福建省東方四維科技有限公司 廖開(kāi)堂

淺析安防監(jiān)控LED補(bǔ)光燈應(yīng)用、監(jiān)控桿防雷、供電鏈路等問(wèn)題

福建省東方四維科技有限公司 廖開(kāi)堂

安防系統(tǒng)是建筑智能化系統(tǒng)中的重要組成部分，而視頻監(jiān)控系統(tǒng)又是安防系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)，在“平安城市、平安社區(qū)”“雪亮工程”等建設(shè)項(xiàng)目中基本為視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)在當(dāng)前社會(huì)治安、社會(huì)秩序維護(hù)中越來(lái)越承擔(dān)著重要的作用。在開(kāi)展視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)及施工中，應(yīng)該根據(jù)應(yīng)用需求選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)備和施工工藝，提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的性能及穩(wěn)定可靠性?；诖耍疚木蛯?duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程中LED補(bǔ)光燈的應(yīng)用、監(jiān)控桿防雷、供電鏈路實(shí)施中存在的一些問(wèn)題展開(kāi)研究，希望對(duì)這項(xiàng)工作的開(kāi)展起到一定的指導(dǎo)意義。

智能化建設(shè)；視頻監(jiān)控系統(tǒng)；LED；防雷；接地；供電

在當(dāng)前社會(huì)大開(kāi)放的環(huán)境下，視頻監(jiān)控系統(tǒng)是公共安全管理及社會(huì)秩序維護(hù)的有力工具和手段，當(dāng)前各級(jí)政府在大力推廣“雪亮工程”等視頻監(jiān)控建設(shè)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用在智能化建設(shè)項(xiàng)目中占據(jù)較大的比重，能否把視頻監(jiān)控系統(tǒng)建成優(yōu)良項(xiàng)目，確定了一個(gè)智能化建設(shè)的成敗。筆者通過(guò)多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，就視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的LED補(bǔ)光燈應(yīng)用、監(jiān)控桿防雷、供電鏈路實(shí)施過(guò)程中的一些設(shè)計(jì)缺陷、工藝誤區(qū)作些探討，以其為同行業(yè)者提供一些借鑒和幫助。

一、監(jiān)控補(bǔ)光燈設(shè)計(jì)及應(yīng)用問(wèn)題

為保證良好的監(jiān)控效果，應(yīng)為攝像機(jī)提供適當(dāng)?shù)沫h(huán)境照明條件。戶內(nèi)監(jiān)控環(huán)境一般問(wèn)題不大，大都有足夠的照度條件，但對(duì)于戶外監(jiān)控則需對(duì)此做好補(bǔ)光的設(shè)計(jì)規(guī)劃。

雖然當(dāng)前廠家有推出低照度攝像機(jī)，如星光級(jí)攝像機(jī)、微光攝像機(jī)等在暗環(huán)境下能獲得較理想的監(jiān)控圖像，但基于成本等方面的考量，采用一般低照度攝像機(jī)配合人工補(bǔ)光燈的設(shè)計(jì)仍是性價(jià)比較高的方案。

在實(shí)際工程應(yīng)用中，對(duì)于補(bǔ)光燈的選型及安裝存在一些普遍性的問(wèn)題。下文就此展開(kāi)一些探討。

1.補(bǔ)光燈的設(shè)計(jì)技術(shù)要求

參考上海地標(biāo)DB31/294《住宅小區(qū)安全技術(shù)防范系統(tǒng)要求2010版》，對(duì)攝像機(jī)監(jiān)控區(qū)域范圍內(nèi)的照度是有要求的：

a）監(jiān)控區(qū)域應(yīng)無(wú)盲區(qū)，并應(yīng)避免或減少圖像出現(xiàn)逆光現(xiàn)象；

b）攝像機(jī)應(yīng)采用穩(wěn)定、牢固的安裝支架，安裝位置應(yīng)不易受外界干擾、損傷…；

c）固定攝像機(jī)的安裝指向與監(jiān)控目標(biāo)的垂直夾角宜≤30°，水平夾角宜≤45°；

d）攝像機(jī)工作時(shí)，監(jiān)控范圍內(nèi)的平均照度應(yīng)≥10Lx，必要時(shí)應(yīng)設(shè)置與攝像機(jī)指向一致的輔助照明光源。

