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智能建筑信息系统的防雷措施广州雷迅电子有限公司 平帅 钟之光 摘 要：本文通过对智能建筑（Intelligent Building，IB）这种采用计算机技术对建筑物内的设备进行自动控制和管理并对用户提供信息和通信服务的新型建筑对安防与防雷问题所提出的新要求的分析，依据国家有关标准的要求，针对智能建筑信息系统中的建筑物自动化（Building Automation System，BAS）、远程通信（Telecommunication System，TCS）和办公自动化（Office Automation System，OAS）三个系统构成极其包含的各自的子系统的特点，提出了具有参考意义的切实可行的系统解决方案。 关键词：智能建筑（IB） 安防 防雷 一、前 言 雷电灾害古已有之，它给人类带来了许多惨痛的教训。随着现代科学技术的推广和普及，各种高、精、尖的设备已来到我们的身边，计算机网络、通讯也正以惊人的速度延伸至世界的每一个角落，置身于网络、通讯时代，使我们与世界的联系变得更加的紧密，享受着网络、通讯带来的新感觉，也品尝了许多早已遗忘的烦恼，雷电这些已被我们所克服的困难，雷电尤其是感应雷开始“照顾”这些“娇嫩”的设备。因雷电导致的系统瘫痪以及设备损坏比比皆是，造成不计其数的人力和物力损失。雷电灾害和防雷又成为社会各界关注的焦点。 进入二十一世纪，电子信息技术正在迅速地向人们生活的各个领域渗透，建筑与人们的生活息息相关，随着我国国民经济的发展，人们的生活水平和自身素质日益提高，人们的家庭住宅需求概念也发生了彻底变革，从以往追求居住空间的宽敞豪华向享受现代化精神内涵与浪漫生活情趣的方向发展。为了满足人们日益增长的对周围居住环境的舒适性、方便性、安全性等方面的要求，智能建筑便呈现在人们面前。同时，因建筑信息系统智能化而产生的雷电灾害问题也摆在了我们面前。 二、智能建筑防雷面临的新问题 智能建筑（Intelligent Building，IB）是采用计算机技术对建筑物内的设备进行自动控制和管理并对用户提供信息和通信服务等的一种新型建筑。智能建筑以建筑为平台，兼备通信、办公、建筑设备自动化等功能，集系统结构、服务、管理为一体，向人们提供一个高效、舒适、便利的建筑环境。根据建设部《2000年小康型城乡住宅科技产业工程项目实施方案》和《全国住宅小区智能化技术示范工程建设工作大纲》的方针与精神，国家已将建设智能化小康示范小区列为今后重点发展方向。近年来兴起的现代高科技和信息技术(IT)正在由智能大厦(IB)走向智能住宅小区，进而走进家庭(SH)。现代社会的家庭成员正在以追求家庭智能化带来的多元化信息和安全、舒适与便利的生活环境作为一个理想的目标。 随着现代化电子设备在智能建筑中的广泛应用，因雷击导致的系统设备损坏数量不断增多，其危害不仅在于受损设备的直接经济损失巨大，而且由此产生的间接损失和严重后果更难以估量。国际电工委员会第81技术委员会关于“防雷”的IEC1312-1(1995)文件中也强调指出：“鉴于各种形式电子系统的应用不断增加，使本标准的制定成为必须。这些系统包括计算机、通信设备、控制系统等（统称信息系统）。这些系统应用于商业和工业的许多部门，包括相当大的资金投入、规模和复杂性很大的工业控制系统。出于代价和安全的考虑，雷电对其造成运转停顿的影响是不可估量的”。 早时期单一的、片面的防雷措施已不能保证通信、网络等设备的可靠、安全、和畅通。雷电灾害被国际电工委员会（IEC）称为“电子化时代的一大公害”，雷电灾害给全球千百万的经济损失每年在十多亿美元以上。在雷击灾难与事故的背后，人们越来越深刻认识到富兰克林时代的防雷技术已跟不上信息时代的发展脚步。雷电灾害与高科技的发展相伴，要将雷电灾害减至最低，就必须全面实施信息时代的综合防雷治理。 现代综合防雷原则强调“全方位防治，综合治理，层层设防，把防雷当作一个系统工程”。按照相关的防雷规范，在建筑物外部和内部及各电子设备安装相应的防雷措施。有人认为，只要建筑物或设备安装了防雷装置就可以万无一失了，从经济观点出发，要达到这点是太浪费了。而且《建筑物防雷设计规范GB50057-94 2000版》第一章 总则的说明，按照防雷规范设计的防雷装置是防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和财产损失，并不是百分百的。 完整的设备系统防雷方案包括外部防雷和内部防雷两个方面。