森林防火防护无线微波监控系统设计方案.doc

*有限公司森林防火、防护无线微波监控系统方案 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx目 录一、技术方案概述4本方案系统特点5该系统有如下特点：51.1.1云台精确定位51.1.2太阳能供电系统61.1.3设备低温保护61.1.4无线微波61.1.5防火指挥中心8二、总体方案建议92.1建设目标92.2功能需求分析92.3设计原则102.4功能概述12三、设计说明131设计依据133.2设计原则133.3设计范围133.4拓扑图14四、前端视频采集系统设计164.1视频监控应用背景164.2视频监控设备配置174.3万向云台184.4高倍镜头184.5低照度摄像机184.5视频服务器194.6太阳能、风力供电系统19五、防雷系统设计215.1防雷概述215.2雷电侵袭主要途径225.3雷电防护措施235.3.1建筑物直击雷防护235.3.2雷电波侵入和雷击电磁脉冲干扰防护235.4项目防雷设计方案255.4.1设计原则255.4.2设计依据265.4.3设计标准、规范265.5前端采集点避雷265.5.1直击雷防护265.5.2接地系统275.5.3线缆屏蔽处理285.5.4等电位连接295.5.5电源系统防护295.5.6视频系统防护295.5.7控制信号防护295.6监控中心防雷305.6.1直击雷防护305.6.2接地系统315.6.3线缆屏蔽处理315.6.4等电位连接315.6.5电源系统防护325.6.6网络交换机防护33六、硬件设备参数文档346.1视频采集设备参数346.1.1万向云台346.1.2万向云台专用解码器356.1.3特制镜头356.1.4低照度摄像机366.1.5室外护罩376.1.6视频服务器376.1.7室外保温箱38七、监控中心机房建设方案387.1监控中心系统设计及分析397.2系统需求397.3网络交换机407.4显示设备的选择417.5led显示屏417.6警示话筒427.7在线式 ups427.8机房的装修设计427.9机房的高度和空间437.10信号电缆与供电电缆的交叉437.11机房建筑的防雷437.12防静电447.13三防复合活动地板44一、技术方案概述众所周知，森林在国民经济中占有重要地位，它仅能提供国家建设和人民生活所需的木材及林副产品，而且还肩负着释放氧气、调节气候、涵养水源、保持水土、防风固沙、美化环境、净化空气、减少噪音及旅游保健等多种使命同时，森林还是农牧业稳产高产的重要条件然而，森林火灾会给森林带来严重危害森林火灾位居破坏森林的三大自然灾害（病害、虫害、火灾）之首它不仅给人类的经济建设造成巨大损失，破坏生态环境，而且还会威胁到人民生命财产安全。因此，防止森林火灾就是保护自然资源本方案所采用国内价格提供国际品质的优质、稳定的森林防火系统。该系统是以森林火情监测为主、自然生态保护为辅，将数字微波技术、滤光透雾技术、数字图像处理技术等高新技术综合应用于森林资源管理中的高科技产品。本方案所设计的系统完全满足“森林防火防护监控系统建设”项目的要求，实现的主要功能如下：v 监控指挥屏幕墙可以实时显示前端采集点的图像；v 数字图像可以通过无线微波和计算机网络实现远程传输；v 所有视频图像进行全程录像存储，并可以对以往的历史图像进行查询和回放。满足7*24小时存储；v 采用野外重载数字云台，具有实时回显位置信息功能；同时配备电动三可变长焦距镜头和低照度高清晰摄像机；可以通过专用操作键盘或监控软件控制云台和镜头；v 通过现有设置的监测点,实现整个有林面积的监视范围达到95%以上；v 系统安全性高，采用人员身份认证、访问控制功能和审核功能等方式保证系统安全可靠；v 查询简便性：采用时间流设计，可由时间、日期完成资料检索；v 完全数字化传输模式，方便与其他防火中心及其他森林防火管理相关部门连接；v 当监控摄像机扑捉到林火时，由值班人员确认火情及火点位置；v 电源系统:前端防火塔上设备电源供给在全天候的环境下,采用太阳能保证系统不间断供电；v 防雷系统:系统要有安全的防雷保障措施,确保系统能够安全运行；本方案系统特点系统以数字设备的监控方式，通过无线网络将采集的信息、数据传输到林业监控指挥中心，对发生的火情、火警区域实现定位，并实时做出分析判断，确定扑救方案，将火险控制在萌芽状态。同时对大量资料数据进行储存、处理和分析，对今后的森林防火预防工作起到指导和参考决策价值。1 获取信息：利用建立分布在火灾易发区不同至高点的野外信息采集站，获取覆盖范围内的监控视频图像，实现全天候不间断监控；2 动态监测：在数字化网络平台系统的支持下，将视频图像及其它信息实时、同步传输到区级防火监控中心，实现真实观测林区的动态情况；火灾预警：如有火情，利用系统，提调相关数据了解并掌握火场的基础情况，实现准确定位，同时通过专业林业数据库分析，得出一套切实可行的扑火方案，确定扑火的人、机、物力量的配置，得出扑救具该系统有如下特点：1.1.1 云台精确定位重型云台在保证普通云台功能的基础上添加了许多其他的功能，其最大特点是当前云台位置的角度值会实时回显，并可按给定的指定角度值旋转。