提高安防监控系统保护接地施工质量
摘要：监控系统接地至今还没有一个系统的理论或模型可供参考，设计者在设计时只重结果和基本原理的介绍，而对具体安装的描述过于简单，使施工人员难以下手，保护接地的质量难以得到保证。作者结合实际工作经验及接地相关知识，就保护接地质量浅谈一下自己的经验。
关键字：安防监控系统 保护接地 施工质量
由于安防监控系统是集光电信息、微电子、网络通信、数字视频、多媒体技术及传感技术等现代高科技技术于一体，为保证系统安全可靠运行，接地故障的防范显得非常重要，但接地故障一般要在外作用力如雷电等的作用下才产生，比较隐蔽，施工验收时也难以查出问题。但接地故障一旦产生不仅会给系统带来干扰，而且有可能引发烧损设备
及电气火灾事故。由此，应对系统保护接地施工给予充分的重视。
一、系统接地概念
监控系统的保护接地主要分为安全接地与工作接地两类，二者既有相同处又有不同处。安全接地是为了保护操作人员及设备安全而设立的接地方法，是将设备外壳接在埋入地下引出的地线上的"接大地"方式，从而在电气设备出现故障时，将漏电金属外壳的电流迅速引入地下。主要有防雷接地、安全保护接地、交流工作接地；而工作接地是为设备正常运行而设立的接地方法，这个"地"是指系统的电气公共端，在物理上与安全接地一样是接大地，但这个接地的含意是系统以零为基准点的电位，而不是保护接地的含意。主要有直流工作接地、机壳屏蔽接地。保护接地要针对具体现场情况采取相应的处理方法。正确的接地设计是保证接地施工可靠并为系统抑制干扰、安全稳定运行的前提。
二、安全接地
主要有防雷接地、安全保护接地、交流工作接地。
1、防雷接地
监控系统的防雷分为系统控制中心（机房）和前端设备的防雷。由于系统控制中心一般都设置在建筑体内，而建筑体项目完工验收时就有达到《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343－2004的防雷要求，系统的控制中心在建筑体内则是安全的。本文着重研究是对室外前端设施和引入室内的光电缆如何防雷。
（1）对直击雷的设计常规的做法是采用避雷针方法。将避雷针安装在架设摄像机金属杆的顶部，利用金属杆与埋入地下接地体连接，要求接地电阻达到行业技术规定的欧姆值。使雷电靠近避雷针时，避雷针将雷电流引入大地，起到保护作用。但如何安装及采用何种材料没有介绍。应明确指出施工人员可根据现场地质情况及测试接地电阻值，来分析判断、调整安装接地装置。其一是将同杆安装的避雷针与摄像机间距调整到1.5M以上，这主要是由于避雷针距地面高度在20M以内，设定摄像机的长度为50CM，应用避雷针在地面上的"折线法"保护半径公式计算可得出，避雷针遇到雷电时长度为50CM摄像机将会受到有效的保护。其二是防接地体腐化。对接地体采用热镀锌或镀铜钢材，如接地体采用L50×W50×H2000热镀锌角钢垂直打入地下2.5M，并采用φ8mm镀锌圆钢筋将支撑杆金属管与热镀锌角钢连接,为防松脱采用焊接方式，焊接长度不小于100MM，焊接处刷红丹或沥青油做防腐处理。此时应依据
GB50198-94 《民用闭路监视电视系统工程技术规范》接地与安全防护系其接地电阻不得大于4Ω。测试若大于4Ω,
则不易采用食盐或降阻剂与回填土搅拌均匀来提高土壤导电率，因这样的方式不能永久性保持接地电阻值不变。可用同样方式距2.5M处再埋入地下一条角钢与第一根角钢相连，因根据欧姆定律可知并联后阻值将降低。若仍大于
4Ω，则可采用φ25MM长2M铜镀钢棒打入地下2.5M，使接地体小于4Ω，使雷电电磁波产生的电流能快速对地泄放。需要注意的是打入时均不使钢材歪斜。
（2）对抑制信号线上和电源系统受雷电侵入的感应雷电波，采用在系统的电源线、视频传输线、信号控制线、入侵报警信号线进入前端设备之前，串接安装二合一或三合一等防雷器，以及进入中心控制台前安装视频信号防雷器等避雷保护器方法。当传输线受到雷电感应产生过电压时，雷电流迅速通过防雷器的雷电支路泄放到大地，并将防雷器的输出电压箝位在设备的耐压范围内。从而确保设备免遭感应雷击和静电破坏。这一做法对雷电无规则释放的电磁波干扰抑制有效。但上述避雷器会与布线系统在雷电毫米波和亚毫米波以下电磁波时，感应产生浪涌冲击电流干扰监控系统，使传输或存储的信号、数据受到干扰或丢失，甚至是电子设备产生误动作而暂时瘫痪或使整个系统停顿。所以在设计时尽可能采用有防雷电功能的摄像机，可避免使用防雷器带来的干扰。其次是做好摄像机机壳及各种线路（如云台控制线、视频线BNC头、220V或DC12V电源线、视频线、信号线、控制线等）与避雷针接地立柱的绝缘。沿杆引上的电源线和信号线应穿金属管屏蔽以防止雷电波沿线侵入设备。需要注意的是，摄像机由直流变压器供电，单相电源避雷器应串联或并联在直流变压器前端，如直流电源线传输距离大于15M，则摄像机端还应串接直流避雷器。
