智能化小區門禁系統防雷設計

張曉潔 龔志東 劉方

摘 要：伴隨著建筑行業的發展和科學技術的迅猛發展，智能化小區也越來越多，為了小區業主的安全及出入便捷，誕生了門禁系統，現在門禁系統已被廣泛的應用在人們的日常生活中，成為了人們生活中不可或缺的一部分，但是，因雷擊導致門禁系統失靈的事故屢有發生，給小區業主帶來極大不便，所以門禁系統的防雷設計也成為了人們所關注的一個熱點，文章就雷電如何產生、如何破壞門禁系統以及我們如何采取措施預防此類事故的發生做一個簡要介紹。

關鍵詞：智能化小區；門禁系統；雷電

1 概述雷電及雷電災害

雷電是雷雨云之間或云地之間產生的放電現象。雷暴云是閃電的主要產生源，當雷暴云中部分區域積累了足夠強的正（負）電荷，使得空間或地面某處的電場強度達到了擊穿大氣的值，則產生了雷擊。在30000℃的溫度下，一束閃電其電流的能量能夠把大多數的金屬燒出一個洞，或把一棵堅固的樹干粉碎成數千塊碎片。雷電有直擊雷、球形雷、電磁脈沖以及云閃這四種。雷電的破壞作用主要是雷電流引起的，它能引起人員的傷亡，建筑物的損壞，能夠對電力、電訊等其他設備造成損壞。雷電的危害基本上可分為三種類型：一是直擊雷的作用，即雷電直接擊在建筑物或設備上發生的強加熱效應作用和電動力作用，造成人畜傷亡以及引起爆炸、著火；二是雷電的二次作用，即雷電流產生的靜電感應作用和電動力作用；三是雷電對架空線路或金屬管道的作用，所產生的雷電波可能沿著這些金屬導體、管路，特別是沿天線或架空電線將高電位引入室內造成反擊。因雷電流產生的靜電感應作用、電磁感應作用和雷電波浸入作用使得大量的電子設備和網絡系統遭到破壞，這些對于今天智能化網絡化的社會帶來了非常大的危害，也為雷電的防護提出了許多新的問題。

2 門禁系統防雷措施現狀

根據資料顯示，目前市場上大部分可視電話門禁系統電源的額定電壓為220V，交流峰值或合成電壓為190～250V，抗電強度的試驗電壓為1.5kV。這些只能滿足電路系統突發變化的要求，但不能抵抗雷電瞬時強電壓和強電流的攻擊。隨著防雷規范的不斷完善，目前大多數的小區建筑物都安裝了防雷裝置，并通過了氣象部門的驗收，但是因為門禁系統特殊的地理位置以及規范的局限性，大多數的門禁系統都未安裝防雷裝置，所以一旦電源線路或信號線路遭到雷擊，強大的雷電流使得系統遭到損壞，門禁系統失靈，造成很大的經濟損失。

3 門禁系統的特點以及遭受雷擊的途徑

目前市場上用的最多的還是可視電話門禁系統，由硬件模塊、感應卡發卡管理器（每系統配一臺）、感應卡（住戶人手一卡）、門禁管理軟件及電腦五個部分組成，感應卡門禁模塊（硬件）與樓宇可視，對講等功能組合在一起組成為小區智能化管理系統。這些設備具有高密度、低電壓等特點，對于雷電過電壓、電磁輻射等電磁干擾非常敏感，極易遭受危害。門禁系統遭受雷擊主要有以下幾個途徑：（1）閃電電涌侵入，安裝于小區的門禁系統都在室外，在布線時，電源線、信號線不可避免的要從室外走線，當雷擊發生時，強大的雷電流沿著電源線、信號線進入，導致設備被損壞，在雷暴天氣的時候經常整個系統癱瘓；（2）閃電電磁感應侵入，當附近區域發生雷擊時，雷電流迅速變化產生瞬變的強電磁場，使金屬部件上感應出很高的電動勢，產生火花放電，元件被損壞。

4 門禁系統的防雷措施

現代防雷系統是一個綜合性的防雷系統，在具體的設計施工中，應綜合運用接閃、接地、等電位連接、屏蔽等防雷技術，全面的考慮各個環節的問題，現代防雷的理論和時間證明，雷電波入侵室內，并對用電設備造成損壞，70%以上是由電源線路引起的，因此在門禁系統中，電源系統雷電防護措施必須嚴格按照國家標準《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343-2012、《建筑物防雷設計規范》GB50057-2010的要求，在電源線路上安裝電涌保護器SPD對電源線路上的用電設備進行防護。

由于雷電過電壓可能沿電源線侵入，也可能沿信號線或天饋線侵入，因此安裝在不同系統中的SPD必須滿足不同系統的特殊要求。根據門禁系統的重要性和使用性質，由《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343-2012可知，根據門禁系統雷電防護級別，按照相關參數要求配置相應級別的電源線路的防護措施以達到多級防護的目的，從變電所引至控制室的電源總配電箱處應安裝Ⅰ級試驗的電涌保護器，電涌保護器的電壓保護水平值應小于或等于2.5KA，沖擊電流值大于或等于12.5KA（10/350μs），從控制室引至各單元樓的門禁系統電源箱處安裝Ⅱ級試驗的電涌保護器，Ⅱ級電涌保護器標稱放電電流In應大于20KA （8/20μs）。在控制室的通訊接口處應安裝適配的信號線路浪涌保護器，根據單元樓門禁系統通訊線路的工作頻率、傳輸速率、傳輸帶寬、工作電壓、接口形式和特性阻抗等參數應選用插入損耗小、分布電容小、并與縱向平衡、近端串擾指標適配的浪涌保護器。總之針對門禁系統雷電電磁脈沖的防護著重落實到以下兩個方面：（1）在其供電線路上并接安裝相應的電源電涌保護器SPD（交流或直流）；（2）在信號傳輸線上串接安裝適配的控制線信號電涌保護器SPD，如圖所示。

門禁系統電壓保護器SPD安裝示意圖

除了電源系統和信號系統的防雷，做好門禁系統的接地和等電位連接也是整個防雷系統必不可少的兩個環節。在控制室，設置S型等電位連接網絡，并將接地基準點連接到共用接地系統中。門禁系統的配電箱應可靠接地，接地電阻值不得大于1歐姆，如果大于1歐姆，應增加接地裝置使其電阻值符合要求。在門禁系統布線的時候，一定要強弱電分離，所有的線路穿金屬管布線并做好等電位連接，增強線路的屏蔽性能，減少閃電感應的影響。

5 結束語

隨著建筑行業的高速發展，通過控制人員出入保障建筑物內人員和設備安全的門禁系統將越來越多的出現在人們的生活中，其重要性也愈加體現出來，對于雷電帶來的雷擊損壞設備的事故，只要我們科學的認識雷電危害的途徑和方式，采取有效措施進行預防，將很大程度上減少雷電帶來的雷擊事故，門禁系統將更好的為我們生活安全提供重要保障。

參考文獻

[1]梅衛群，江燕如.建筑防雷工程與設計[M].氣象出版社，2006.

[2]GB 50057-2010.建筑物防雷設計規范[S].

[3]GB 50343-2012.建筑物電子信息系統防雷技術規范[S].

作者簡介：張曉潔（1985-），女，漢族，江蘇太倉市人，本科生，主要研究方向：雷電防護工程。