区别于现今市场上普及的预制位云台的开环控制系统，采用了闭环控制系统；开环控制系统下远端设备不能检测云台旋转角度，也就是说在云台在无角度控制运动下发现情况，则无法确定事件位置。运用闭环控制原理，将云台转动角度实时从远端发送回控制端，从而达到角度的实时回显，保证了被动发现事件也可以及时确认位置，同时这一系统也保证的夜间发现事件后，在无法观看到参照物情况下的位置确认的工作。采用云台后，云台在水平及俯仰运动时均可将旋转的角度通过解码器实时回传至指挥中心，同时还显示着火点的地形地貌，林分类型，火灾发展蔓延趋势，以及通往火场的主要道路及通行能力，防火隔离带的位置及阻火能力，距着火点最近的消防队伍的具体位置及赶赴火场所需要的时间等重要指挥信息同时为了保证可以在各种野外恶劣环境下正常使用，采用了一体化、全天候、抗强风、超负载等设计。定位精度可达0.1。 1.1.2 太阳能供电系统本系统采用太阳能和风力供电方式，由电池组进行充电，一旦在阴雨天气，电池便给设备供电，从而保证前端设备及控制设备的可靠运行。供电时间长短根据需要可进行设计。1.1.3 设备低温保护针对北方林区冬天气候寒冷的特点，监控设备中的很多电子元件在林区超低温的环境下都不能正常工作，为了解决这一难题，系统采用低温保护技术，从设备材料和内部升温等各种途径提高整个系统的耐低温能力，从而使系统在林区低温下正常工作。1.1.4 无线微波 支持点对点及点对多点，点对多点应用中，目前支持6个远端站，最多可以连接64个远端站； 高速远距离通信，内置20度22dbi天线. 该数字微波同时提供外接n型头，可连接外置天线； 数据速率：空中速率高达54mbps（净速22mbps）， 在turbo 模式下可高达 108 mbps （净速35mbps）； 专有的速率适应算法，能够为各种的传输距离进行专门优化，同时兼顾长距离和短距离应用； 完整的2层透明数字微波功能，支持tcp/udp/ip，ipx/spx等多种上层协议传输 标准ieee 802.1d数字微波协议，内建生成树协议； 10/100base-t接口，与有线网ieee 802.3兼容，设备通过poe供电； 友好的web方式管理，同时支持telnet，监控管理更方便；支持配置文件导入/导出和软件升级； 隐藏ssid号，防止同信号的侦听，支持mac 地址过滤； 高安全性，基于md-5 chap的接入认证，卡内建 128 bit wep无线加密功能，或128 bit rc4加密； 具有qos服务品质保障；内建带宽控制，使客户端软件带宽可控制以1k为单位； 防风、防雨、防雷、防晒、防尘、防震以及散热设计。1.1.5 防火指挥中心远程控制与通讯是指挥中心的主要功能，即通过指挥中心可完成对林场各个地区的通讯指挥工作，同时在指挥中心可以实现对火情地区的实时监视、控制功能。以指挥中心为核心将各个系统进行整合，实现办公的信息化网络化，通过无线系统完成对下属部门的命令发布、工作查询、人员调配工作；同时把监控系统与地理信息系统进行无缝结合，完成对林区的监控、以及资源调查工作。二、 总体方案“森林防火防护微波监控系统建设”项目由管理指挥中心（监控中心），无线微波数字传输系统，前端视频、数据采集系统，终端处理系统，前端铁塔，防雷接地，野外供电等组成。前端视频数据采集系统共计17个，各个前端视频、数据采集系统包括：视像采集、云台控制及数据系统、综合供电系统及防雷、铁塔及地线系统以及设备防护。2.1建设目标1、获取信息：利用建立分布在不同至高点的野外信息采集站，获取覆盖范围内的监控视频图像，实现全天候不间断监控。2、动态监测：在无线微波数字化网络平台系统的支持下，将视频图像及其它信息实时、同步传输到防火监控中心，实现真实观测林区的动态情况。2.2功能需求分析森林防火防护微波监控系统是一种基于ip技术的网络视频系统和光纤扩频宽带技术相结合的产物，系统应具有以下特点：1、 可实现远程图像实时图传和控制，通过前端设备实时掌握现场情况。2、 视频信息可在ip网络上传输，用户可在网络上的终端看到现场的图像。3、 系统具有可扩展性，系统具有升级功能，适合森林防火防护监控系统的发展要求。4、 界面清晰、操作简单。无线微波监控系统是结合了现代视频技术、网络通讯技术、计算机控制技术、流媒体传输技术的综合解决方案，它包含了用户在提供了强大的、灵活的组网和应用能力。前端信号采集平台采用ccd摄像机+解码器/云台控制器/网络视频编码器，由于该系统强大的数据处理和系统集成能力，可以实现在一个平台上完成数字图像监控采集、压缩、存储、传输、监控管理、远程控制等功能，从而降低系统的造价、提高了监控维护的效率并降低了使用难度。采集平台可以高效的压缩处理接入的图像，通过电脑监视器就可以实现所有图像的实时动态监视，同时利用该系统可以调用存储在硬盘中的历史资料，本系统采用业内顶尖压缩技术mpeg-4算法，压缩比高达1:500，。