監控系統、消防系統防雷改造解決方案
一、工程概述
1、實地勘察記錄
1.1、XXXX的監控、消防控制機房（以下簡稱機房）位于主辦公樓一層，辦公樓為鋼筋混凝土結構且已有可靠的直擊雷防護。機房面積為48平方米，且地下有活動地板，機房內控制臺、機架尚未采取任何等電位接地措施。進出入機房的所有線纜通過機房墻壁的走線槽由活動地板下進入各設備端，走線槽尚未跨接。
1.2、通過勘察人員的勘察，機房尚未采取任何等電位措施，靠墻的視頻矩陣機柜有一處接地，但通過接地電阻測試儀測試，其接地電阻為9Ω，沒有達到有關規范規定小于4Ω的規定。
1.3、機房的所有設備用電從一樓電氣豎井的配電箱中兩路引入。在一樓的電氣豎井和進入機房中時尚未采取任何防雷電感應和雷電波侵入的措施。
1.4、室外有攝像頭4個（帶云臺），室內有攝像頭25個，共29個，且都沒有采取任何防雷電感應和雷電波侵入的措施。室外攝像頭沒有直擊雷防護措施，其中北門的攝像頭周圍較為開闊，易遭受直擊雷。
所有進出入機房的視頻線、控制線和信號線在進出入機房和設備處沒有采取防雷電感應和雷電波侵入的措施。
2、雷擊入侵途徑分析
2.1、直擊雷：閃電直接擊在建筑物、其他物體、大地或者防雷裝置上，產生電效應、熱效應和機械力者。辦公樓已有比較完善的直擊雷防護，且機房處于大樓一層，所以直擊雷對機房的影響較小。
2.2、雷電感應：閃電放電時，在附近導體上產生的靜電感應和電磁感應，它可能使金屬部件之間產生火花。電磁脈沖可能會發生在線路、地、機殼、設備、接口等之間，相互之間會有高電位差，輕則造成設備損壞，數據丟失，傳導誤動作，停機，設備壽命減低，重則會擊壞設備接口，電路板，導致設備永久性損壞，甚至導致系統癱瘓。
2.3、線路傳導：當線路感應到雷電流時，強大的雷電流會順著線路向線路的兩端傳導，使線路本身以及線路輸入端設備遭到侵害。杜絕線路傳導雷電流需要將線路兩端的屏蔽層接地，以及在線路上加裝SPD來泄放雷電流。而實際現場基本沒有安裝SPD，一旦線路感應雷電流，勢必會導致雷電流導入設備，造成設備損壞。
現場勘察情況如：機房內的電源系統，信號系統均沒有做任何防雷電感應和雷電波侵入的措施。
2.4、雷電反擊：雷電流流過正常情況下處于低電位的導體，造成導體電位升高，引起該導體向正常情況下處于高電位或地電位的導體放電的現象，稱為雷電反擊，又稱為高電位反擊或地電位反擊。在機房內可采用等電位來減小這中反擊對設備的危害，而在地下可采用共用接地體的措施來防止不同系統接地體之間的反擊。
現場情況：機房尚未采取等電位措施，設備幾乎沒有接地，視頻矩陣機架有一處接地，但接地電阻未能達到要求。
3、設計思路
針對可能的雷電波入侵途徑，我們在接閃、分流、接地、屏蔽、合理布線、等電位連接等六個方面做完整的、多層次的防護。
系統防雷包括外部防雷和內部防雷兩個方面：
外部防雷以避雷針（帶、網）、引下線、接地裝置為主，其主要的功能是為了確保建筑物本體免受直擊雷的侵襲，將可能擊中建筑物的雷電通過避雷針（帶、網）、引下線等泄放入地。
內部防雷系統是為保護建筑物內部的人員和設備的安全而設置的。通過加裝SPD（電源SPD、信號SPD）等方法，使建筑物、設備、線路與大地形成一個有條件的等電位體，將內部設施因雷擊所感應到的雷電流泄放入地，確保人員和設備的安全。
接閃：一般有三種形式：避雷針、避雷帶、避雷網，它位于建筑物的頂部，其作用是引雷或叫截獲閃電，防止建筑物本體、建筑物屋面上的設備、人員被雷電直接擊中。
分流：指引下線對分流效果的影響，引下線的粗細和數量直接影響分流效果。引下線數量多，每根引下線通過的雷電流就小，其感應范圍就小。另外，加裝電涌保護器也是分流的一種重要方法。在一切外來的導線（如電力電源線、電話線或信號線、天線的饋線等）與接地裝置或接地線之間并聯（串聯）電涌保護器。當雷擊或其他原因導致線路上產生的瞬態過電壓沿著各種導線進入室內或設備時，電涌保護器將瞬間對地導通，雷將電流分流入地，從而減小設備受損的幾率。
接地：良好的接地是防雷成功的重要保證之一。接地就是讓雷電流順利地流入大地，而不讓雷電流集中在防雷系統的某處，從而對被保護物體產生破壞作用。良好的接地才能有效地泄放雷電能量。標準要求“每幢建筑物本身應采用共用接地系統，當互相鄰近的建筑物之間有電力和通信電纜連通時，宜將其接地裝置互相連接。
屏蔽：屏蔽的重要目的是使建筑物內的通信設備、電子計算機、精密儀器以及自動控制系統免遭雷電電磁脈沖的危害。建筑物內的這些設施，不僅在防雷裝置接閃時會受到電磁干擾，而且由于它們本身靈敏性高且耐壓水平低，附近發生雷擊或建筑物的接閃時，都會受到電磁輻射和電磁波的影響。