外部防雷系统包括避雷针、避雷带、引下线、接地极等等，其主要的功能是为了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭，将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、引下线等，泄放入大地。内部防雷系统是为保护建筑物内部的设备以及人员的安全而设置的。在需要保护设备的前端安装合适的避雷器，使设备、线路与大地形成一个有条件的等电位体，将可能进入的雷电流阻拦在外，将因雷击而使内部设施所感应到的雷电流得以安全泄放入地，确保后接设备的安全。 在人们追求建筑的舒适性、方便性、安全性的同时，这些信息系统的雷电防护安全问题显得越来越重要，这些系统中的设备对雷电电磁脉冲的耐受能力很弱，非常容易因感应雷电过电压而损坏，系统的瘫痪给人们的办公和生活带来了极大的不便，所以现代防雷的重点也因此而发生了重大的改变。 三、现代建筑防雷的新重点 智能建筑的发展使得传统的建筑防雷设计不再能满足建筑本身对雷电安全的需要。雷电防护已经不仅仅是对建筑本体的防护，更侧重于对建筑内人身和电气设备的安全的防护。防雷工作正在从以传统的防直击雷为主向防雷电感应过电压对通迅、安防、自动控制等系统的设备的损害而转变。
其中重要的防雷观念变化有： 1、重视雷电电磁感应作用 以前建筑物防雷以防直击雷为主，侧重机械性破坏和雷电反击；现在则以防感应雷击为主，侧重雷电的电磁感应效应。独立避雷针附近电磁感应强度最大，对称引下避雷网内的电磁感应强度可明显减弱，实体法拉第笼内的感应电磁场强度为零。
所谓感应雷，是指雷云放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应等现象称之为感应雷击。雷电在雷云之间或雷云对地的放电时，会在附近的电源线路、信号线路、埋地管道、设备间连接线和铁路钢轨等等导体上产生静电和电磁感应过电压，使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害。
感应雷虽然没有直击雷猛烈，但其发生的几率比直击雷高得多。直击雷只在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害，而感应雷则不论雷云对地闪击或者雷云对雷云之间闪击，都可能发生并造成灾害。此外直击雷一次只能袭击一个小范围的目标，而一次雷闪击都可以在较大的范围内多个小局部同时产生感应雷过电压，并且这种感应高压可以通过电力线、电话线等传输到很远，致使雷害范围扩大。 装有避雷针的建筑物，可以避免雷击损坏建筑物，但是在雷电从建筑物顶端泻放入大地或者附近发生雷击的时候，雷电电磁脉冲可以通过避雷针的引下线和接地系统地线产生很强的电场，建筑物内的所有金属物品均会产生感应电压，这些感应电压的高低随着金属形状、距地线的距离和雷击大小而变（根据IEC 61312标准，当雷击击中建筑物时，即使装有避雷针，直击雷电流50%的通过引下线和接地系统入地，仍然会有大约50%的雷击能量仍会分配到各线路系统）一旦您的电源输入线、电话线、网络线或其它电子设备的金属引出、引入线感应到瞬间高压，避雷针就无能为力了。感应雷击破坏的主要对象是电子电气设备。 2、注意防雷方式的系统性。 以前建筑物防雷就想到装避雷针，现在注意到雷电的各种引入渠道。雷电防护区（LPZ）的划分是从多级保护发展而来，采用了系统论的方法。其界面的划分是以电气节点分段的。GB 50057-94（2000版）《建筑物防雷设计规范》第六章《防雷击电磁脉冲》按电磁兼容的原理把信息系统所在建筑物或构筑物按需要保护的空间由外到内分为不同的雷电防护区 (LPZ),以确定各LPZ空间的雷击电磁脉冲的强度及应采取的防护措施。雷电防护区可分为： A、直击雷非防护区（LPZ OA）：本区内的各物体都可能遭到直接雷击和导走全部雷电流；本区内的电磁场强度没有衰减。本区内的各类物体完全暴露在外部防雷装置的保护范围之外，都可能遭到直接雷击；本区内的电磁场未得到任何屏蔽衰减，属完全暴露的不设防区。天空、没有避雷针保护的大楼外部、面没有顶棚等覆盖物的地面... 等等雷电可能会直接击中的的空间。如大楼顶部避雷针保护范围之外的空间。 B、直击雷防护区（LPZ 0B）：本区内的各物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击，但本区内的电磁场强度没有衰减。本区内的各类物体处在外部防雷装置保护范围之内，应不可能遭到大于所选滚球半径雷电流直接雷击；但本区内的电磁场未得到任何屏蔽衰减，属充分暴露的直击雷防护区。没有避雷针保护的非屏蔽大楼内部、有避雷针保护的大楼天台受保护部分、避雷线下的电缆等等雷电不易直接击中的LEMP没有衰减空间。