此外实现了自动磁盘空间动态检测功能，图像动则录，不动则不录或慢录。监控服务器提供了对前端采集工作站的分层次管理，对用户的分级权限管理；用户可以根据需要通过网络将前端音视频数据实时存储在中心服务器上；服务器数据库记录了所有视频资料信息（视频文件可以是分布在各个采集工作站或服务器）、监控点信息、其它数据信息，一般用户通过web登陆服务器，可以在统一的界面查询任何对他授权的信息；对于前端和中心之间不支持多播的网络环境，服务器提供了单播到多播的数据转发，这样中心的多个人员查看前端的实时流大量节省带宽。2.3设计原则“森林防火防护微波监控系统”项目设计和功能的实施将遵循以下原则：先进性：所谓先进是指要求采用的产品和系统是当代先进计算机技术的应用成果，具有一定的前瞻性，特别是符合计算机和网络通信技术最新发展潮流并且应用成熟的系统。智能化：系统中采用的产品和系统本身必须具有智能特征，比如自主编程、记忆功能、主动检测等；前端设备与系统必须有良好而可靠的通讯能力和故障自动检测等等。数字化：近年来，监控产品的数字化趋势越来越明显。相信随着技术的不断进步，数字化系统将会得到进一步更广泛的应用。而数字化信号受干扰小、线路损耗小、便于存储、方便升级等优点将会表现得尤为突出。所以我们一定要把电视监控系统建设成一个高度数字化、信息化的系统。网络化：在计算机网络技术高度发展和广为应用的信息社会，设计完成的监控系统中所采用的产品和系统，必须与计算机网络技术相结合，实现各个子系统的信息共享，才能适应时代的前进、技术的进步，满足更广范围巡查的要求。实用性：我们这里讲的实用是指要求所采用的产品和技术经过了市场的考验，能满足目前监控系统的需要而无华而不实之嫌，决不搞盲目投资、浪费资金。具体体现为。成功应用：系统设计采用的产品和系统，必须是经过了一定时间市场考验的成熟产品，特别是在国内应该有成功的应用案例。合理配置：系统设计时，应对需要实现的功能进行合理的配置，并且这种配置应该是可以被改变的，甚至在工程完成后，功能、配置的改变也是可能的和方便实现的。良好操作：系统的前端产品和系统软件均具有良好的学习性和操作性。特别是操作性，应使一般水平的管理人员，在粗通电脑操作的情况下通过培训能掌握系统的操作要领，达到能完成监控任务的操作水平。可靠性：设计必须遵守的原则是保证系统的可靠稳定运行。这个原则要兼顾到两个方面： 系统运行可靠系统的运行要求可靠。要求从计算机的配置到系统的配置、前端设备的配置都要仔细考虑这个问题，对所有的设备进行认真的可靠性认证。 保存和恢复设置方便在实际运行中，即使系统的故障率非常低，也会因为各种意想不到的原因而出现问题。所以，在系统设计时，要考虑到系统设置数据的方便保存和快速恢复。扩展性：即使是最先进的系统，也有随时间的推移而落后的可能。在系统设计中，我们选用产品和系统时，应充分考虑系统的升级、扩展、维护问题，设计应全面、周到，注意预留到位并留有充分余量,以适应未来发展需要，主要体现在以下方面： 智能化升级系统的软件是最有可能升级的，选用的系统管理软件必须有厂家的免费升级承诺。升级的操作应该相对简单，由系统管理员即可完成，不需要繁复的操作和专门的技术。 模块化结构为方便硬件的维护和升级，设计时采用的设备应为高度集成的模块化产品。由其组成的系统应是模块化结构。这样，便于系统的维护和升级。 经济性为了确保投资合理性，要在满足其它基本原则的基础上选择性能价格比最优的系统和产品，从而使系统投资物有所值，不造成盲目投资。2.4功能概述本系统主要任务是以现有的森林资源数据库、防火力量的配置、人员分布情况、历史数据等标准的及非标准的资源基础上，使其数字化、规范化、矢量化。实现森林防火信息的规范化、标准化管理，纵向达到和有关部门数据交换和信息共享，为各业务部门提供资源数据的查询、更新等相关服务，实现信息共享，充分发挥信息系统的资源优势，建立高质量、高效率的管理信息网络。开发一套森林防火辅助决策系统，为领导决策和机关办公提供服务，全面提升森林火灾的综合防御和控制能力。系统还可以提供最近扑火队前往火情点最短路径以及通往现场的主要道路和通行能力，提供防火隔离带的位置和阻火能力，以及赶赴火场的时间等重要信息。相关领导可以在监控中心进行远程调度指挥。在正常情况下摄像机工作在自动巡航扫描方式，观测人员在监控中心可观测到一定范围内的林木地貌、道路、人员等实况图像，系统可进行全程录像；若遇异常情况，工作人员可及时将摄像机从自动状态下转为手动状态，并对有关目标进行跟踪、定位、放大，以便更加仔细全面地进行观测。