光端機與視頻監控攝像機防雷技術(shù)集結

　　隨著(zhù)安防行業(yè)的迅猛發(fā)展，防雷行業(yè)參與安防監控系統防雷設計的機會(huì )越來(lái)越多。視頻監控系統越來(lái)越明顯地朝著(zhù)集成化的方向發(fā)展，于是前端攝像機逐漸在被各種技術(shù)、功能模塊充實(shí)。目前前置的防雷器盡管沒(méi)有表現出比外接防雷設計更好的防雷效果，但是集成化趨勢必然讓防雷攝像機成為未來(lái)監控攝像機市場(chǎng)的一顆新星。

　　光端機防雷技術(shù)

　　數據光端機特別是作為前端設備的發(fā)射機通常安裝于室外的設備箱中，現場(chǎng)環(huán)境相當惡劣，防雷就顯得異常重要，防雷措施的優(yōu)劣直接決定了數據光端機發(fā)生故障的幾率。

　　雷電的破壞方式主要分為直擊雷、感應雷和地電位反擊三種形式，對數據光端機而言影響最嚴重的主要是地電位反擊。

　　所謂地電位反擊是當避雷針等接閃器將直擊雷強大的雷電流經(jīng)過(guò)引下線(xiàn)和接地體泄入大地時(shí)，在引下線(xiàn)，接地體以及與其相連的金屬物體上會(huì )產(chǎn)生相當高的瞬間電壓，這個(gè)高電壓會(huì )對離他們很近但是又沒(méi)有直接接觸的金屬物體、線(xiàn)纜等電子設備之間產(chǎn)生巨大的電位差，這個(gè)電位差引起的電擊就是地電位反擊。

　　地電位反擊是通過(guò)以下形式對數據光端機造成損壞的：當雷電流泄入大地時(shí)，接地網(wǎng)的地電位會(huì )在數微秒之內被抬高到數萬(wàn)或數十萬(wàn)伏。

　　高度破壞性的雷電流將從各種設備的接地部分流向這些設備，或者通過(guò)擊穿大地絕緣而流向其它附近設備，最終造成設備的破壞或損害，損壞的部分主要有：機殼電源的PCB板上電子元器件、視頻接口處芯片及其相關(guān)電子元器件、音頻及數據端口處芯片。

　　加好防雷設備是很重要的，剩下的便是接地網(wǎng)的設計問(wèn)題。接地樁一定要打到位，保證數據光端機良好接地，一個(gè)好的低阻抗接地網(wǎng)設計能夠保證系統中的防雷設備發(fā)揮良好效果且能有效均衡整個(gè)傳輸系統內各部位電壓，防止地電位差對線(xiàn)路中設備的干擾，同時(shí)也可有效避免地電位反擊對設備的損壞。

　　視頻監控攝像機防雷技術(shù)

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

　　目前，市場(chǎng)上出現部分防雷型攝像機，使攝像機本身具備防雷功能，這類(lèi)防雷攝像機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(guò)電壓器件，起到雷電浪涌抑制作用。這和專(zhuān)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(zhù)攝像機的傳輸線(xiàn)路引入，進(jìn)入攝像機的線(xiàn)路包含電源、同軸、信號、網(wǎng)絡(luò )等，由于線(xiàn)路板上的集成器件往往只針對部分線(xiàn)路進(jìn)行防護，無(wú)法阻止雷電浪涌通過(guò)其他線(xiàn)路進(jìn)入，從而損壞攝像機。

　　缺陷二：?jiǎn)我坏钠骷Ｗo不符合防雷的多級保護、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，但反應速度慢、殘壓高，無(wú)法做到充分保護。

　　缺陷三：?jiǎn)我坏倪^(guò)電壓器件在線(xiàn)路中缺乏安全保護器件配合，一旦過(guò)電壓器件性能降低或損壞，卻無(wú)法從線(xiàn)路中斷開(kāi)，會(huì )導致持續發(fā)熱致燃燒損壞攝像機。

　　缺陷四：過(guò)電壓器件集成在設備電路板上，一旦發(fā)生故障，就需要更換攝像機，不但非常麻煩，而且成本會(huì )大大增加。

　　缺陷五：組合式過(guò)電壓器件受監控攝像機內部空間以及電路板設計限制，導致無(wú)法充分安裝，從而無(wú)法達到理想的保護狀態(tài)。而解決前端監控攝像機的防雷保護，最有效、最合理、風(fēng)險最低的解決方案其實(shí)就是采用了安裝組合式監控防雷器(SPD)為主的集成式解決方案，通過(guò)接閃、屏蔽、接地、分流、等電位等防雷原理來(lái)設計，從而達到對監控攝像機的全方位保護。

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

　　屏蔽指的是將攝像機、光端機等監控主設備以及之間的傳輸線(xiàn)纜采用連接在一起的金屬外殼包圍起來(lái)，從而形成防雷分區的I區，通過(guò)金屬的屏蔽電磁場(chǎng)作用降低感應雷的破壞性。

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

　　分流指的是通過(guò)安裝SPD，使得本可能流經(jīng)監控系統設備的雷電流流經(jīng)SPD，將高于系統能承受的額外能量通過(guò)SPD泄放到大地。

　　等電位指的是所有系統中的設備通過(guò)SPD設計和線(xiàn)路連接方案設計，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。

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

　　結束語(yǔ)

　　防雷是一個(gè)系統工程，脫離整個(gè)系統的防雷設計，是不完善而且不安全的，如果選用單一產(chǎn)品來(lái)解決，很可能出現“頭痛醫頭，腳痛醫腳”的局面。只有采用多種方式結合的全方位保護模式，才能真正起到對攝像機的保護作用。