（3）由于信号线耐压水平低、传输距离长，极易受雷电波沿线侵入前端设备。所以信号线路与供电线路采取地下敷设时要注意将线路各自放入PVC管内分开敷设，并对进入机房的每条线路（如220V或DC12V电源线、视频线、信号线和云台控制线）加接魇避雷器。在电缆进入前端设备前穿金属管2M埋入地下，深度不得小于1.5M，并将电缆金属外皮与钢管连接再同防雷接地体或建筑物内接地装置相连。
2、安全保护接地
安全保护接地主要是针对机房内使用交流、直流高于50V的电压设备而言，如空调机、稳频稳压装置、ＵＰＳ备份电源等设备，是防止设备中电器绝缘体老化或击穿时，导体将带电通过金属材料与大地发生短路，形成大电流冲击系统，使中心控制系统稳压电源、硬盘录像机、矩阵切换等设备中的电源输入稳压电路烧坏，导致中控系统无法工作，致使显示屏无图像。更严重的是，金属部分带电后若不接地或迅速切断电源，人体接触到就会受到伤害。为保护人体免受伤害和设备不被烧坏，在各设备按规范进行电器接地外，设计时要考虑设置两极保护装置，即总电源、各设备接入电源插座上安装额定电流不大于相应设备的快速漏电保护器，一旦导体带电，会通过接地产生大电流使快速漏电保护器切断电源，起到防电气火灾和防电击的作用。
3、交流工作接地
监控系统交流工作接地主要是针对提供机房所用配置的电源（三相四线或三相五线制的交流电）而言。将配置的电源经漏电保护开关后把中性线直接与系统设备机壳连接，机壳再接地，并用电阻测试仪检测机壳对地电阻应≤4Ω。这样设计是借助中性线，系统内一旦有设备出现故障引起漏电机壳带电有短路现象时，由于系统的机壳接地，接到机壳的中性线又因为机壳接地的缘故，此时相线对于中性线电阻只有几个欧姆，将产生数值很大的单相短路电流，总电源上安装的快速漏电保护器因中性线短路电流的产生会迅速地切断电源，从而达到保护人身和系统设备安全的目的。需要注意的是，与系统机壳接地的导线不能裸线而用铜芯外有绝缘层的导线。
三、工作接地
主要有直流工作接地、机壳屏蔽接地。
1、直流工作接地
由于机房内的计算机、信号传输、矩阵切换、图像处理等设备在进行信息输入输出、能量转换、信号放大、逻辑动作等一系列工作中都是通过微电位或微电源快速进行，且直流工作电压一般只有30V以下，信息电流也仅为微安级，而对外界的干扰极其敏感。为了提高抗干扰的准确性，必须设置一个稳定的基准线位。设计时采用并联单点接地方法，即用较大截面的绝缘铜芯线作为引线，将各设备基准电位进行连接，再接地。用电阻测试仪检测直流工作接地电阻应≤4Ω。这里要注意的是，工作接地不能多点接地，原因是地线也存在阻抗，有阻抗耦合作用，当电流流过地线时，会在地线上产生电压，在这个电压的驱动下，会产生地线环路干扰电流，引起监视器上出现木纹状的干扰，轻微时不会淹没正常图像，严重时会无法看清图像。由此，采用并联单点接地方法可减小多处接地形成的地环路干扰。
2、机壳屏蔽接地
为抑制由于系统设备内采用大规模集成电路，而在元器件和线路之间产生的电磁干扰，以及外界电场对设备产生电容效应或电感效应干扰，采取屏蔽接地设计是防止电磁干扰的最佳保护方法。由于各设备已采用金属体作外壳，金属壳接地会把感应停留在金属壳内外电荷引流入大地不产生电场。要勘测好机房所配置的电源是三相四线还是三相五线制的交流电，对于三相五线制应将保护线（PE线）与系统设备外壳连接后再与地连接。由于三相四线制没有保护线（PE线），则将机壳与建筑体内的接地线连接。上述连接方式可多点接地（包括与PE线）。
四、结束语
保护接地、工作接地中的各接地均是独立系统。本文所提供的经验主要是在监控系统保护接地设计不足时，施工人员能据之并与现场情况提出合理且能具体实施的办法，从而保证接地施工的质量。
参考文献：
[1]苏邦礼.雷电与避雷工程．广州：中山大学出版社．1996年11月.
[2]殷德军等.现代安全防范与工程系统．北京：电子工业出版社.2008年10月.
[3] GB50057－94．建筑物防雷设计规范[S].
[4] GB50198－94.民用闭路监视电视系统工程技术规范[S].