三、设计说明1设计依据本方案依照以下标准：l ga38-92 中华人民共和国公共行业安全标准l ga/t75-94 安全防范工程程序和要求l ga/t75-94 安全防范工程费用预算编制办法l gb/t16676-96 安全防范工程设计规范l gbj16-87 建筑设计防火规范l ga/t75-94 公安部安全防范工程程序与要求l gb50198-94 民用闭路监视电视系统工程技术规范l gb4728-85 电气图用图形符号国家标准l gbj115-87 工业电视系统工程设计规范l ydj189 邮电通信电源设备安装设计规范l gbj7985 工业企业通信接地设计规范l ce364-4-41 保护接地和防雷接地标准3.2设计原则根据林业局对视频监控的具体要求，在系统设计和器材设备的选择时，力求按照以下几个原则：技术的先进性原则设备的可靠性、经济性、实用性原则方便性、易扩展性原则3.3设计范围设计范围包括前端信号采集设备的设计，传输工程的设计；中继系统选址及中继段参数的选定和计算，传输网络拓扑设计等；系统终端工程和监控中心的设计；系统防雷的设计；安装工程的预算，工程概算编制等。3.4拓扑图根据管理部门的具体要求和当地的地理环境，详细拓扑图见下图。四、前端视频采集系统设计4.1视频监控应用背景数字视频监控系统是以数字视频处理技术为核心，综合利用光电传感器、计算机网络、自动控制和人工智能等技术的一种新型监控系统。在人类感官接受的各种信息中约有80%来自视觉。视频、图像是对客观事物形象、生动的描述，是直观而具体的信息表达形式，是人类最重要的信息载体。特别是在今天的信息社会，随着网络、通信和微电子技术的快速发展和人民物质生活水平的提高，视频监控以其直观、方便和内容丰富等特点，日益受到人们的青睐，监控产品也正经历着从模拟化向数字化、网络化的革命。根据森林防火的需要，前端监控点必须具备360度全方位、24小时全天候监控的特点，因此选择的设备必须符合森林防火的实际需求。前端监控点的功能是采集视频、音频信号后，利用成熟的视频、音频处理技术，对视频、音频信号进行压缩、分析、ip化处理，然后通过光纤传输系统传输到监控中心。前端监控点设备配置数字视频监控系统除了具有传统闭路电视监视系统的所有功能外，还具有远程视频传输与回放、自动异常检测与报警、结构化的视频数据存储等功能。与数字视频监控系统相关的主要技术有视频数据压缩，视频的分析与理解，视频流的传输与回放和视频数据的存储。（视频是在时间上近似连续的图像序列。在数字图像处理中，把照片这类单幅的图像称为静态图像（简称图像），而把电视图像这类连续图像称为运动图像或视频。）视频监控系统的发展大致经历了三个阶段。v 第一代模拟监控系统：在九十年代初以前，主要是以模拟设备为主的闭路电视监控系统，称为第一代模拟监控系统。v 第二代数字化本地视频监控系统：九十年代中期，随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展，人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理，利用显示器的高分辨率实现图像的多画面显示，从而大大提高了图像质量，这种基于pc机的多媒体主控台系统称为第二代数字化本地视频监控系统。v 第三代远程视频监控系统：九十年代末，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高，以及各种实用视频处理技术的出现，视频监控步入了全数字化的网络时代，称为第三代远程视频监控系统。第三代视频监控系统以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心，以智能实用的图像分析为特色，引发了视频监控行业的技术革命，受到了学术界、产业界和使用部门的高度重视。4.2视频监控设备配置迎春林业局森林防火防护监控系统的前端视频采集部分包括无线微波传输系统、低照度摄像机、云台、室外护罩等组成。前端视频采集部分主要完成视频图像的采集和对森林着火点的定位，每个前端采集站主要设备包括：万向云台、低照度高清摄像机、视频服务器（编码）、光端机、野外保温箱等设备。监视系统依功能可以分为：主要由前端信号摄取、中间信号传输及后端信号显示和存储三大部分构成。1. 前端设备负责信号的采集，主要包括摄像机、无线数字微波发射机、云台、解码器。这些设备通过无线传输将现场的图像、数据等信号进行拾取并转换为中心控制设备能够处理的信号格式外，还具有其它的增强功能，保证主要前端设备能够正常工作的防护设备，如防护罩。2. 后端设备的作用是对前端已采集到的信号通过无线模拟微波接收机进行处理。它主要包括显示、录像和数据转发等主要功能。设备主要包括：无线数字微波接收机、控制键盘、监视器等。后端设备是整个系统的心脏，是整个系统功能的执行者。 3. 前端和后端设备的中间部分为传输系统。以实现将视频信号传输至控制室同时将操作员发出的控制指令传输至前端设备的功能。在传输系统的选择中需要根据实际情况加以选择。 4.3万向云台森林防火监控系统前端采集部分建立在高山上，野外条件恶劣，对云台的各项指标有严格的要求。例如：机械传动部分具有良好的抗风性能，山上雷电较多，云台自身要有避雷功能，云台要抗腐蚀，云台担负着定位功能，机械加工精度要求较高。万向云台是军工级产品，该云台采用铝合金材料铸造，具有防水、耐高温、耐老化、抗腐蚀的特点；选用高性能电机；大载重量，专为特殊环境设计；可内置温控电路、宽范围温度工作。