山东省济南市气象局山东济南250000
摘要：当今时代，随着电子科技的高速发展，安防技术也得到迅猛发展，监控系统作为安防工作的一项重要手段被广泛使用。然而，以微电子技术为基础的监控系统因其集成度高、耐过电压、过电流和抗雷电电磁脉冲能力差等原因，极易遭受雷电的危害，尤其是户外监控设备更是容易遭受雷击，引发一系列安全问题。近年来监控系统设备的雷电防御工作引起了有关部门的高度重视，但雷电灾害防御是一门综合性的边缘学科，因雷击产生的强大雷电流，暂态高电位以及伴随雷电产生的雷电电磁脉冲，都会对监控设施造成严重的安全威胁。所以，监控系统设备的雷电防御工作是一项重要而又复杂的技术难题。本文通过对监控系统设备的结构与工作原理分析，并对一些雷击造成监控系统设备损毁事件的研究分析，开展了对监控系统雷电灾害防御技术研究，希望对以后监控系统防雷安装工程能够起到一定的指导作用。
关键词：监控系统；雷电灾害；防御技术
引言：在现代社会中，电子科学技术随着时代的发展也在高速发展，电子科技的发展也带动了安防技术的发展，监控系统是安防工作的重要组成部分，在我们生活、学习、工作中随处可见监控系统设备，我国公安部建设的“天网”工程就是在监控系统基础之上建立的。监控系统主要是以微电子技术作为基础支撑，由于监控系统集成度高、承受高压较差、抗雷电电磁脉冲能力差等原因，使得监控系统容易遭受到雷电危害，特别是户外监控设备极易受到雷电危害，如果发生雷击监控事件会引发很多安全问题。随着近年来监控系统的大幅增加，监控设备的雷电防护工作引起相关部门的高度关注，但由于雷电属于自然现象，雷电防御成为一门综合性的边缘学科，由于雷击发生时会产生巨大雷电流以及雷电产生的雷电电磁脉冲，这都会对监控设备带来安全威胁，这使得监控系统设备防雷工作成为既重要又复杂的技术难题。为此，文章将围绕监控系统雷电灾害防御技术应用展开详细研究。
一、监控系统构成与工作原理
（一）监控系统的构成
一套完整的监控系统是由终端系统、传输系统、前端系统构成的。终端系统是由操作键盘、显示器、视频切换器、监视器柜、控制台等组成的；传统传输系统是由电缆或光缆进行信号传输，现在传输系统涵盖了有线/无线信号调制解调设备；前端系统是由前端摄像机组成，以及与摄像机配套设备如防护罩、云台、解码驱动器、防雷防护罩等，随着科技的发展前端摄像机种类也在增多如高速球、夜视摄像机、云台摄像枪等。
（二）监控系统的工作原理
监控系统电源是通过电源控制单元集中供电，前端摄像装置将收集到的视频图像信号，通过光缆、电缆及有线/无线信号调制解调设备传输到终端设备，达到对外部摄像设备覆盖范围的实时监控。
二、监控系统遭雷击损坏的几种主要途径分析
（一）直击雷
直击雷是指雷电直接击在户外监控设备或与户外监控设备相连的金属杆塔、金属装置上，造成户外监控设备、传输线路和终端设备烧毁或损坏。或是雷电击在户外监控设备附近的金属设施上，因雷电闪络(雷电反击)造成监控系统设备、线路烧毁损坏，直击雷方式造成的破坏最严重，但出现的概率并不是最高的。
（二）闪电感应
闪电感应分为闪电静电感应和闪电电磁感应两种。由于雷云的作用，使户外监控设施或传输线路上感应出与雷云符号相反的电荷，当雷云主放电时，先导通道中的电荷迅速中和，户外监控设施或传输线路如未采取良好的接地措施，则其上感应的电荷无法就近泄入地中而产生很高的电位，从而造成因闪电静电感应现象损毁监控系统。当雷电击在户外监控设施的金属支撑杆或接闪杆上时，因雷电流迅速变化会在金属支撑杆或接闪杆导体周围空间产生瞬变的强电磁场，使户外监控设施或电源线、信号线闭合回路上感应出很高的电动势，从而出现闪电电磁感应破坏监控系统现象，闪电感应造成的破坏没有直击雷危害大，但出现概率却非常高。