如大楼顶部避雷针保护范围之内的空间和没有屏蔽的大楼内部或有屏蔽大楼内部的窗口附近。 C、第一屏蔽防护区（LPZ1）： 本区内的各物体不可能遭到直接雷击，流经各类导体的电流比LPZ 0B区进一步减小；且由于建筑物的屏蔽措施，本区内的电磁场强度也已得到了初步的衰减。雷电不易直接击中，但LEMP因屏蔽而衰减的空间。如上述屏蔽大楼内部（不包含窗口附近）。 D、后续防护区：为进一步减小所导引的电流或电磁场，以保护敏感设备而增设的后续防护区。如上述屏蔽大楼的另外设立的屏蔽网络中心。屏蔽网络中心内的机器金属外壳内部，或接地的机柜内部。 3、接地结构、等电位联结与电气接线的关联变化。 以前接地是否合格以接地电阻值为准，现在则侧重接地结构兼顾接地电阻值。由于建筑物内电气设备的频率增高，其接地结构、等电位联结和电气接线的方法都发生了变。设计者必须有电磁容的理论和实践知识。主要内容有：共地才是合理的选择；电源接地系统的制式；电气设备工作频率对接地结构的要求和对等电位联结式的选择。 现在的城市，在一座建筑物内有许多不同性质的电气设备，需要多种接地装置，如避雷接地、电气安全接地、交流电源工作接地、通信及计算机系统接地（也叫直流接地，在数字逻辑系统中叫逻辑接地）等，这麽多系统的接地到底采用哪重好呢？现一一解释如下：根据实践证明，共用接地是应用最为广泛的接地方式。 A、独立接地：如上面所谈到的需要接地的部分，都分别独立地建立自己的接地系统，这种接地方式称为独立接地。它的好处是各系统之间不会造成互相干扰，这对通信系统尤其重要。但网络容易被雷击坏，故除有防爆炸要求的危险环境必须要采用独立的避雷方式外，一般不主张采用独立接地的方式。这种独立接地在六、七十年代以前采用比较多，现在多被共用接地所取代。 B、共用接地：也叫统一接地。它是把需要接地的各个系统统一接到一个接地装置上，或者把各系统原来的接地装置通过地下或者地上用金属导体连接起来，使它们之间成为畅通的电气接地统一地网，这样的接地方式为共用接地。共用接地是目前应用最广泛的接地方式。 C、一点接地：把各系统的接地线接到接地母线同一点或同一金属平面上，这样的方法叫‘一点接地’法。一点接地法能解决各系统接地线的等电位问题，所以能够降低各系统之间的干扰程度，尤其是50Hz工频信号对系统的干扰基本上得以消除，所以一点接地法在工程上得到广泛应用。 一点接地消除了公共阻抗耦合和低频接地环路引起的干扰。能很好地工作于1MHZ及以上的额频率，当整个系统的连接点尺寸较小时（最大尺寸小于L /20，L为干扰信号的波长）可以应用到10MHz。 D、多点接地：各系统的接地线采用多点短连线的接地方式，称作多点接地。
当信号或电磁干扰的频率相当高或采用快速逻辑时，电容耦合效应将会产生某种干扰耦合，这时引线长度成为主要矛盾，必须采用多点接地使串联阻抗减至最小，并将驻波减至最小。多点接地方式应用于高频电路（f>10MHz）。 在二三十年以前，干扰被称为无线电频率干扰，因为绝大多数的噪音和干扰信号出自无线电频率。现今电子计算机、数字技术和逻辑电路不断扩大应用领域，现在的干扰被称为电磁干扰。电磁干扰包括导电性电磁干扰，其干扰能量通过导线或电缆从一电路传送到另一电路。减少导电性电磁干扰是通过电路的合理设计，采用滤波器和电路的合理接地来实现的；辐射性电磁干扰其能量是通过空气中的电磁场传送的。在设计外壳和箱体时，通过选用合理的屏蔽材料，构造技术和设备布置以及采用合理的接地技术等等来减少辐射性电磁干扰。其中处理好接地工程是防电磁干扰最重要的技术措施。 低频率干扰绝大部分是通过线路互相耦合而来的，即前面所提到的共阻抗耦合。当两个电路电流流经同一个公共阻抗时一个电路上的电流在这个阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路，这就是共阻抗耦合。如果一个公用的接地网在不同的地方分别接上连线。由于共阻抗耦合关系，各连线之间将有Vg1和Vgz的电压，各连线的接地点电压不会一样。Vg1和Vgz就是干扰电压，经放大后就可能直接影响通信或控制信号。 多点接地的优点允许存在许多接地环路，这时同时使用低频率的电路是有害的，如有上述情况时，可考虑采用混合接地的方法。 E、混合接地：所谓混合接地是在一部设备内的各电路板以最短的导线与机壳连接，或者信号电路相关的几部设备，以最短的导线与同一个金属体连接接地，然后多台设备分别用金属线接到地网的同一点上。像这样的接地方式称为混合接地。
