監(jiān)控攝像機作為監(jiān)控系統(tǒng)前端的主要組成部分，對維護社會公共安全和財產(chǎn)安全發(fā)揮著重要作用，其自身的安全性能也已逐漸受到重視，如平安城市系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)、環(huán)保監(jiān)控系統(tǒng)、森林防火系統(tǒng)、鐵路及高速公路綜合監(jiān)控系統(tǒng)等室外相對惡劣的工作環(huán)境中攝像機的安全性直接影響到整個監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　監(jiān)控系統(tǒng)對可能影響社會公共安全、財產(chǎn)等突發(fā)事件進行監(jiān)控主要起到事后調(diào)查取證的作用。前端攝像機如果沒有良好的防雷擊浪涌的功效，就會為后期事故的發(fā)生帶來隱患。因為攝像機的損壞可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)出現(xiàn)非常規(guī)運轉(zhuǎn)，對公共安全和人身財產(chǎn)安全構(gòu)成潛在威脅。特別是近年來極端天氣頻發(fā)，尤其是雷電的發(fā)生率越來越高，雷電產(chǎn)生的南北地域差別已不再那么明顯，極端天氣極大地考驗著室外安裝設(shè)備的安全性。針對這種現(xiàn)狀，監(jiān)控設(shè)備尤其是前端攝像機要充分做好雷電防護設(shè)計，保證感應(yīng)雷擊時設(shè)備不會損壞。

　　提升攝像機防雷等級的方式

　　提高攝像機的雷電防護等級可以通過兩種途徑，提高設(shè)備自身的雷電防護等級和充分考慮現(xiàn)場攝像機安裝的實際情況合理處理系統(tǒng)地和防雷地、設(shè)備金屬外殼的連接關(guān)系。

　　感應(yīng)雷對設(shè)備的危害遠小于直擊雷，設(shè)備遭受感應(yīng)雷的幾率要遠遠大于直擊雷，直擊雷的能量不能簡單通過攝像機內(nèi)部電路釋放，必須通過避雷針實現(xiàn)對設(shè)備的保護，將可能擊中設(shè)備的雷電通過避雷針直接引入大地進行泄放。避雷針是防止直擊雷破壞的最有效和經(jīng)濟的方式。提高設(shè)備自身的雷電防護等級主要是針對感應(yīng)雷。

　　單純對設(shè)備來說，防雷等級不僅僅取決于所選擇器件的參數(shù)，更重要的取決于電路設(shè)計、接口布局等很多因素，因此選擇高性能參數(shù)的元器件不一定就可以提升雷電防護等級，技術(shù)方案的選擇才是防雷等級的關(guān)鍵。從設(shè)備自身考慮，提升雷擊防護等級主要有以下方式：

　　(1)選用合理的防雷電路設(shè)計方案，合理布局對外接口;

　　(2)正確處理設(shè)備系統(tǒng)地和防雷地的連接關(guān)系。

　　選用高浪涌防護等級的器件是提高攝像機雷電防護能力的有效途徑，這就意味著要提升成本。合理的對外接口布局和走線也可以起到更好的保護后端電路的作用。對外接口布局時要充分注意以下幾點：

　　(1)合理選取防雷電路設(shè)計方案，充分考慮保護器件和被保護器件的性能參數(shù)。

　　(2)接口雷電保護器件要盡可能靠近對外接口，這樣可以保證接地良好的情況下浪涌能量通過最短的路徑泄放掉。

　　(3)從保護器件到對外接口的信號線布線寬度要合適，如果線太窄雷擊能量會首先將印制線作為泄放的最佳路徑，通過發(fā)熱的方式燒毀印制線，這就會影響設(shè)備的正常工作。

　　(4)防雷地的處理是關(guān)鍵，合理設(shè)計雷擊能量的釋放路徑，正確處理防雷地與設(shè)備系統(tǒng)地的連接關(guān)系。

　　視具體情況設(shè)計出不同的防雷方案

　　針對不同對外的接口特點需要選取不同的防雷方案，目前主流的對外接口防護采取兩級防護，以485接口為例，其防護方案如圖1所示：

　　485接口的防護方案示意圖[nextpage]

　　由陶瓷放電管組成第一級防護電路，可恢復(fù)保險和雙向TVS管組成第二級防護電路。浪涌能量釋放過程：雷電能量放電時間短，放電過程中電壓高于TVS管放電電壓低于陶瓷放電管放電電壓的過程中，首先通過TVS管將能量釋放到防雷地，通過防雷地釋放到大地。由于TVS管的反應(yīng)時間最短，約為pS級，可恢復(fù)保險和陶瓷放電管的反應(yīng)時間相對較長，約為uS級，隨著放電電流和時間的增加可恢復(fù)保險和陶瓷放電管陸續(xù)作用，大部分的浪涌能量通過陶瓷放電管釋放到防雷地。

　　這個方案適用于現(xiàn)場接地良好系統(tǒng)，雷擊浪涌能量可以直接釋放到大地。如果使用在不接地系統(tǒng)中，感應(yīng)雷擊后浪涌能量沒有合理的釋放路徑，就可能燒壞后端電路，威脅到整個監(jiān)控系統(tǒng)的安全性。