為減少電磁干擾的感應效應，宜采取以下的基本屏蔽措施：建筑物和房間的外部設屏蔽措施，以合適的路徑敷設線路，線路屏蔽。這些措施宜聯合使用。所有與建筑物組合在一起的大尺寸金屬部件都應等電位連接在一起，并與防雷裝置相連，如屋頂金屬表面、立面金屬表面、混凝土內鋼筋和金屬門窗框架。
如果屏蔽措施得當，可以通過屏蔽預先泄放掉雷電流的70%，剩余30%則需要通過選用適當的電涌保護器向大地泄放。
合理布線：綜合布線電纜與附近可能產生高電平電磁干擾的電動機、電力變壓器等電氣設備之間應保持必要的距離。采用屏蔽布線系統時，所有屏蔽層應保持連續性。在需要保護的空間內，當采用屏蔽電纜時其屏蔽層應至少在兩端并宜在防雷交界處做等電位連接，當系統要求只在一端做等電位連接時，應采用兩層屏蔽，外層屏蔽按前述要求處理。
主干線路穿于金屬管內，以實現可靠的屏蔽；應該將這些線路設置在中心部位，避免靠近用作引下線的柱筋，盡量縮小被感應的范圍。管線較長或橋架設施較長時線路上須兩點以上接地。
等電位連接：將分開的裝置，如導電物體用等電位連接導體或電涌保護器連接起來，以減少雷電流在它們之間產生的電位差。穿過防雷區界面的所有導電物（電力線、通信線）和各類管線均應在界面處做等電位連接。信息系統的所有外露導電物應建立一等電位連接網絡。
二、設計依據
1、依據標準
1.1《建筑物防雷設計規范》（GB 50057-2010）
1.2《建筑物電子信息系統防雷技術規范》（GB50343-2012）
2、保護對象
主辦公樓內監控、消防系統的設備，室外攝像頭。
三、設計方案
1、攝像頭直擊雷防護：
1.1、北門：由于北門的攝像頭周圍較為空曠，易遭受直擊雷，所以本方案設計將在距攝像頭桿5m處加裝一支6m的獨立避雷針對攝像頭進行保護，在攝像頭處加裝1只三合一電涌保護器，同時云臺、金屬支撐桿、攝像頭的金屬外殼應和電涌保護器的接地線連接在一起接地。
1.2、在另外的3個攝像頭的支撐桿的頂端分別加裝一支1m 的避雷小針，在靠近攝像頭處的線路上各加裝1只三合一的電涌保護器，同時云臺、金屬支撐桿、攝像頭的金屬外殼應和電涌保護器的接地線連接在一起接地。經勘察人員測試，上述三只攝像頭的金屬支撐桿的接地電阻未能達到要求，所以本方案中將在其附近的草地上設置獨立的接地體。
2、機房等電位措施：
2.1、機房長7m，寬6m，為活動地板機房。由于機房內沒有采取任何等電位防護措施，所以本方案設計在機房內樓地面以上200mm處，沿墻角四周敷設一圈40mm×4mm的扁銅，作為機房的局部等電位連接帶；并縱向每隔2.3m，橫向每隔2m直接在活動地板下面的地面上敷設一條40mm×4mm的扁銅，橫向和縱向敷設的條形扁銅應和機房的局部等電位連接采用螺栓連接的方式連接在一起，并保證其有良好的電氣通路。使整個機房組成2.3m×2m的M型等電位連接網格，其連接方式可采用焊接、壓接或熔接，具體可根據施工進行選擇。
2.2、在機房的兩個對角柱處設置兩個截面積為50 mm2的銅排，作為等電位接地端子板，并鑿開兩柱內的主鋼筋，用直徑為12mm的圓鋼一端與柱內的主鋼筋焊接，一端與等電位接地端子板熔接，圓鋼的焊接長度應大于其寬度的6倍。焊接和熔接處應涂漆作防腐處理。等電位接地端子板與等電位連接帶之間采用直徑為35mm2的黃綠相間的雙色銅絞線連接。連接方式采用螺栓連接，連接處應進行熱搪錫處理。
2.3、機房內的機柜、機架等較大的金屬物體應采用截面積為16 mm2的黃綠相間的雙色銅絞線就近與等電位連接帶或活動地板下的扁銅做可靠的電氣連接。各個設備的金屬外殼、活動地板的金屬龍骨和金屬門窗，以及空調的金屬支架等均應采用截面積為6 mm2的黃綠相間的雙色銅絞線和等電位連接網絡做可靠的電氣連接。
機房內靠墻的走線槽應采用截面積為16 mm2的黃綠相間的雙色銅絞線在線槽的連接處跨接。
3、防雷電波侵入措施：
3.1、監控系統：從室外攝像頭進入機房以及室內攝像頭引入機房的視頻信號線和控制線在進入機房時都應做防雷電波侵入的措施。本方案設計將在進出入監控系統機房的視頻信號線處加裝1組信號電涌保護器；在控制線進入485/232碼轉換器處裝設組DB25的信號電涌保護器。
3.2、消防系統：在進入機房消防系統設備的各線纜處加裝1組SR信號電涌保護器。
3.3、電源系統：由于機房的所有設備用電均從一樓電氣豎井的配電箱中兩路引入，但對電源系統沒有采取任何防雷電波侵入的措施。由于雷電防護是分級防護，逐級泄流。所以本方案設計將在一樓的電氣豎井中裝設兩組二級電源電涌保護器，同時在機房的配電盤內裝設兩組電源電涌保護器。