4.4高倍镜头由于森林防火监控系统安装在林区的山上，山区经常浓雾弥漫，普通的镜头无法达到正常的监控效果。我公司采用德国的多栅格透雾成像技术，与镜头厂家联合开发出特制多栅格滤光镜头，解决了山区雾大，成像难的问题。4.5低照度摄像机为满足森林防火特殊需要，低照度摄像机与特制镜头配套，该摄像机与普通摄像机的比较如下：1/2exview color ccd彩转黑540线/570线宽动态最低照度0.01lux(彩色)/0.003lux(黑白)/sens-up模式:0.0003lux可降低dvr的容量,信噪比52dbssnr功能下的清晰鲜明的图像日/夜转换icr(红外过滤)功能隐私遮档,双电压ac24v/dc12v兼容4.5视频服务器由于视频监控一般采用组播传输的方式，所以要求有些网络节点所需要的网络交换设备必须支持组播管理功能。在整个视频网络中，各个分中心点、视频监控中心点放置的网络交换机必须支持组播管理功能（igmp协议）。每个远程监控点可以使用普通网络交换机。网络视频服务器主要实现模拟视音频信号的ip化。经数字化的视音频信号h.264视频压缩算法和g.729/adpcm音频压缩算法进行压缩编码，提供高清的d1画质704576，通过ip网将低码率的视音频编码数据以ip包的形式传送给多个远端pc或网络视频解码器，实现视音频的远程传输、网络监控和网络存储；同时支持远程云镜控制和远程报警管理。视频服务器支持数字云台回显，预留与gis报警接口。4.6太阳能、风力供电系统本系统结合两大绿色能源-太阳能和风能，从环保、节能等方面考虑而设计制作的。晴天可利用太阳光照发电，产生电能；阴雨天和夜晚可利用风力发电，产生电能，两种功能的互补将可产生更多的电能，实现风光互补。适合于户用或联户配套使用。系统特点：1、节能、环保，保护生态，它利用自然光源，无需消耗电能，而且取之不尽用之不竭，无污染，无辐射；2、科技含量高，设置的光控、时控开关装置可根据和人们在各种环境中需要的亮度自动调节，和定时开关；3、经济效益好，不敷设电缆、不消耗常规能源；4、造型优美，可作为道路景观5、采用高光效照明光源设计,具有亮度高、安装简便、工作稳定可靠、使用寿命长等优点6、产品使用寿命长，安装成本低，维修方便。系统原理图五、防雷系统设计5.1防雷概述森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，每年都有一定数量的发生，造成森林资源的重大损失和全球性的环境污染。森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性、短时间内能造成巨大损失的特点。针对我国森林面积覆盖的实际情况，利用高科技手段提高森林防火救灾监控的管理水平。由于林区地形条件很复杂，不适用通常的有线传输模式，本方案将采用微波图像传输系统，将远端的时实画面通过微波传到森林防火监控指挥中心，监控中心指挥人员可通过监视器看到林区现场的时实连续画面，一方面不仅减少了护林工作人员的巡山次数，另一方面还可为林区的防火防虫灾工作提供强有力的保证。在森林火灾发生时，通过该系统能第一时间掌握火情，不仅为现场防火指挥工作提供决策依据，而且更重要是为指挥抢险救灾工作争取宝贵的时间，将森林火灾带来的损失减少到最小，不但保护了国家森林资源也减少了森林火灾对大气环境的影响。森林防火监控系统应具备六大特点：1、监控范围大；2、全天候监控；3、综合供电（保证48小时）；4、避雷接地安全可靠；5、前端设备工作状态中心监控。监控系统防雷应包括两大方面：1、前端监控点防雷；2、监控中心防雷。前端监控点防雷又包含直击雷防护，供电系统感应雷防护，电子设备感应雷防护，接地系统，线缆屏蔽；监控中心防雷包含直击雷防护，供电系统感应雷防护，电子设备感应雷防护，接地系统，线缆屏蔽，等电位连接处理。5.2雷电侵袭主要途径 直接雷击的侵袭雷电直接击中建筑物或暴露在空间的各种设备、各种架空金属线缆（如电力电缆、通信线路、网络布线等）。它可能在数微秒之内产生数万伏乃至数拾万伏的高压，产生火花放电，形成巨大的热能和机械能量，摧毁建筑物、设备，危及人身安全。 雷电波侵入雷电虽然未直接击中建筑物或设备，但击中与本建筑物或设备相连的金属管、线，通过传导的方式经电阻性耦合将雷电波引入建筑物内，损害与之相连接的用电设备、通信设备、计算机网络等设备乃至危害人身安全。 雷击电磁脉冲干扰雷击发生时，由于雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场，使附近导体上感应出很高的电动势，诱发强大的雷击电磁脉冲，经感性耦合、容性耦合或电磁辐射产生脉冲过电压和过电流损坏有关设备。随着科学技术的发展，大量采用微电子技术的、先进的计算机信息系统、监控、通信等网络日益广泛地应用于各种建筑物中。而微电子设备的高度集成化，低工作电平和小工作电流的特点，又带来绝缘强度低，耐过电压、过电流的能力差等致命弱点。美国研究报告ad-722675指出：当雷电活动时，磁感应强度达到0.07gs时，计算机发生误动作，当磁感应强度超过2.4gs 时，计算机发生永久性损坏。