠(yuǎn)程控制多個(gè)DVR或監(jiān)控點(diǎn)，管理便利性大大超過(guò)了模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)。半數(shù)字-半模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成示意圖如圖3所示。

圖3　半數(shù)字-半模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

半數(shù)字-半模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)室外設(shè)備包括，前端設(shè)備：模擬球機(jī)、攝像機(jī)；傳輸設(shè)備：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光端機(jī)或視頻放大中繼設(shè)備。

2.3數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)

數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)是基于IP的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的攝像機(jī)內(nèi)置Web服務(wù)器，并直接提供以太網(wǎng)端口。這些攝像機(jī)生成JPEG或MPEG4、H.264數(shù)據(jù)文件，可供任何經(jīng)授權(quán)的用戶(hù)從網(wǎng)絡(luò)中任何位置訪問(wèn)、監(jiān)視、記錄并打印，而不是生成連續(xù)模擬視頻信號(hào)形式圖像。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)還易于升級(jí)與擴(kuò)展。正是由于數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有眾多的優(yōu)勢(shì)，目前，視頻監(jiān)控系統(tǒng)中新建或改造的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)比例越來(lái)越大。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成示意圖如圖4所示。

圖4　數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)室外設(shè)備包括，前端設(shè)備：數(shù)字球機(jī)、攝像機(jī)；傳輸設(shè)備：數(shù)字光端機(jī)、視頻編碼器等。

3　視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)組成和雷害現(xiàn)狀

3.1視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)

由于室外工作環(huán)境因素，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的室外設(shè)備的雷擊損壞率遠(yuǎn)高于視頻監(jiān)控系統(tǒng)的室內(nèi)設(shè)備。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的室外系統(tǒng)主要由：安裝在桿塔頂部的前段圖像采集設(shè)備，安裝在設(shè)備箱內(nèi)的傳輸設(shè)備、電源設(shè)備以及附屬的防雷接地系統(tǒng)組成。視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)的組成示意圖如圖5所示，實(shí)景照片如圖6所示。

圖5　視頻?監(jiān)控室外系統(tǒng)組成示意圖

圖6　視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)實(shí)景照片

（從左至右依次為：設(shè)備箱安裝在地面的圖例、設(shè)備箱在半空的圖例、設(shè)備箱內(nèi)部圖例）

視頻監(jiān)控室外設(shè)備各類(lèi)線纜接線示意圖如圖7（a）和圖7（b）所示。

圖7?。╝）槍式攝像機(jī)連接示意圖

圖7?。╞）一體化球機(jī)連接示意圖

3.2室外系統(tǒng)雷害來(lái)源

視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)的雷害來(lái)源主要包括直擊雷和感應(yīng)雷。

直擊雷：從圖6可以看出，很多時(shí)候視頻監(jiān)控系統(tǒng)的桿塔周邊比較空曠，有的地方視頻監(jiān)控系統(tǒng)桿塔高于周邊其它構(gòu)筑物，導(dǎo)致視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)遭直擊雷打擊概率較大，受到較大的雷電威脅。直擊雷擊中桿塔并對(duì)設(shè)備發(fā)生閃擊造成設(shè)備前端設(shè)備和傳輸設(shè)備損壞，另外，直擊雷通過(guò)地網(wǎng)泄放時(shí)產(chǎn)生的高電壓的反擊——地電位反擊也是室外設(shè)備損壞的主要原因之一。

感應(yīng)雷：由于發(fā)生在視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)附近的云閃或地閃以及包括桿塔直擊雷等雷電流的迅速變化，在視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)周?chē)臻g產(chǎn)生瞬變的強(qiáng)電磁場(chǎng)，在室外系統(tǒng)的金屬導(dǎo)線（從圖7（a）和圖7（b）可以看出，室外系統(tǒng)的導(dǎo)線主要包括電源線、同軸視頻線、云臺(tái)控制線等）和設(shè)備電路板上感應(yīng)出很高的電動(dòng)勢(shì)，稱(chēng)之為感應(yīng)雷，這些感應(yīng)雷能擊穿設(shè)備接口芯片造成設(shè)備損壞。作者在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，感應(yīng)雷已經(jīng)成為室外設(shè)備最主要的雷害來(lái)源，其中，室外設(shè)備交流電源口遭受感應(yīng)雷損壞概率最高。而且，由于視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)常成片或沿線布設(shè)，設(shè)備安裝密度較高，出現(xiàn)感應(yīng)雷擊事故時(shí)，常成片損壞。

視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)的雷害來(lái)源示意圖如圖8所示。

圖8　視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)的雷害來(lái)源示意圖

了解了視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)的雷害來(lái)源就可以有針對(duì)性的提出防雷接地解決方案。