2.補(bǔ)光燈具的選型

應(yīng)用于安防監(jiān)控領(lǐng)域，在環(huán)境照度不足時(shí)，給安防攝像機(jī)提供輔助光源，補(bǔ)足監(jiān)控所需的光照度。監(jiān)控LED補(bǔ)光燈，通常用白光和紅外（波長(zhǎng)為850nm和940nm）兩種LED作為光源，白光LED補(bǔ)光燈是可見(jiàn)光，常用來(lái)配套彩色攝像機(jī)。紅外LED補(bǔ)光燈常用來(lái)配套黑白或彩轉(zhuǎn)黑攝像機(jī)。

LED補(bǔ)光燈的工作方式通常有：光敏光控、常亮照明、頻閃等。安防補(bǔ)光一般是測(cè)光控制。

3.場(chǎng)景補(bǔ)光的方案

a）園區(qū)出入口監(jiān)控照明

（1）人行通道采用散射角較大的節(jié)能燈，安裝在遮棚，墻柱等位置。

（2）人車混行在道路的兩側(cè)采用散射節(jié)能燈加LED投射燈的組合方式，投射燈方向朝外但不宜直射車行方向，側(cè)照車道的角度可以根據(jù)照射距離做合理布置，光強(qiáng)可調(diào)節(jié)。

（3）如果安裝位置LED投射燈直射車道對(duì)駕駛有影響，可以壓低投射角甚至照射地面，靠地面反光散射來(lái)達(dá)到補(bǔ)光效果。

（4）無(wú)崗?fù)さ膱@區(qū)出入口，應(yīng)首選增加路燈照明。

（5）補(bǔ)光效果應(yīng)調(diào)整到圖像清晰柔和的效果。

b）園區(qū)周界監(jiān)控照明

（1）宜在每個(gè)防區(qū)設(shè)置照明補(bǔ)光。

（2）安裝在周界實(shí)體圍墻的內(nèi)側(cè)。

（3）周界照明補(bǔ)光應(yīng)可受控于報(bào)警聯(lián)動(dòng)。

c）園區(qū)道路監(jiān)控照明

（1）除了通常的道路照明以外，可以根據(jù)攝像點(diǎn)監(jiān)視的區(qū)域增補(bǔ)照明。

d）建筑物出入口監(jiān)控照明

（1）建筑物出入口攝像機(jī)安裝在室外的，攝像機(jī)朝向建筑物出入口

（2）補(bǔ)光可以采用散射節(jié)能燈和LED投射燈相結(jié)合的方法，LED投射燈朝向出入口，光強(qiáng)可以根據(jù)距離適當(dāng)調(diào)整到圖像清晰柔和。

4.補(bǔ)光燈配置設(shè)計(jì)中經(jīng)常存在一些問(wèn)題

（1）戶外監(jiān)控紅外LED補(bǔ)光燈效果差：戶外樹(shù)木、草地、水面會(huì)吸收紅外光，導(dǎo)致被攝物體沒(méi)有足夠的環(huán)境照度，未起到補(bǔ)光效果，圖像不清。因此，對(duì)于上述監(jiān)控區(qū)域盡量采用白光補(bǔ)光燈；

（2）對(duì)于如水庫(kù)大壩等場(chǎng)所監(jiān)控，如安裝白光補(bǔ)光燈會(huì)吸引白蚊聚集，導(dǎo)致其在大壩筑窠破壞大壩的安全。在該特殊區(qū)域，則建議不要安裝補(bǔ)光燈，而采用星光級(jí)攝像機(jī)。

二、監(jiān)控桿防雷接地

戶外監(jiān)控?cái)z像機(jī)大部分采用立桿安裝方式，常規(guī)治安監(jiān)控桿約6米高（交通監(jiān)控桿約9米高）。戶外監(jiān)控設(shè)施安全首先是防雷接地問(wèn)題，包括防直擊雷及信號(hào)防雷。