因而雷电所产生的雷电电磁脉冲对微电子设备将产生严重的危害。根据统计，雷电对微电子设备的破坏而造成的损失，已远远超过了雷击火灾的损失，成为当今电子时代的一大公害。 地电位反击当设备没有采取等电位接地措施的情况下，由于各接地系统本身的接地途径不同，冲击接地电阻差异，以及在泄放雷击电流时，所通过的雷击电流存在差异，导致地电位升高和不平衡，当地电位差超过设备的抗电强度时，即引起反击，损坏设备。5.3雷电防护措施根据以上分析，雷电侵入机房及计算机、通信等网络系统的途径主要有：经电源系统引入；信号传输通道引入；由于多点接地而产生地电位反击及因机房屏蔽不良而造成雷击对网络及其设备的电磁脉冲干扰等。现代防雷是一个系统工程。包括建筑物防雷和电器设备安全防护两大部分，即外部防雷和内部防雷，防雷工程设计强调全方位防护，综合治理，层层设防。为了提高机房设备及网络系统的运行可靠度，为机房工作人员提供安全的工作环境，一方面需要架设良好的避雷针，避雷带，采取完善的直击雷防护措施。另一方面，还应在建筑物的电源系统（所有供电设备、用电设备、备用发电设备）、天馈系统、信号采集传输系统、程控交换系统、计算机网络系统等设备进行可靠有效的防护，在拦截、分流、均衡、屏蔽、接地、布线等六大方面均作完整的，多层次的防护。5.3.1建筑物直击雷防护建筑物应按gb50057-94建筑防雷设计规范（2000年版）一、二、三类防雷建筑物的要求安装完善的直击雷防护措施，防止雷击直接危及建筑物。对于设有信息系统的建筑物， gb50057-94第6.1.3条规定，“在设有信息系统的建筑物需防雷击电磁脉冲的情况下，当建筑物没有装设防直击雷装置和不处于其它建筑物或物体的保护范围内时，宜按第三类防雷建筑物采取防直击雷的防雷措施”。即按gb50057-94的要求安装接闪装置（如避雷针、避雷带、避雷网等）和接地装置。使建筑物及屋顶设备（卫星天线、通信天线、空调机组等）在接闪器的保护范围内。5.3.2雷电波侵入和雷击电磁脉冲干扰防护a. 供电系统防护措施1. ga267-2000第7.8条要求，“计算机信息系统设备机房的供电系统宜采用三相五线制，引入计算机信息系统设备机房建筑物的低压电力线路宜用电缆由地下引入机房。电缆埋地部分不应小于15米，电缆外护套应与保护接地连结。”以防止或减少直接雷击和感应雷击电磁脉冲。2. ga267-2000第8.1条要求，“凡设在年平均雷电日大于5的地区的计算机信息系统，原则上均应装设防雷保安器，以防止雷电电磁脉冲过电压和过电流侵入计算机信息系统设备。”因此信息系统的供电系统应安装电涌保护器，采用多级防护的方式，逐级分流，降低残留电压，保护系统用电设备。b. 信号系统防护措施1. ga267-2000第7.5条要求，“进入机房的电线路宜用有屏蔽层的电缆，非屏蔽电缆应穿钢管敷设。”因此引入或引出机房的全部信号电缆，包括电话通信线路、网络线路、卫星馈线及其他信号线路在室外布线时，应穿金属钢管，金属钢管必需作良好接地。起到对信号线路的屏蔽作用，防止或减少直接雷击和感应雷击电磁脉冲。也可以采用线路埋地敷设的方法，达到同样的防护目的。2. yd/t5098-2001第3.3.2条要求，“进局电缆的信号线均应加装信号spd后，再接入通信设备。” 第3.2.3条要求，“建在城市郊区或山区地处多雷区、强雷区的通信局（站）各类网管系统的金属数据线，若长度大于30m且小于50m，其数据线一侧终端设备输入口应具有spd；若长度大于50m，其数据线两侧的终端设备输入口均应具有spd。”即在各类信号线、网络数据线进出机房应在设备端安装spd（电涌保护器），建筑物内的信号、数据线应根据布线长度在其一端或两端安装电涌保护器。c. 屏蔽与接地系统1. 信息系统所在建筑物应采取屏蔽措施，可利用建筑物的钢筋混凝土的钢筋、金属支撑物、金属框架等自然构件构成格栅型大空间屏蔽，并实施等电位连接，使建筑物内部处于lpz1防雷区。2. 信息系统机房可利用装修吊顶、间隔和防静电地板的金属龙骨组成六面屏蔽网格，形成lpz2防雷区。重要信息系统机房和有条件的机房应增设电磁屏蔽设施，进一步降低机房内雷击电磁脉冲干扰。3. 室外卫星馈线和其它各种通信电缆应采用具有双层金属防护层的电缆，其外层金属防护层在顶部及进入机房入口处的外侧就近接地。当采用单层屏蔽电缆或无屏蔽线缆时，应穿金属管或金属线槽引入建筑物内，金属管（或线槽）的两端就近接地，金属管（或线槽）的连接处应有效跨接。4. 信息系统设备机房的接地系统应采用共用接地系统。宜利用建筑物基础钢筋地网或桩基网作为共用接地系统的基础接地装置。无条件采用共用接地系统的机房，可设独立接地装置引入机房。独立接地装置不能与避雷带、避雷针及其引下线连接。 5. 机房内设置环型接地体或接地母线，环型接地体与建筑物基础接地系统（或独立接地体）连接。电涌保护器地线、电源保护地（pe线）、机房防静电地板、金属走线架、机架、重要设备不带电金属机壳、金属穿线管道、大面积金属门窗、吊顶和间隔用金属龙骨以及其它金属管线，均应与均压环连接，采用m型或s型接地方式，形成等电位网。