混合接地在工程上最简单的办法，是在交流电源送进房屋的总开关处，把零线重复接地（或把零线接到房屋的结构主钢筋上），然后在电源的零线处引出一条PE线连接所有应该接地的点。 四、智能建筑信息系统的防雷 智能建筑信息系统一般由建筑物自动化（Building Automation System，BAS）、远程通信（Telecommunication System，TCS）和办公自动化（Office Automation System，OAS）三个系统构成，这3 个系统中又包含各自的子系统。依据GB50057-94（2000版）《建筑物防雷设计规范》的规定，智能建筑属于“重要的人员密集的公共建筑物”，因此通常按照二类防雷建筑设计要求进行考虑。 1、建筑物自动化系统（BAS） 建筑物自动化系统是采用计算机建筑物内所有机电设施进行自动控制。建筑物自动化系统一般有如下几个子系统： （1） 环境控制管理子系统
主要包括：暖通空调（HVAC）系统控制，如对各种冷热源机组，空调机组、新风机组控制给排水系统控制，如各种水泵、水箱水位控制报警。运输系统控制，如各个电梯、自动扶梯的控制。电气系统控制，如对变配电设备、自备发电机、直流电源、照明、动力设备控制等。
按照GB50057-94《建筑物防雷设计规范》标准第3.3.7条的要求，应该将建筑物内的设备、管道、构架等主要金属物就近接至防直击雷接地装置或电气设备的保护接地装置上，不用另设接地装置。对于控制系统用的12V的RS232和6V的RS485、RS422数据控制线，由于通常此类控制线的线路较长，布线比较复杂，容易感应到雷电和工频过电压，而数据线连接的控制主机耐压又比较低，所以需要在主机的各数据线输入端安装相应的数据信号浪涌保护器。比如：RS232数据控制线可使用SR-E12V/2S的数据信号浪涌保护器，RS485、RS422数据控制线可使用SR-E06V/2S的数据信号浪涌保护器。此系列一般用于控制回路额定的负载电流小于500mA的功率比较小的控制系统。如果控制回路的功率比较大，比如长距离的RS232数据控制线或者24V、48V双绞线，则可以选用额定负载电流1.5A的SR-P12V/2S、SR-P24V/2S、SR-P48V/2S的数据信号浪涌保护器。这一点需要注意一下。 一般在电梯、自动扶梯、变配电设备、自备发电机、动力设备控制中，都需要选用额定负载电流1.5A的数据信号浪涌保护器。额定的负载电流小的数据信号浪涌保护器插入损耗比较小（<0.1dB），因此数据传输的损耗比较小，其浪涌保护器（SPD）内部使用电阻元件（resistor），选型不正确的时候容易烧掉这个电阻元件。而额定的负载电流大的数据信号浪涌保护器插入损耗比较大（<0.2dB），因此数据传输的损耗稍微大，其浪涌保护器（SPD）内部使用电感元件（inductor），所以安全性比较高。 （2） 火灾与保安子系统 主要有火灾报警及消防联动控制系统（FAS）。在建筑物内部装置感烟探测器、感温探测器及模拟显示盘。当发生火灾时，它能自动喷洒水或其他灭火液体气体。防排烟系统排除火灾时产生的烟雾并防止其漫延。保安系统（SCS）包括闭路电视（CCTV）监控、电子出入口控制（Access Control System）、身份识别、防盗防抢、保安巡逻、结构、地震监视与报警、煤气泄漏报警、水灾报警等。 火灾报警及消防联动控制系统一般使用RS232数据控制线，从安全性和成本考虑，通常只需要在主机的数据采集端安装数据信号浪涌保护器，而无须在感烟探测器、感温探测器探头处安装数据信号浪涌保护器。 安全监控系统的防雷保护比较复杂，首先需要明确监控系统遭受雷击损害的主要原因以及雷电可能的侵入途径，尤其是雷击损坏较为严重的室外监控设备，在分析其损坏原因的基础上，以及研究和探讨信号、电源线路的布放、屏蔽及接地方式等，方可以正确选择和使用监控系统设备的防雷保护装置。 电视监控系统（Closed Circait Televisiow），一般由以下三部分组成：1、前端部分。主要由黑白（彩色）摄像机、镜头、云台、防护罩、支架等组成。2、传输部分。使用同轴电缆、电线、多芯线采取架空、地埋或沿墙敷设等方式传输视频、音频或控制信号等。3、终端部分。主要由画面分割器、监视器、控制设备等组成。 A、前端设备的防雷：前端设备有室外和室内安装两种情况，安装在室内的设备一般不会遭受直击雷击，但需考虑防止雷电过电压对设备的侵害，比如安装在地下停车场等的摄象机等。而室外的设备则同时需考虑防止直击雷和感应雷。前端设备如摄像头应置于接闪器（避雷针或其它接闪导体）有效保护范围之内。