智能化小区门禁系统防雷设计
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摘 要：伴随着建筑行业的发展和科学技术的迅猛发展，智能化小区也越来越多，为了小区业主的安全及出入便捷，诞生了门禁系统，现在门禁系统已被广泛的应用在人们的日常生活中，成为了人们生活中不可或缺的一部分，但是，因雷击导致门禁系统失灵的事故屡有发生，给小区业主带来极大不便，所以门禁系统的防雷设计也成为了人们所关注的一个热点，文章就雷电如何产生、如何破坏门禁系统以及我们如何采取措施预防此类事故的发生做一个简要介绍。
关键词：智能化小区；门禁系统；雷电
1 概述雷电及雷电灾害
雷电是雷雨云之间或云地之间产生的放电现象。雷暴云是闪电的主要产生源，当雷暴云中部分区域积累了足够强的正（负）电荷，使得空间或地面某处的电场强度达到了击穿大气的值，则产生了雷击。在30000℃的温度下，一束闪电其电流的能量能够把大多数的金属烧出一个洞，或把一棵坚固的树干粉碎成数千块碎片。雷电有直击雷、球形雷、电磁脉冲以及云闪这四种。雷电的破坏作用主要是雷电流引起的，它能引起人员的伤亡，建筑物的损坏，能够对电力、电讯等其他设备造成损坏。雷电的危害基本上可分为三种类型：一是直击雷的作用，即雷电直接击在建筑物或设备上发生的强加热效应作用和电动力作用，造成人畜伤亡以及引起爆炸、着火；二是雷电的二次作用，即雷电流产生的静电感应作用和电动力作用；三是雷电对架空线路或金属管道的作用，所产生的雷电波可能沿着这些金属导体、管路，特别是沿天线或架空电线将高电位引入室内造成反击。因雷电流产生的静电感应作用、电磁感应作用和雷电波浸入作用使得大量的电子设备和网络系统遭到破坏，这些对于今天智能化网络化的社会带来了非常大的危害，也为雷电的防护提出了许多新的问题。
2 门禁系统防雷措施现状
根据资料显示，目前市场上大部分可视电话门禁系统电源的额定电压为220V，交流峰值或合成电压为190～250V，抗电强度的试验电压为1.5kV。这些只能满足电路系统突发变化的要求，但不能抵抗雷电瞬时强电压和强电流的攻击。随着防雷规范的不断完善，目前大多数的小区建筑物都安装了防雷装置，并通过了气象部门的验收，但是因为门禁系统特殊的地理位置以及规范的局限性，大多数的门禁系统都未安装防雷装置，所以一旦电源线路或信号线路遭到雷击，强大的雷电流使得系统遭到损坏，门禁系统失灵，造成很大的经济损失。
3 门禁系统的特点以及遭受雷击的途径
目前市场上用的最多的还是可视电话门禁系统，由硬件模块、感应卡发卡管理器（每系统配一台）、感应卡（住户人手一卡）、门禁管理软件及电脑五个部分组成，感应卡门禁模块（硬件）与楼宇可视，对讲等功能组合在一起组成为小区智能化管理系统。这些设备具有高密度、低电压等特点，对于雷电过电压、电磁辐射等电磁干扰非常敏感，极易遭受危害。门禁系统遭受雷击主要有以下几个途径：（1）闪电电涌侵入，安装于小区的门禁系统都在室外，在布线时，电源线、信号线不可避免的要从室外走线，当雷击发生时，强大的雷电流沿着电源线、信号线进入，导致设备被损坏，在雷暴天气的时候经常整个系统瘫痪；（2）闪电电磁感应侵入，当附近区域发生雷击时，雷电流迅速变化产生瞬变的强电磁场，使金属部件上感应出很高的电动势，产生火花放电，元件被损坏。
4 门禁系统的防雷措施
现代防雷系统是一个综合性的防雷系统，在具体的设计施工中，应综合运用接闪、接地、等电位连接、屏蔽等防雷技术，全面的考虑各个环节的问题，现代防雷的理论和时间证明，雷电波入侵室内，并对用电设备造成损坏，70%以上是由电源线路引起的，因此在门禁系统中，电源系统雷电防护措施必须严格按照国家标准《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012、《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010的要求，在电源线路上安装电涌保护器SPD对电源线路上的用电设备进行防护。
由于雷电过电压可能沿电源线侵入，也可能沿信号线或天馈线侵入，因此安装在不同系统中的SPD必须满足不同系统的特殊要求。根据门禁系统的重要性和使用性质，由《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012可知，根据门禁系统雷电防护级别，按照相关参数要求配置相应级别的电源线路的防护措施以达到多级防护的目的，从变电所引至控制室的电源总配电箱处应安装Ⅰ级试验的电涌保护器，电涌保护器的电压保护水平值应小于或等于2.5KA，冲击电流值大于或等于12.5KA（10/350μs），从控制室引至各单元楼的门禁系统电源箱处安装Ⅱ级试验的电涌保护器，Ⅱ级电涌保护器标称放电电流In应大于20KA （8/20μs）。在控制室的通讯接口处应安装适配的信号线路浪涌保护器，根据单元楼门禁系统通讯线路的工作频率、传输速率、传输带宽、工作电压、接口形式和特性阻抗等参数应选用插入损耗小、分布电容小、并与纵向平衡、近端串扰指标适配的浪涌保护器。总之针对门禁系统雷电电磁脉冲的防护着重落实到以下两个方面：（1）在其供电线路上并接安装相应的电源电涌保护器SPD（交流或直流）；（2）在信号传输线上串接安装适配的控制线信号电涌保护器SPD，如图所示。
门禁系统电压保护器SPD安装示意图
除了电源系统和信号系统的防雷，做好门禁系统的接地和等电位连接也是整个防雷系统必不可少的两个环节。在控制室，设置S型等电位连接网络，并将接地基准点连接到共用接地系统中。门禁系统的配电箱应可靠接地，接地电阻值不得大于1欧姆，如果大于1欧姆，应增加接地装置使其电阻值符合要求。在门禁系统布线的时候，一定要强弱电分离，所有的线路穿金属管布线并做好等电位连接，增强线路的屏蔽性能，减少闪电感应的影响。
5 结束语
随着建筑行业的高速发展，通过控制人员出入保障建筑物内人员和设备安全的门禁系统将越来越多的出现在人们的生活中，其重要性也愈加体现出来，对于雷电带来的雷击损坏设备的事故，只要我们科学的认识雷电危害的途径和方式，采取有效措施进行预防，将很大程度上减少雷电带来的雷击事故，门禁系统将更好的为我们生活安全提供重要保障。
参考文献
[1]梅卫群，江燕如.建筑防雷工程与设计[M].气象出版社，2006.
[2]GB 50057-2010.建筑物防雷设计规范[S].
[3]GB 50343-2012.建筑物电子信息系统防雷技术规范[S].
作者简介：张晓洁（1985-），女，汉族，江苏太仓市人，本科生，主要研究方向：雷电防护工程。