1.避雷針的安裝

下圖為我們常見(jiàn)的監(jiān)控立桿規(guī)格及制作方式：

上圖監(jiān)控桿總高6600mm，其中監(jiān)控?cái)z像機(jī)安裝于6m高處，上部連接一600mm的避雷針。橫壁分別為600mm和1500mm。

參考國(guó)標(biāo)GB50057-2016《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB 50343-2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》這兩本規(guī)范，依據(jù)監(jiān)控所在區(qū)域的雷電條件，分為一，二，三類雷擊區(qū)。直擊雷的防護(hù)區(qū)按滾球法進(jìn)行測(cè)算，計(jì)算式為：

其中：

h—接閃桿高度

rx—接閃桿在hx高度的xx＇平面上的保護(hù)半徑

hr—滾球半徑

hx—被保護(hù)物的高度

由此，如果接閃桿高度為6.6米（避雷針高度為0.6米），三類雷擊區(qū)在6米高位置的保防范圍見(jiàn)下表：

建筑物防雷類別 滾球半徑hr（米） 接閃桿高度h（米） 6米處監(jiān)控安裝位的防護(hù)半徑（米）第一類 30 6.60 0.77第二類 45 6.60 1.01第三類 60 6.60 1.20

從上表測(cè)算結(jié)果可以看出，如攝像機(jī)安裝橫桿≤0.6米，均在直擊雷防護(hù)范圍內(nèi)，亦即不會(huì)被直擊雷擊中。

但如攝像機(jī)安裝橫桿為1.5米，則均超出直擊雷防護(hù)范圍，需相應(yīng)增加接閃桿高度才能達(dá)到保護(hù)目的。

要解決該問(wèn)題，則要提高接閃桿的高度，如調(diào)整為接閃桿高度到7.5米（避雷針的高度為1.5米），計(jì)算出的6米設(shè)備安裝位的防護(hù)半徑如下：

建筑物防雷類別 滾球半徑hr（米） 接閃桿高度h（米）6米處監(jiān)控安裝位的防護(hù)半徑（米）第一類 30 7.50 1.84第二類 45 7.50 2.42第三類 60 7.50 2.90

由此，在上述范圍內(nèi)的長(zhǎng)橫桿安裝攝像機(jī)均是直擊雷保護(hù)范圍內(nèi)。

在當(dāng)前很多工程案例中沒(méi)有注意到直擊雷的防護(hù)范圍測(cè)算，只是簡(jiǎn)單地做個(gè)避雷針，實(shí)際上是達(dá)不到防護(hù)目的地。建議設(shè)計(jì)單位要分析監(jiān)控區(qū)域的雷擊氣像條件，對(duì)于不同監(jiān)控安裝方式，仔細(xì)測(cè)算監(jiān)控桿的制作參數(shù)。

2.信號(hào)防雷

上面所述為監(jiān)控桿防直擊雷的設(shè)計(jì)問(wèn)題，實(shí)際工程實(shí)施時(shí)還應(yīng)考慮設(shè)備信號(hào)防雷措施，包括信號(hào)鏈路的防雷、供電線路防雷。

當(dāng)前普遍采用二合一（三合一）防雷器，在同一設(shè)備上實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)及供電鏈路引入的感應(yīng)雷防護(hù)。

3.接地電阻及引下線

上述防直擊雷及感應(yīng)雷的措施實(shí)現(xiàn)的前提條件是有良好的接地條件。戶外監(jiān)控接地電阻要求≤10Ω（有些地方標(biāo)準(zhǔn)要求≤4Ω）。

如監(jiān)控桿立桿區(qū)域?yàn)楦|(zhì)土，一般在基坑周邊直接打入1米接地棒即可獲得理想的接地效果，但如是回填土，則要考慮采用接地網(wǎng)加接地模塊或物理降阻劑等措施，以其達(dá)到接地電阻值要求。

避雷針及設(shè)備接地要分別通過(guò)不同的引下線，與接地匯流排相連接。

下圖為接地地質(zhì)條件較差區(qū)域接地方案示例：

三、監(jiān)控供電與鏈路問(wèn)題

視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能長(zhǎng)期穩(wěn)定及持?jǐn)嗖婚g斷運(yùn)行，這需求首先就要有穩(wěn)定的供電保證。在筆者接觸到的一些建設(shè)及設(shè)計(jì)方案中，經(jīng)常存在供電設(shè)計(jì)不良問(wèn)題，主要有以下幾個(gè)方面：