为了施工方便避雷针一般架设在摄像机的支撑杆上，引下线可直接利用金属杆本身或选用Φ 8的镀锌圆钢或35mm2铜导线，此时应注意依据GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》第2章、第2.5节、供电、接地与安全防护、第2.5.4条的要求，系统采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4Ω。为防止电磁感应，沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管屏蔽。为防止雷电波沿线路侵入前端设备，应在设备前的每条线路上加装合适的避雷器，如电源线（220V或DC24V）、视频线、信号线和云台控制线。这样做比较麻烦，问题比较多，且要受安装空间的限制，因此可以选择“三合一”或者“二合一”的监控摄象机多功能电涌保护器。比如：SV-3/220、SV-3/024等。 B、传输线路的防雷：CCTV系统主要是传输信号线和电源线。室外摄像机的电源可从终端设备处引入，也可从监视点附近的电源引入。控制信号传输线和报警信号传输线一般选用芯屏蔽软线，架设（或敷设）在前端与终端之间。GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》的规定，传输部分的线路在城市郊区、乡村敷设时，可采用直埋敷设方式，当条件不充许时，可采用通信管道或架空方式。采用通信管道或架空方式时，应注意传输线缆与其它线路其它线路共沟的最小间距和与其它线路共杆架设的最小垂直间距。比如与220V交流配电线的最小间距为0.5米，与通讯电缆的最小间距为0.1米，与1～10KV电力线的最小垂直间距为2.5米，与1KV以下电力线的最小垂直间距为1.5米，与广播线的最小垂直间距为1.0米，与通信线的最小垂直间距为0.6米等等。 直埋敷设方式防雷效果较好，而架空线比较容易感应雷击。为避免首尾端设备损坏，在使用架空线传输时，应在每一支撑杆上做接地处理，架空线缆的吊线和架空线缆线路中的金属管道均应接地。中间放大器输入端的信号源和电源均应分别接入合适的避雷器。传输线埋地敷设也并不能完全阻止雷击设备的发生，统计数据显示雷击造成埋地线缆故障大约占总故障的30％左右，即使雷击比较远的地方，也仍然会有部分雷电流流入电缆。所以采用带屏蔽层的线缆或线缆穿钢管埋地敷设，保持钢管的电气连通。对防护电磁干扰和电磁感应非常有效，这主要是由于金属管的屏蔽作用和雷电流的集肤效应。如电缆全程穿金属管有困难时，可在电缆进入终端和前端设备前穿金属管埋地引入，但埋地长度不得小于15米，在入户端将电缆金属外皮、钢管同防雷接地装置相连。 C、终端设备的防雷：在CCTV系统中，监控室的防雷最为重要，应从直击雷防护、雷电波侵入、等电位连接和电涌保护多方面进行。监控室所在建筑物应有防直击雷的避雷针、避雷带或避雷网，防直击雷措施应符合GB 5005794《建筑物防雷设计规范》的规定。进入监控室的各种金属管线应接到共用的接地装置上，易采用一点法接地。 与硬盘录像机等连接且布线经过室外的信号线路主要为视频信号传输线及云台控制线，因此对于硬盘摄象机的信号保护，需要在由外面进入中心监控机房的线路接入设备之前，安装对应的浪涌保护器，按照YD/T 5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》第五部分：SPD 的选择；第5.3条：信号线用SPD；第5.5条：计算机、控制终端、监控系统的网络数据线用SPD的要求规范的要求，通流容量应大于3KA。其余保安系统的防雷方法同上。 2、通信系统（TCS） 通信系统（Telecommunication System，TCS）的功能有语音通信、数据通信、图形图像通信。通信系统主要有下列几种：（1）有线话音通信：如程控交换机及模块局为核心的电话、集团电话、远端虚拟交换机。最重要的有线话音通信系统就是程控用户交换机，它可组成内部和外部通信系统。目前用户交换机已经发展为数字式交换机，它的内部和外部线路的数目是很重要的指标。（2）无线通信方式：如公共移动电话、专用集群移动电话、无绳电话系统、无线寻呼系统（Paging）。（3）语音增值业务和信息服务业务：如语言信箱（Voice mail）、可视图文（Tele text）、语音自动应答信息服务电话等。可视信息系统，可使计算机随时接收信息中心的各项信息。应用语音识别系统通过电话也可实现对建筑自动化系统的控制。（4）非话业务：如分组交换数据业务（X.25）、数字数据网（DDN）业务、帧中继（FR）、电子数据交换（EDI）、传真（FAX）及传真存储转发、数据库检索、电子邮件（e-mail）、自动电话银行服务，远程会议电视（Video Conference）可视电话（Video Phone）等功能。