4　直擊雷防護(hù)措施

由于直擊雷的峰值有幾十kA甚至幾百kA，它的峰值時(shí)間又通常只有幾μS到十幾μS，瞬變非常迅速，使得雷電流具有非常強(qiáng)大的破壞作用，因此，如果桿塔遭受直接雷擊，室外設(shè)備是很難抵御的，所以需要對(duì)室外設(shè)備采取措施，盡量避免遭受直接雷擊。

（1）視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)的桿塔應(yīng)盡量避免安裝在空曠處并成為周?chē)h(huán)境的制高點(diǎn)，如成為制高點(diǎn)，則應(yīng)在立桿頂部安裝避雷針。避雷針不宜過(guò)高，且應(yīng)盡量遠(yuǎn)離前端設(shè)備。當(dāng)桿塔為木質(zhì)或水泥桿塔時(shí)，避雷針應(yīng)通過(guò)圓鋼或扁鋼直接引至地網(wǎng)；當(dāng)桿塔為金屬材質(zhì)（桿塔為金屬材質(zhì)時(shí)可不安裝避雷針，利用金屬桿塔作為接閃裝置）或混凝土桿塔時(shí)，避雷針應(yīng)通過(guò)桿塔連接地網(wǎng)；有條件的情況下，避雷針引下線的接地點(diǎn)應(yīng)和設(shè)備接地點(diǎn)盡量拉開(kāi)距離。

（2）室外系統(tǒng)如在周?chē)鷺?gòu)筑物的直擊雷保護(hù)范圍內(nèi)，可不加裝避雷針，但應(yīng)與周?chē)鷺?gòu)筑物或其防雷引下線隔開(kāi)一定的距離，建議距離不小于1米。

（3）室外系統(tǒng)避雷針和引下線的材料要求應(yīng)采用直徑不小于8毫米的熱鍍鋅圓鋼或同等截面積的鋼材。

5　前端設(shè)備雷擊抗力要求

作者先后對(duì)幾百款視頻監(jiān)控系統(tǒng)的室外設(shè)備（含前端設(shè)備和傳輸設(shè)備）進(jìn)行雷擊抗力試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，目前不少室外設(shè)備的雷擊抗力水平還比較低，達(dá)不到II類(lèi)環(huán)境（此環(huán)境一般指處于LPZ1區(qū)）或III類(lèi)環(huán)境（此類(lèi)環(huán)境一般指處于LPZ0B區(qū)）中電子設(shè)備的雷擊抗力要求。而設(shè)備的雷擊抗力水平是其防雷的基礎(chǔ)，只有在設(shè)備具有了一定的抗雷擊能力后，再配合其他外部防雷措施，才能取得較好的防雷效果，因此，作者根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)并綜合室外雷電環(huán)境提出了視頻監(jiān)控設(shè)備雷擊抗力要求（已形成通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 2948-2015《接入到電信網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)防雷技術(shù)要求和測(cè)試方法》），詳細(xì)的內(nèi)容如表1和表2所示。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)中心機(jī)房設(shè)備雷電防護(hù)能力應(yīng)滿(mǎn)足表2的要求。

表1和表2的其他說(shuō)明：

（1）判據(jù)要求：

判據(jù)B：在試驗(yàn)過(guò)程中，設(shè)備受干擾影響產(chǎn)生了暫時(shí)性的功能降低，但撤銷(xiāo)干擾后，設(shè)備的功能可以自動(dòng)恢復(fù)正常。

判據(jù)C：在試驗(yàn)過(guò)程中，設(shè)備受干擾影響產(chǎn)生了功能降低，但干擾撤銷(xiāo)后，設(shè)備的功能需要人工復(fù)位后方能恢復(fù)。

（2）當(dāng)設(shè)備所處環(huán)境的防雷接地條件（例如地網(wǎng)、外部防雷器配置等）較好或設(shè)備所處區(qū)域?qū)儆谏倮讌^(qū)、中雷區(qū)時(shí)，設(shè)備雷電防護(hù)能力滿(mǎn)足基本測(cè)試要求即可；當(dāng)設(shè)備所處環(huán)境的防雷接地條件較差且設(shè)備所處區(qū)域?qū)儆诙嗬讌^(qū)、強(qiáng)雷區(qū)時(shí)，設(shè)備雷的電防護(hù)能力應(yīng)滿(mǎn)足加強(qiáng)測(cè)試要求或在滿(mǎn)足基本測(cè)試要求的基礎(chǔ)上配備外置防雷器。

（3）優(yōu)先選擇雷擊抗力水平高的設(shè)備；選擇前端設(shè)備時(shí)，優(yōu)先選擇內(nèi)置了光模塊的設(shè)備，可以有效減少感應(yīng)雷害。