非集中供電：部分設(shè)計(jì)方案為節(jié)省傳輸線路，會(huì)采用就近取電方式，從監(jiān)控點(diǎn)周邊的其它應(yīng)用系統(tǒng)接電，如該應(yīng)用系統(tǒng)為非UPS不間斷電源或一旦因原系統(tǒng)檢修等原因誤關(guān)，則導(dǎo)致攝像機(jī)停電無(wú)圖像。筆者建議視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)采用由監(jiān)控中心（或機(jī)房）集中向所有攝像機(jī)供電，且應(yīng)配置UPS不間斷電源。如分散的辦公園區(qū)、酒店群樓建筑等不適合集中供電的，則應(yīng)在各樓幢內(nèi)設(shè)置集中供電節(jié)點(diǎn)，在節(jié)點(diǎn)配置相應(yīng)的UPS電源；

供電負(fù)荷計(jì)算錯(cuò)誤：當(dāng)前主流高清攝像機(jī)的功耗指標(biāo)：槍機(jī)（半球）在5W左右、球機(jī)（云臺(tái)機(jī)）在30W左右，如有內(nèi)置紅外燈，內(nèi)置紅外燈的功耗在3W~20W左右，外置LED補(bǔ)光燈（白光燈或紅外燈）功耗在20~40W左右。一些設(shè)計(jì)方案會(huì)忽略補(bǔ)光燈這一用電設(shè)備，導(dǎo)致夜間補(bǔ)光燈啟動(dòng)后供電負(fù)載不足，攝像機(jī)工作不穩(wěn)定，從而視頻中斷或視頻質(zhì)量不佳。

供電線路太細(xì)：設(shè)計(jì)中未充分計(jì)算傳輸線損以及線路質(zhì)量不佳導(dǎo)致的壓降損失，供電線路線徑不足，在個(gè)別項(xiàng)目中出現(xiàn)遠(yuǎn)端攝像機(jī)工作電壓不足，攝像機(jī)不工作或圖像質(zhì)量差；

POE供電問(wèn)題：當(dāng)前主流的IEEE802.3a POE支持的設(shè)備負(fù)載≤13W,下一代的IEEE802.3at POE支持的設(shè)備負(fù)載≤30W。因此，如采用IEEE802.3a POE交換機(jī)來(lái)接球機(jī)存在過(guò)載問(wèn)題，這在設(shè)計(jì)中要注意到。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，雖然都是一些常識(shí)性的議題，但如未引起設(shè)計(jì)部們或施工部門(mén)的足夠重視，則達(dá)不到應(yīng)有的建設(shè)目的。只有做到在實(shí)踐工作中施工經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)技能的積累，才能做到對(duì)設(shè)計(jì)方案的不斷完善，更有效的提升安防系統(tǒng)的有效性。希望在本文的研究下，工作人員能在施工過(guò)程中，確保質(zhì)量控制工作的順利開(kāi)展的前提下，為提升安防工程的穩(wěn)定性和可靠性做出更大的貢獻(xiàn)，有效提升我國(guó)智能建筑水平。

[1]崔冰冰．建筑工程安防系統(tǒng)的應(yīng)用與施工[J]．裝飾裝修天地,2016,36(3)：39-39．

[2]李志明．建筑工程安防系統(tǒng)的應(yīng)用與施工[J]．建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2015,57(16)：601-601．

[3]葉選,陳朱管．電話語(yǔ)音報(bào)警技術(shù)在安防系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件,2014,21(11)：36-37．

[4]單軍濤．淺談建筑弱電工程中安防系統(tǒng)的應(yīng)用與施工[J]．城市建設(shè)理論研究(電子版),2016,69(15)：1926-1926．

[5]曹穎．淺析智能化建筑與安防系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展[J]．城市建設(shè)理論研究(電子版),2014,52(30)：676-677．

[6]袁紅,韓成浩．JN5121模塊在無(wú)線安防系統(tǒng)中的應(yīng)用探討[J]．吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào),2016,27(2)：86-88．