（5）数据/语言综合通信：现代通信技术主要体现在综合业务数字网（ISDN）功能的通信网络技术。它能在一个通信网上同时实现语音、数据及文本的通信。在一个建筑物内，可通过一体化技术的综合布线系统实现上述功能。它可以接入公用数据网，如数字数据网（DDN）、分组交换数据业务、卫星网。它分窄带综合业务数字网（N-ISDN）、宽带综合业务数字网（B-ISDN）等。（6）卫星通信（VSTV）系统。（7）电视系统：如有线电视（CATV）、卫星电视（SATV）、视频点播（VOD）等。一般在屋面设立多个频道天线及卫星电视（SATV）接收天线，经过放大后输送到各接收点，也可接入有线电视。共用天线电视接收系统（MATV）的设备有甚高频天线（VHF）、超高频（UHF）天线、卫星广播天线、天线放大器、频道放大器、卫星接收机、调制器、分配器、分支器、线路放大器、录放像机、摄像机等。（8）广播音响系统：如公共广播（PA）、背景音乐、会议系统等。公共广播（Public Address System，PA）系统，一般分为业务性广播、服务性广播和事故广播。通常在走廊、门厅、餐厅、花园等公共场所设扬声器或扬声器箱。广播音响系统的设备有天线、广播接收机、卡带放音机、激光放音机、音频放大机、功率放大机、监听器、话筒、呼叫器、线路分配器、备用电源。主要设备设置在广播控制室。广播设备也可共用，平时用来作广播及背景音乐，发生火灾时作事故广播。先进的通信系统既可传输话音、数据，还可传输图像等多媒体信息。不同功能用途的建筑物，对通信要求根据应用需求，提供相应的应用系统。 面对种类繁多，系统纷繁复杂的通信系统，其防雷设计显得非常复杂，往往另设计人员感到头痛，其实只需要依据YD/T 5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》和IEC 61643-3 《低压系统的电涌保护器》两个标准，在做好机房均压、线路屏蔽等工作的基础上，根据系统特点选择适合和有效接地方式，安装适合此系统线路参数使用的电涌保护器（SPD）就能有效解决这些问题。 对于有线话音通信系统，与程控交换机连接的线路有电话外线和内线，由于电话线路的布线极其复杂，分布至整幢大厦的各个位置，每一条线路都有可能感应到过电压，造成对交换机的危害，是不是每条进出线缆都需要做防雷保护呢？从经济实用的角度考虑这是没有必要的。比如对西门子的400门交换机或者NEC的512门交换机的保护，其外线一般都在40对以上，内线400门或者512门，对其进行防护只需对外线使用40套RJ45-TELE/4S或者RJ45-TELE/2S，线架和出线使用LSA10G-230、LSA1-170D就可以了。对于拉出建筑的电话出线，比如门卫值班电话，可以考虑使用RJ45-TELE/2S进行保护。这样设计比较经济，从用户的角度讲是可以接受的。 对于卫星通信（VSTV）、有线电视（CATV）、卫星电视（SATV）等系统，其卫星天线一般安装在建筑物天面，如卫星天线未在建筑物防直击雷避雷针、带的保护范围之内，需要增加接闪器作保护，如在建筑物防直击雷避雷针、带的保护范围之内，只需要将天线馈线等外设线路穿金属管屏蔽，外端连接避雷带、天线支架或者引下线，内端连接机房接地汇流排或者建筑物柱内钢筋即可起到良好的雷电防护作用。再此基础上再在机房设备进线端安装CoaxN-CATV/S、CoaxB-TV/S等通讯信号电涌保护器就可将设备的雷击损坏风险降到极低的水平。 计算机机房网络通信系统雷电防护包括广域网雷电防护、局域网雷电防护、无线通信系统雷电防护、光缆通信雷电防护和机房内部设备之间的串口雷电防护等。 广域网远距离传输数据通信，在进入机房设备（调制解调器或其它设备）前端应安装具备二级保护的防雷保护器，第一级一般为开关型电涌保护器，如Asafe-15、Asafe-25等，通过RLC解偶后，进入第二级半导体过电压保护器。需要防护线与线之间、线与大地之间的雷电入侵，保护器的损耗指标应该适应计算机设备的IEEE标准通信的有关要求。 数据传输线路（X.25、ISDN、DDN等）的防雷保护器必须能够抵御和吸收（8/20uS感应雷击）5KA雷电流，须具备线路与大地之间及线与线之间的雷电保护。进行PSDN等防雷设计，必须在使用前详细了解防雷器件及设备的工作要求。例如：PSDN调制解调器有带铃压和不带铃压二类，带铃压调制解调器工作电压为48v至54v，铃压为175v至180v，电涌保护器的保护电压应大于180v；不带铃压的调制解调器工作电压为48v至54v，防雷器的保护电压应不小于54v。