d. 布线布局1. 机房供电线路与信号线路应分开布线，并采用屏蔽电缆。非屏蔽电缆应穿钢管或走金属布线槽。钢管、金属布线槽与环型接地体连接，钢管、线槽连接处应有效跨接。2. 机房内信号传输线路和低压电力线的排列应远离建筑物有引下线、格栅或接地主筋的墙体。机房尽可能设置在建筑物顶四层以下楼面中心位置，以减少电磁脉冲干扰。设备不宜放置在外墙窗口，且离外墙至少0.83米。5.4项目防雷设计方案“森林防火防护监控系统建设”中防雷应包括两大方面：一、前端监控点防雷；二、监控中心防雷。前端监控点防雷又包含直击雷防护，供电系统感应雷防护，电子设备感应雷防护，接地系统，线缆屏蔽；监控中心防雷包含直击雷防护，供电系统感应雷防护，电子设备感应雷防护，接地系统，线缆屏蔽，等电位连接处理。5.4.1设计原则v 首先考虑人身安全v 保护设备及被保护对象不受损坏5.4.2设计依据根据建设方提供的有关技术资料及数据资料。5.4.3设计标准、规范gb50343-2004 建筑物电子信息系统防雷技术设计规范gb50057-94 建筑物防雷设计规范gb173-1998 计算机信息系统防雷安全防范gb50174-93 电子计算机机房设计规范gb2887 计算机站场地技术要求gb9361 计算机房安全要求iec1024-1 建筑物防雷iec1312 雷电电磁脉冲的保护yd99d562 建筑物防雷设施安装图集yd2011-93 微波站防雷与接地设计规范yd5068-98 移动通信基站防雷与接地设计规范yd5078-98 通信工程电源系统防雷技术规定yd/t5098/2001 通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范 5.5前端采集点避雷5.5.1直击雷防护直击雷是指雷电直接击在建筑物构架、动植物上，因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员的伤亡。一般防直击雷是通过避雷装置即接闪器（针、带、网、线、）引下线构成完整的电气通路后将雷电流泄入大地。然而接闪器、引下线和接地装置的导通只能保护建筑物本身免受直击雷的损毁，但雷电会透过多种形式及途径破坏电子设备。为了保护铁塔顶部摄像头及其他电子设备免遭直击雷，在所立铁塔顶安装优化避雷针，针尖距设备要大于1.5米。传统的雷击防护方法是富兰克林避雷针和法拉第笼，他们的局限性在长期的使用中常有体现，如侧向跳火，保护范围小，可靠性低，磁场感应等。自从一七四九年前后富兰克林发明避雷针以来，在人类社会长达二个半世纪的防雷历史上，它无疑起到了十分积极有效的防止直击雷击的作用，但是，随着社会的发展，时代的进步和实践的不断深化，它的局限性也越来越露了出来，而laz1000-1b优化避雷针可有效的避免上述缺陷。这种避雷针的重要特点是它既能够很好的保持导体引雷、雷电入地，从而代替被保护物受雷击的传统优点，又能够在雷电流经过它而入地时，使避雷针引下线上的di/dt显著的减少，可以减少到原来的3以下，从而使避雷针引下线四周的二次雷击效应减少到能够忽略不记的程度，而雷电流入地时的电位反击效应也能够较少到忽略不记的程度，这样，避雷针的一系列局限性得到了比较彻底的克服。5.5.2接地系统接地是防雷的基础，标准规定的接地方法是采用金属型材铺设水平或垂直地极，在腐蚀强烈的地区可以采用镀锌和加大金属型材的截面积的方法抗腐，更合理的方法是利用建筑物的基础钢筋地网作为共用接地系统，这有事半功倍之效。 如建筑物没有基础钢筋地网，宜在建筑物四周埋设人工垂直接地体和水平环型接地体。接地体的冲击接地电阻不宜大于4欧，如达不到要求可用添加降阻剂和增加接地体数量等方法来降低阻值。在铁塔周围做环形地网，要求接地阻值小于4，由于铁塔位于高山上，土壤电阻率约为2000m左右，土壤电阻率高，降阻难度大，因此，为了改善土壤条件建议采用化学降阻剂和非金属接地模块。在距离铁塔四个角2米的地方环绕铁塔一周挖封闭环形地沟，地沟宽度要求0.5m，深度要求0.8m，周长40m，在环形地沟内每隔5米的地方放置一块非金属接地模块作为垂直地极，同时在每个模块附近的方坑内灌注降阻剂，然后用镀锌扁钢将模块焊连接起来，同时将铁塔的四个角分别与地网用镀锌扁钢相互焊接连通一次。若阻值达不到要求，应再增加一圈环形接地装置。金属接地极与土壤之间的接触电阻及接地极周围土壤的状况是关系到防雷与接地保护效果的最重要的问题。在土壤电阻率较小的区域要降低接地电阻是比较容易的，但在高山岩石区和土壤电阻率较高的其它区域，要将接地电阻降至10甚至0.5以下则是投资巨大的工程。使用高效散流降阻剂可成功地解决了这一难题，不仅降低了接地电阻，在工程费用上节省了大量投资，具有广泛的实用性。由于其电阻率低、吸水能力强、渗透性能好等特点，可实现金属接地极与土壤、沙石、岩缝之间的紧密结合，相当于大幅度地增加了土壤与接地极之间的接触面积，以此达到降低接地电阻和接地极周围土壤电阻率的目的。