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    山西第四代點陣攝像機/點陣百萬高清攝像機/點陣半球攝像機
    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致整個系統(tǒng)出現(xiàn)非常規(guī)運轉，對公共安全和人身財產(chǎn)安全構成潛在威脅。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備的安全性。針對這種現(xiàn)狀，監(jiān)控設備尤其是前端攝像機要充分做好雷電防護設計，保證感應雷擊時設備不會損壞。
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    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、設備金屬外殼的連接關系。
    感應雷對設備的危害遠小于直擊雷，設備遭受感應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)對設備的保護，將可能擊中設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。提高設備自身的雷電防護等級主要是針對感應雷。
    單純對設備來說，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，技術方案的選擇才是防雷等級的關鍵。從設備自身考慮，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計方案，合理布局對外接口；
    （2）正確處理設備系統(tǒng)地和防雷地的連接關系。
    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，這就會影響設備的正常工作。
    （4）防雷地的處理是關鍵，合理設計雷擊能量的釋放路徑，正確處理防雷地與設備系統(tǒng)地的連接關系。
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    視具體情況設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

    由陶瓷放電管組成第一級防護電路，可恢復保險和雙向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管的反應時間最短，約為pS級，可恢復保險和陶瓷放電管的反應時間相對較長，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。
    很多公司的防雷設計主要考慮標準的要求，沒有綜合考慮設備安裝現(xiàn)場的實際情況，浪涌防護等級都是在設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。現(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)良好接地來設計，需要充分考慮設備安裝現(xiàn)場的情況，保證防雷接口的設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)場沒有設備間的共地問題，根據(jù)之前的測試結果，直接隔離防雷地和系統(tǒng)地是可行的方案?，F(xiàn)場接地良好的情況下，直接將設備的系統(tǒng)地連接到防雷地是防止設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，影響設備的正常工作，因此防雷設計地的連接是設計的關鍵。
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     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備外殼相連會對設備的穩(wěn)定運行產(chǎn)生影響。
    2、通過二極管隔離防雷地和設備地。一般情況下攝像機感應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)地的感應電壓可以通過防雷地和設備外殼進行釋放。接地不良情況下這種方案設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。這種設計思路的電路能起到防護作用的關鍵在于能否有效連接大地，如果沒有良好接地，直擊或感應雷的大電流會通過這些器件進入設備內(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，我們設計設備地系統(tǒng)通過高頻扼流圈和可恢復保險等進行連接，既保證設備在現(xiàn)場接地不良的情況下感應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)場接地的情況下設備地與大地的良好連接。
    監(jiān)控系統(tǒng)的雷電防護等級不僅僅取決于設備本身，設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)中設備都能穩(wěn)定工作。
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