如果两类防雷器混装，将对前者造成通讯信号短路，对后者造成防雷工作能力丧失。 局域网雷电防护的重点是做好局域网网线的屏蔽，同时加强终端设备局域网端口的雷电防护。局域网络通常以双绞线传输数据，无屏蔽保护，布线也往往不尽规范，除了有可能遭受感应雷击的袭击外，交流线路的干扰也会对网络系统造成影响。在局域网络的两端安装避雷器，可有效地防止各种过电压对设备造成的破坏。局域网的网口应该采取雷电防护措施，服务器、网络交换机、集线器等端口应加设专用防雷器。出户的局域网线及BNC远程局域网也须安装防雷器。485数据线接口、422数据线并口、RS232数据串口、TTY传感器数据接口等，均应安装匹配的防雷器，匹配原则应参照防雷标准和计算机通信协议。 无线通讯经常在建筑物上架设天线，属于地面特别突出物，是雷电释放的危险途径。馈线进入设备前应加装防雷器。防雷器的插入损耗要求较小，所以一般只能使用间隙放电器件进行有效防护。光缆一般不会传导雷电，但光缆金属护套和金属芯线可能引入雷电烧毁设备，必须在进入设备之前，使芯线和护套接地，以达到避雷的目的。 无论何种系统系统，缆线处理方式都是基本相同的，仅仅在电涌保护器（SPD）的型号选择上存在一些差异。一般依据系统电压、传输频率、接口形式、插入损耗、通流容量等参数进行选择。如6V的分组交换数据业务（X.25）、帧中继（FR）可选择RJ45-V11/4S通讯信号电涌保护器；48V的数字数据网（DDN）业务可选择RJ45-DDN/4S通讯信号电涌保护器；110V的综合业务数字网（ISDN）可选择RJ45-ISDN/4S通讯信号电涌保护器等。多口网络交换机可选用RJ45-16E或者RJ45-24E的 19〃标准机架10/100M自适应集线式电涌保护器； 需要注意的几个问题是： A、广域网：一般讲，广域网络通常不遭受直击雷的破坏，1mm2的铜线遭受10KA的雷电袭击，它自身就断了。所以，广域网的雷害主要是感应雷害，击穿方式为线对线和线对机壳（地），在GA173-1998《计算机信息系统防雷保安器》标准中，广域网保护的最大雷电流为5KA，连接广域网一般有以下几类，一类是DDN租用专线，一类是ISD专线，一类是帧中继以及微波通讯方式 。对于专线的接收端口，它的耐压应为5倍工作电压，即Vdc25V，传输速率小于等于2M，插入保安器，使之在雷电作用下，短路保护5KA电流，而端口残压小于25V；而对于话线备份来说，它的工作电压为48V加93 V振铃电压共计175V，插入保安器，保安器的启动电压来说，它的工作电压为48V加93 V振铃电压共计175。 B、局域网：在局域网的传输电缆中，常常采用UTP电缆，UTP电缆的4对线中两对线（1-2，3-6线对）一对线接收一线发送，采用RJ45接口方式。既然局域网电缆采用RJ45型是一收一发，那么，就应按两对线进行雷电保护。在机房的综合布线中，施工人员为了布线工程的美观漂亮，把很多网线放在墙壁内，没有考虑对UTP电缆的屏蔽处理，一旦大楼某些钢筋泄放雷击电流都将引起感应高压，从而击毁设备。另外，对于网络系统，由于雷电引起的电磁脉冲，在机房内产生3Gs的变化电磁场，必然引起网卡端口芯片的烧毁。 C、综合布线：从防雷角度上考虑，布线一定要明确表示：（1）电源线不要与网络线同槽架设，数据插座与电源插座保持一定距离；（2）广域网线缆不要与局域网线缆同槽架设；（3）网线与墙壁布置时，有条件应远距离安装；（4）屏蔽槽有厚度要求，并要求两点接地； 3、办公自动化系统（OAS） 办公自动化系统（OAS）是智能建筑基本功能之一。办公自动化系统提供的主要功能有：文字处理、模式识别、图形处理、图像处理、情报检索、统计分析、决策支持、计算机辅助设计、印刷排版、文档管理、电子帐务、电子黑板、会议电视、同声传译等。另外先进的办公自动化系统还可以提供辅助决策功能，提供从低级到高级的、逐步建立为领导办公服务的决策支持系统。 办公自动化系统有通用办公自动化系统和专用办公自动化系统。专用办公自动化系统提供物业管理、酒店管理、商业经营管理、商业咨询、购物引导等方面综合服务。 办公自动化系统是一个综合性系统，它主要由计算机系统组成，可分成以下几个部分：（1）局域网系统：办公局域网是数据通信和交换的系统，该网络平台提供用户所需的带宽，协议和管理控制要求。（2）公用网络设备：包括智能交换器（Switch）、集中器（Hub）、路由器（Router）终端与网络端接设备，如调制解调器，远程访问服务器。（3）办公设备：包括服务器、传真机、复印机、扫描仪、印刷机、图文终端、计算机工作站、文字处理机、主计算机、打印机、绘图机等。