当发生雷电时，能迅速散流，将雷电流引入大地，以此减少雷电的残余电压，彻底消除雷电对设备设施和人员生命的危害。此外，由于不采用盐等腐蚀性物质，不仅对金属接地极无腐蚀作用，而且由于其与金属接地极接触紧密，减少了环境物质对接地极的腐蚀。在工程投资方面，与常规扩大接地网面积或换土等方式比较（按同一土壤电阻率在东北地区多年试验结果）可节省投资26倍（每投入1kg降阻剂可减少金属材料26kg），尤其高山岩石等土壤电阻率较高的区域更为明显。长效防腐降阻剂的使用寿命都可达到20年以上，在使用周期内不需维护保养，仍能具有良好的电介质性能和吸水性，保持其良好的物理化学机理。在山区及岩石地区等可用水平接地体代替难以加工的垂直接地体，施工方便，可解决施工场地受局限的困难。这种做法比以前只是简单地将垂直接地体打入地下，或将一块大钢板整张埋入地下，结省得多，效果好也耐久。比利用盐降阻持久，因为盐会流失、会腐蚀钢板。5.5.3线缆屏蔽处理所有铁塔上的线缆都要进行穿金属管或金属线槽进行屏蔽并且两端接地，同时要将电源线缆和信号线缆要分开敷设。5.5.4等电位连接将摄像头、设备箱等用12镀锌圆钢与铁塔就近进行等电位连接，防止因电位差而发生反击。5.5.5电源系统防护根据对雷电波的频谱分析，雷电波的绝大部分能量集中在工频附近。因此，雷电波极易和电源线发生耦合。根据统计资料表明7080%的感应雷和雷电侵入波来自于电力传输线。根据建筑物电子信息系统防雷技术规范gb50343-2004的有关规定，对雷电入侵波应分级泄放，直到将感应过电压降到设备可以承受的水平。因此，电源系统的防雷应采取“多重保护、层层设防”的原则，根据设备的重要程度和地理位置进行有重点、有层次的保护。以达到对电子设备的精细保护。5.5.6视频系统防护根据建筑物电子信息系统防雷技术规范（gb50343-2004）中5.4.6“安全防范系统的防雷与接地应符合下列规定：1 置于户外的摄象机信号控制线输出、输入端口应设置信号线路浪涌保护器。2 主控机、分控机的信号控制线、通信线、各监控器的报警信号线，宜在线路进出建筑物直击雷非防护区（lpz0a）或直击雷防护区（lpz0b）与第一防护区（lpz1）交界处装设适配的线路浪涌保护器。3 系统视频、控制信号线路及供电线路的浪涌保护器，应分别根据视频信号线路、解码控制信号线路及摄象机供电线路的性能参数来选择。”中的要求，应在视频系统的传输端串联安装一台视频spd。5.5.7控制信号防护根据建筑物电子信息系统防雷技术规范（gb50343-2004）中5.4.6“安全防范系统的防雷与接地应符合下列规定：1 置于户外的摄像机信号控制线输出、输入端口应设置信号线路浪涌保护器。2 主控机、分控机的信号控制线、通信线、各监控器的报警信号线，宜在线路进出建筑物直击雷非防护区（lpz0a）或直击雷防护区（lpz0b）与第一防护区（lpz1）交界处装设适配的线路浪涌保护器。3 系统视频、控制信号线路及供电线路的浪涌保护器，应分别根据视频信号线路、解码控制信号线路及摄像机供电线路的性能参数来选择。”中的要求，应在摄像头的控制信号输入端串联安装一台控制信号spd。5.6监控中心防雷5.6.1直击雷防护直击雷是指雷电直接击在建筑物构架、动植物上，因电效应、热效应和机械效应等造成建筑物等损坏以及人员的伤亡。一般防直击雷是通过避雷装置即接闪器（针、带、网、线、）引下线构成完整的电气通路后将雷电流泄入大地。然而接闪器、引下线和接地装置的导通只能保护建筑物本身免受直击雷的损毁，但雷电会透过多种形式及途径破坏电子设备。为了保护铁塔顶部摄像头及其他电子设备免遭直击雷，在所立铁塔顶安装优化避雷针，针尖距设备要大于1.5米。传统的雷击防护方法是富兰克林避雷针和法拉第笼，他们的局限性在长期的使用中常有体现，如侧向跳火，保护范围小，可靠性低，磁场感应等。自从一七四九年前后富兰克林发明避雷针以来，在人类社会长达二个半世纪的防雷历史上，它无疑起到了十分积极有效的防止直击雷击的作用，但是，随着社会的发展，时代的进步和实践的不断深化，它的局限性也越来越露了出来，而laz1000-1b优化避雷针可有效的避免上述缺陷。这种避雷针的重要特点是它既能够很好的保持导体引雷、雷电入地，从而代替被保护物受雷击的传统优点，又能够在雷电流经过它而入地时，使避雷针引下线上的di/dt显著的减少，可以减少到原来的3以下，从而使避雷针引下线四周的二次雷击效应减少到能够忽略不记的程度，而雷电流入地时的电位反击效应也能够较少到忽略不记的程度，这样，避雷针的一系列局限性得到了比较彻底的克服。5.6.2接地系统接地是防雷的基础，标准规定的接地方法是采用金属型材铺设水平或垂直地极，在腐蚀强烈的地区可以采用镀锌和加大金属型材的截面积的方法抗腐，更合理的方法是利用建筑物的基础钢筋地网作为共用接地系统，这有事半功倍之效。 如建筑物没有基础钢筋地网，宜在建筑物四周埋设人工垂直接地体和水平环型接地体。接地体的冲击接地电阻不宜大于4欧，如达不到要求可用添加降阻剂和增加接地体数量等方法来降低阻值。在铁塔周围做环形地网，要求接地阻值小于4，由于铁塔位于高山上