6　防雷器技術(shù)要求

視頻監(jiān)控設(shè)備的雷擊抗力水平不能無(wú)限制的提高，這不符合經(jīng)濟(jì)性原則，在雷害不強(qiáng)的地區(qū)使用會(huì)產(chǎn)生極大的浪費(fèi)，因此，在雷害較多的地區(qū)使用時(shí)，加裝外置的SPD能有效提高視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)防雷能力。視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)用SPD的性能指標(biāo)建議如表3和表4所示。

視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)用電源SPD其他性能指標(biāo)應(yīng)滿(mǎn)足GB 18802.1-2011《低壓電涌保護(hù)器（SPD）第1部分：低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器 性能要求和試驗(yàn)方法》或YD/T1235.1-2002《通信局（站）低壓配電系統(tǒng)用電涌保護(hù)器技術(shù)要求》的要求。

表1　視頻監(jiān)控系統(tǒng)室外設(shè)備雷擊抗力水平

表2　視頻監(jiān)控系統(tǒng)室內(nèi)設(shè)備雷擊抗力水平

視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)用信號(hào)SPD其他性能指標(biāo)應(yīng)滿(mǎn)足GB/ T 18802.21-2004《低壓電涌保護(hù)器 第21部分：電信和信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的電涌保護(hù)器（SPD）--性能要求和試驗(yàn)方法》或YD/T1542-2006《信號(hào)網(wǎng)絡(luò)浪涌保護(hù)器技術(shù)要求和測(cè)試方法》的要求。

視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)應(yīng)在市電引入處安裝電源SPD，雷害嚴(yán)重地區(qū)，可安裝第二級(jí)電源SPD和信號(hào)SPD或組合式SPD。

7　地網(wǎng)解決方案

地網(wǎng)給視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)提供工作參考電位，為系統(tǒng)的抗擾性和可靠性提供了基礎(chǔ)。同時(shí)，合格的地網(wǎng)對(duì)于系統(tǒng)的雷電保護(hù)也起著至關(guān)重要的作用，但由于投資成本和外部環(huán)境等因素限制，給視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)提供一個(gè)合格的地網(wǎng)并不容易，目前視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)的接地方案非常簡(jiǎn)單：一般為打2根2米長(zhǎng)的角鋼并與水泥基礎(chǔ)塊中的扁鋼即形成地網(wǎng)（詳見(jiàn)圖5），這樣的地網(wǎng)不僅接地電阻達(dá)不到系統(tǒng)要求且泄流面積也不足。作者對(duì)于如何建設(shè)合格的視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)地網(wǎng)提出了以下參考方案。

7.1利用鄰近建筑物地網(wǎng)方案

表3　視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)用電源SPD技術(shù)要求

表4　視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)用信號(hào)SPD技術(shù)要求

圖9　視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)用使用的對(duì)稱(chēng)1+1保護(hù)模式示意圖

對(duì)于建設(shè)在公共建筑物附近的視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)，可利用建筑物的防雷保護(hù)地做為系統(tǒng)的地網(wǎng)：

（1）總接地線可從樓宇接地網(wǎng)預(yù)留測(cè)試點(diǎn)引接；

（2）建筑物接地網(wǎng)無(wú)預(yù)留測(cè)試點(diǎn)時(shí)，可敲開(kāi)建筑物樓柱，由建筑物主鋼筋引出接地端子；

（3）建筑地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)不大于4Ω，當(dāng)建筑物的防雷保護(hù)地大于4Ω或室外系統(tǒng)附近沒(méi)有建筑物的防雷保護(hù)地可供連接時(shí)，應(yīng)新建地網(wǎng)，新建地網(wǎng)應(yīng)與鄰近建筑物的防雷保護(hù)地在地面以下可靠連接。

7.2新建環(huán)形地網(wǎng)方案

有開(kāi)挖條件的地方，視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)應(yīng)新建環(huán)形地網(wǎng)，新建地網(wǎng)的電阻值應(yīng)符合GB 50348-2004《安全防范工程技術(shù)規(guī)范》的要求：一般情況下不大于4Ω，野外、郊區(qū)建設(shè)應(yīng)不大于10Ω。當(dāng)土壤電阻率大于等于2000Ω?m時(shí)，地網(wǎng)電阻值應(yīng)不大于20Ω，或不做具體要求，但應(yīng)在環(huán)形接地體的四周敷設(shè)10～20m的輻射形水平接地體。視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)新建環(huán)形地網(wǎng)示意圖如圖10所示。環(huán)形地網(wǎng)應(yīng)與圖5中的預(yù)留接地扁鋼可靠電氣連接。

圖10　視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)建設(shè)環(huán)形地網(wǎng)示意圖