（三）闪电电涌侵入
当雷电击在监控系统架空线缆上(电源线或视频信号传输线)，强大雷电流沿线路侵入前端系统、传输线路和终端系统，造成户外监控设施、传输线路和终端设备损坏现象，就是闪电电涌侵入造成监控系统损毁现象。其可能造成线缆熔断，从而影响安防监控系统的正常运行，也可能因雷电流沿这些线路侵入设备，造成监控系统设备损坏。
（四）雷击电磁脉冲
雷击地面建(构)筑物或金属设施(如金属接闪杆)时，会在雷击点附近产生很强的电磁脉冲场。闪电产生的雷电电磁脉冲干扰通常是通过各种导线、金属体以阻性、感性及容性等方式耦合至监控电子设备的输入端，然后再进入监控设备，影响甚至损坏监控设备。雷击电磁脉冲包括闪电电涌和辐射电磁场，监控设备耐辐射电磁能力较弱。据试验表明:当监控设备处雷电电磁强度达到2.4GS时，监控设备就会出现损毁现象。雷击电磁脉冲造成监控设备损毁现象往往容易被忽视。
（五）地电位反击
雷电击在户外监控设备附近的金属设施上时，强大的雷电流泻放入地时，在其防雷引下线、接地体以及与它们相连接金属导体上产生非常高的瞬时电压，会与附近没有进行等电位连接的监控设备之间产生巨大的电位差。这个电位差足以造成监控系统设备损毁。这种反击不仅会损坏监控设备，也可能造成人身伤害或火灾爆炸事故[1]。
三、监控系统设备防雷技术要求
在上文我们叙述了监控设备遭受雷击情况的分析，这要求我们在开展监控系统防雷设计、安装时，应考虑到户外监控设备会长期甚至永久处在雷击或雷电电磁场的环境。我们应根据现场情况，科学合理地设计、安装防雷设施，在安装时做到经济合理、安全耐用、技术可靠，下面我们介绍几种防雷安全技术措施。第一是针对直接雷击情况，可在户外监控设施上安装防雷电保护罩，雷电保护罩可通过金属支撑杆直接接地，为防止电磁感应的发生，沿杆引上监控设备的电源线和信号线应穿线金属管屏蔽；第二是做好监控设备线缆屏蔽及接地工作，对监控系统中的线路穿金属管屏蔽埋入地下，金属管一端连接配电箱另一端与监控设备防雷保护罩相连；第三，规范安装供电系统防雷措施。监控系统供电系统应安装适配的电涌保护器(SPD)，多级SPD之间应做好能量配合，室外配电线路应全线采用电缆直接埋地敷设。在入户处应将电缆的金属外皮、钢管接到等电位连接带或防闪电感应的接地装置上。对架空引入的电源线，在入户处应转换成一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入。监控系统设备对供电质量要求较高，对于由市电直接供电的监控系统设备来说，应经常检查供电的质量和稳定性。如果市电电压明显偏高或偏低，或是电压起伏较大，容易导致设备损坏，应考虑安装稳压装置。对于零地电压偏高的监控系统，应在总配电箱处进行重复接地处理，并应采取合理布线等措施
结论：
简而言之，监控系统设备能否正常、稳定、准确地运行与防雷工作有着紧密联系，通过对不同地区、不同环境下进行对监控系统设备雷击事件调研、分析，不断地总结更多的经验，根据实际情况及数据分析科学合理地完善雷电灾害防御措施，才能有效地提高监控系统设备的防雷安全水平，确保监控系统设备的高效运行，进而为我们家园的安全提供更好的保障[2]。
参考文献：
[1]肖稳安．雷电和防护及防雷工程管理[M].北京:气象出版社，2018:242－243．
[2]GB50395－2017视频安防监控系统工程设计规范[S].北京:中国计划出版社，2017．