　　現(xiàn)場設(shè)備的接地方式主要有兩種：一是有接地線且接地電阻合格;二是有接地線但接地電阻不合格或沒有接地線。第一種情況防雷設(shè)計比較簡單，可以將雷擊的能量直接通過防雷地泄放到大地，攝像機的防雷地只是作為一個泄放的通路，第二種情況產(chǎn)生的雷擊的能量不能直接釋放，需要合理的設(shè)計雷電能量的釋放路徑，防止燒壞后端電路。

　　很多公司的防雷設(shè)計主要考慮標準的要求，沒有綜合考慮設(shè)備安裝現(xiàn)場的實際情況，浪涌防護等級都是在設(shè)備良好接地的情況下得出的數(shù)據(jù)，強制現(xiàn)場用戶必須做到良好接地?，F(xiàn)場的實際情況是：攝像機安裝現(xiàn)場沒有接地或者接地不合格的情況最常見，因此對外接口的雷電防護電路不能只是參照標準的測試依據(jù)良好接地來設(shè)計，需要充分考慮設(shè)備安裝現(xiàn)場的情況，保證防雷接口的設(shè)計既滿足接地良好系統(tǒng)的防護要求，也滿足接地不良系統(tǒng)的防護要求。

　　如果現(xiàn)場沒有設(shè)備間的共地問題，根據(jù)之前的測試結(jié)果，直接隔離防雷地和系統(tǒng)地是可行的方案。現(xiàn)場接地良好的情況下，直接將設(shè)備的系統(tǒng)地連接到防雷地是防止設(shè)備遭受雷擊的最佳方案。但如果現(xiàn)場接地不良或者接地系統(tǒng)存在干擾的情況下，直連系統(tǒng)地和防雷地則會將干擾信號直接引入攝像機內(nèi)部，影響設(shè)備的正常工作，因此防雷設(shè)計地的連接是設(shè)計的關(guān)鍵。

　　現(xiàn)有監(jiān)控攝像機的防雷地和系統(tǒng)地的處理方式主要有以下幾種方式：

　　1、通過0歐姆電阻或者短路端子直接連接防雷地和系統(tǒng)地，在現(xiàn)場接地良好的情況下這種方案是可行的，如果現(xiàn)場接地處理不好，例如室外立桿安裝的攝像機，如果立桿接地不良，有其它設(shè)備可能對立桿放電，這種情況下立桿就會成為一個強電磁干擾的發(fā)生器，持續(xù)對攝像機放電，這種干擾的持續(xù)時間長、能量高，破壞性要比持續(xù)時間短的雷電要強，如果直接將防雷地和設(shè)備外殼相連會對設(shè)備的穩(wěn)定運行產(chǎn)生影響。

　　2、通過二極管隔離防雷地和設(shè)備地。一般情況下攝像機感應(yīng)雷擊后其的電位會上升即對地為正電壓，因此將防雷地和系統(tǒng)地之間通過高反向截止電壓、低正向?qū)妷旱亩O管相連，保證雷擊時浪涌能量不會通過防雷地釋放到系統(tǒng)地，同時系統(tǒng)地的感應(yīng)電壓可以通過防雷地和設(shè)備外殼進行釋放。接地不良情況下這種方案設(shè)計的浪涌防護能力取決于二極管的反向擊穿電壓，如果雷電瞬間電壓超過二極管的擊穿電壓二極管將被擊壞失去作用，攝像機將處于沒有保護的狀態(tài)。

　　3、通過高擊穿電壓的電容連接系統(tǒng)地和防雷地。這種設(shè)計思路的電路能起到防護作用的關(guān)鍵在于能否有效連接大地，如果沒有良好接地，直擊或感應(yīng)雷的大電流會通過這些器件進入設(shè)備內(nèi)部，效果反不如直接將這幾種地隔離。

　　兼容接地和不接地兩種情況的防浪涌接口方案的關(guān)鍵點就是不接地時，電路系統(tǒng)地的防止電壓突變的能力。綜合以上三種情況，我們設(shè)計設(shè)備地系統(tǒng)通過高頻扼流圈和可恢復(fù)保險等進行連接，既保證設(shè)備在現(xiàn)場接地不良的情況下感應(yīng)雷擊時可以有效的將雷電浪涌能量釋放掉而不會燒壞后端控制電路，也能保證現(xiàn)場接地的情況下設(shè)備地與大地的良好連接。

　　小結(jié)

　　監(jiān)控系統(tǒng)的雷電防護等級不僅僅取決于設(shè)備本身，設(shè)備正確安裝與否也起著重要作用。針對攝像機開發(fā)者來說，應(yīng)根據(jù)不同安裝現(xiàn)場的實際情況選擇合理的對外接口防雷設(shè)計方案，保證雷擊浪涌能量的合理釋放、吸收路徑，做到接地與不接地兩種系統(tǒng)中設(shè)備都能穩(wěn)定工作。