（4）共享软件和数据库：包括文字处理、模式识别、图形处理、图像处理、情报检索、统计分析、决策支持、计算机辅助设计、印刷排版、语言翻译等。（5）公共办公系统：包括远程会议系统、标志识别系统、查询系统等。（6）应用系统：包括办公、计划、财务、人事、情报、技术、物资等管理系统。公自动化系统还应该有对计算机终端、打印机、复印机、传真机的管理。 对于办公自动化系统（OAS）系统，其雷电防护的重点在于对计算机网络系统的防护，如前所述。对于其它办公设备，可以使用插座式电涌保护器，如LT A6-420NS等。 五、监控机房及通讯机房的均压、等电位问题 1、标准和规定 GB 50057-94（2000版）《建筑物防雷设计规范》第六章、防雷击电磁脉冲；第三节、屏蔽、接地和等电位连接第6.3.4条要求：所有进入建筑物的外来导电物均应在LPZ0A区或LPZ0B区与LPZ1区的界面处做等电位连接；信息系统的的各种箱体、壳体、机架等金属组件应建立一等电位连接网络，并与建筑物的共用接地系统连接。内部金属装置与等电位连接带之间的连接导体采用铜材时,最小截面积为6mm2,采用铝材时, 最小截面积为10mm2,采用铁时, 最小截面积为16mm2；铜或镀锌钢等电位带的截面积不应小50mm2。 GB 50057-94（2000版）《建筑物防雷设计规范》第三章、建筑物的防雷措施；第三节、第二类防雷建筑物的防雷措施要求：每根引下线的接地电阻不小于10欧姆，防直击雷接地装置宜和防雷电感应、电气设备、信息系统等共用接地装置。 GB50174-93《电子计算机机房设计规范》第六章 电气技术：第四节接地要求：第6.4.2条、第6.4.2条要求，采用共用接地时，电阻按各种接地方式的最小值要求。 GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》第2章：第2.5节供电、接地与安全防护：第2.5.4条要求当采用共用接地时，接地电阻不大于1欧姆； JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》第14章接地与安全：第14.7.5.3条要求，当机房接地与防雷接地系统共用时，接地电阻要求小于1欧姆。因此对于监控机房和通讯机房接地均应与建筑物防雷地等共用同一接地装置，接地电阻要求小于1欧姆。 2、工程措施 由于雷电泻放存在趋肤效应，建筑外层钢筋泻放的雷电流通常为建筑内部钢筋的数倍。一般机房所在区域跨外部、内部两个钢筋区域，因此各钢筋柱间在雷电泻放时存在较大的电压差，这对精密、贵重设备尤为有害，因此设置均压带均衡各钢筋柱间的电压。通常在机房内沿墙敷设等电位铜带一周，铜带采用-30×3mm紫铜带，用φ8绝缘子作支撑；在各机房内靠近柱子的角位处，分别安装一块等电位汇流排，规格为100×10mm的紫铜板，长30厘米，开凿各机房内的建筑物柱子，利用铜铁接头与柱筋焊接后，与汇流排连接；将各机房内的所有信号屏蔽线槽接与等电位汇流排或等电位铜带连接。另外，将电源PE线、机房内的设备外壳、机架等可导电金属物体就近与汇流排或铜带连接，连接线采用6mm2多股铜芯线。若机房接地系统的接地电阻大于1欧姆时，还需要在建筑物周围增加接地装置。 结束语 智能建筑（IB）这种采用计算机技术对建筑物内的设备进行自动控制和管理并对用户提供信息和通信服务的新型建筑对安防与防雷问题所提出了的新要求，使用传统的雷电防护手段已经无法解决日益增加的雷电事故。依据国家有关标准的要求，针对智能建筑信息系统中的建筑物自动化（BAS）、远程通信（TCS）和办公自动化（OAS）极其包含的各自的子系统的特点，只有在传统外部防雷设施（LPS）的基础上，依据文中论述的方法，做好机房均压、线路屏蔽等工作，根据系统特点选择适合和有效接地方式，安装适合此系统线路参数使用的电涌保护器（SPD）方能有效解决这些新问题。 参考文献 [1] GB 50057-94（2000版）《建筑物防雷设计规范》
[2] GB 50174-93《电子计算机机房设计规范》
[3] GB 50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》
[4] JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》
[5] 《智能建筑设计技术》华东建筑设计研究院主编；
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发表于 2004-4-22 09:28:00
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