新建地網(wǎng)的水平接地體建議使用40×40×4mm的熱鍍鋅扁鋼，垂直接地體建議使用50×50×5mm的熱鍍鋅角鋼。

7.3沿光纜溝道建設(shè)地網(wǎng)方案

對(duì)于沒(méi)有空間建設(shè)環(huán)形地網(wǎng)或地網(wǎng)報(bào)建難的地區(qū)，建議在工程建設(shè)初期，開(kāi)挖光纜管道時(shí)就可以順著開(kāi)挖的溝道，預(yù)先做好長(zhǎng)條形地網(wǎng)，并室外系統(tǒng)的水泥基礎(chǔ)內(nèi)的扁鋼相連，示意圖如圖11所示。

7.4銅包鋼棒/化學(xué)接地極建設(shè)方案

建設(shè)環(huán)形地網(wǎng)的難點(diǎn)主要是由于環(huán)形接地網(wǎng)改造需要挖開(kāi)地面布放接地體，需要大面積動(dòng)土，而進(jìn)行地面開(kāi)挖工作是需要向市政部門(mén)報(bào)建，報(bào)建流程繁瑣，費(fèi)用也較大。因此，對(duì)于只有很小的地方可供開(kāi)挖建設(shè)地網(wǎng)的情況，可以采用銅包鋼棒或化學(xué)接地極等小開(kāi)挖方式建設(shè)地網(wǎng)。具體方案如下：

圖11　視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)預(yù)留長(zhǎng)條形地網(wǎng)示意圖

（1）使用銅包鋼或鍍鎳锘合金銅包鋼接地法，如圖12所示。

圖12　銅包鋼棒施工示意圖

用專(zhuān)用地極套筒能一根接力一根往地底下打（相當(dāng)深井施工法），既耐腐蝕又避免大量的開(kāi)挖，鍍鎳锘合金或鍍銅鋼棒利用電的趨膚效應(yīng)能夠使電流更快地流散消失；接線端子放熱焊；施工優(yōu)點(diǎn)是施工快，適合不方便開(kāi)挖的地方施工。根據(jù)地質(zhì)和施工環(huán)境的不同，多根銅包鋼棒可以并聯(lián)接地，每根間隔一定的距離或圍繞立桿的水泥地樁設(shè)置。設(shè)置好銅包鋼棒后在與圖5中的預(yù)留接地扁鋼可靠電氣連接。

（2）通過(guò)埋設(shè)化學(xué)接地極/石墨電極加降阻劑的方式建設(shè)地網(wǎng)，如圖13所示。

通過(guò)專(zhuān)用工具在地上挖一個(gè)深洞埋設(shè)化學(xué)接地極，并在化學(xué)接地極周?chē)钊虢底鑴；瘜W(xué)接地極具有使用時(shí)間越長(zhǎng)接地效果越好的優(yōu)點(diǎn)，而且開(kāi)挖面積小，只需要用專(zhuān)用工具在地上挖一個(gè)洞就可以埋設(shè)一根地極。降阻劑可以有效降低土壤電阻率：降阻劑的電阻率低，一般可在0.2～0.5 Ω·m，將降阻劑敷設(shè)在接地體和自然土壤之間就如同大大增大了接地電極的直徑，由于接地體幾何尺寸增加，而且降阻劑滲透在土壤中有良好的吸水保水性能，相當(dāng)于提高土壤的濕度的同時(shí)還增加了導(dǎo)電離子的量。

圖13　化學(xué)接地極加降阻劑施工示意圖

8　接地要求

視頻監(jiān)控室外系統(tǒng)設(shè)備并不多，因此接地系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，宜在設(shè)備箱內(nèi)設(shè)置專(zhuān)門(mén)的接地排供設(shè)備接地使用。需要注意的是：光纜加強(qiáng)芯和金屬護(hù)層可靠接地；室外設(shè)備的接地線不宜太細(xì)，應(yīng)有一定的機(jī)械強(qiáng)度和耐過(guò)流能力。

9　小結(jié)

本文詳細(xì)論述了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成并分析其室外系統(tǒng)的雷害來(lái)源，依據(jù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)的實(shí)際情況，從直擊雷防護(hù)、設(shè)備雷擊抗力要求、防雷器的技術(shù)要求和使用、多種地網(wǎng)建設(shè)方案等多個(gè)方面提出了完善的防雷保護(hù)方案，方案的落地實(shí)施對(duì)于提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的雷擊防護(hù)水平有著實(shí)際意義。其他類(lèi)似室外環(huán)境的電子、信息通信系統(tǒng)例如：小型無(wú)線通信基站、室外充電樁、路燈等也可以參照本文方案進(jìn)行防雷保護(hù)。

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DOI：10.3969/j.issn.1006-6403.2016.04.005

收稿日期：（2016-03-22）