计算机控制系统的防雷、接地、抗干扰

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自1984年美国建筑世界第一座智能建筑以来，关于智能建筑尚无统一的定义。国际智能工程学会认为，在一座建筑特中设计了可提供相应的功能以及适应用户对建筑物用途、信息技术要求变动进的灵活性，即智能建筑应该安全、舒适、系统、综合、有效利用投资，节能并具备较强的使用功能，以满足用户实现高效率的需要。因此，其基本要求是：有完整的控制管理、维护和通信设施，便于进行环境控制、安全管理、监视报警，并为建筑使用人提供舒适、温馨、便利的环境和气氛，有利于提高工作效率，激发人们的创造性。 　　一般地，现在智能建筑主要由建筑自动化系统（BAS）、办公自动化系统（OAS）、信息通信系统（CAS）三个系统组成，并利用计算机网络技术、通信技术将此三个系统进行系统集成。即将智能建筑管理系统，以语言、数据、视频、监控等不同信号的配线系统经过统一的规划设计，综合成一套标准的布线系统，作为建筑物内部之间的传输网络的综合布线系统（GCS），又名弱电系统可分为建筑物内综合布线、建筑物群内部之间的综合布线。 　　智能建筑发展的技术基础：同代建筑技术、现代计算机技术、现代控制技术、现代通信技术。 　　从以上关于智能建筑的有关构成中可以看出，智能建筑线缆密布、系统设备繁多、微电子装备复杂，且过电压防护能力薄弱，为保证系统、设备安全正常运行，必须采取专门、特殊的措施加以保护，而防雷、接地、抗干扰则是重要必备有效的保护措施之一。 弱电系统的防雷: 　　以于弱电系统的防雷而言，除雷电直击外，最具有破坏作用的是二次效应，由于雷电具有高电位、大冲击电流、瞬时性的特点，强大的闪电产生静电场、交变电磁场和电磁辐射，以雷电波侵入、地电位反击等形成雷电电磁脉冲LEMP，产生强大的变电磁场、使周围的金属特产生感应电势和感应电流；一方面严重地干扰无线、有线通信，另一方面侵入微电子设备的信号入口，将使器件击穿、烧毁，从而使网络瘫痪、商务报废。 　　国际智能工程学会指出：雷电是高科技的天敌。电子设备防护能力单薄，雷击释放的能量达到数百兆焦耳，能量差别相当悬殊，必须采取措施加以保护。 　　弱电系统的防雷于智能建筑的整体防雷中，特点是： 　　1．根据建筑物的重要性、使用性质、发生雷击事故的可能性及后果，按防雷要求，将建筑物的防雷分为三类，对各类建筑物的避雷措施在GB50057-94中已规定了相应要求。 　　2．天线防雷设施：天线装设在建筑物层顶，须与屋面上的防雷接地装置连在一起，且连接的突出部分超出大楼的防雷防护范围之外，应装设独立的避雷针，并应与天线避雷接地装置可靠连接。为综合防雷，天线宜装设天线馈线系统避雷器。 　　3．进出建筑物管、线、缆的防雷：进出建筑物的各种金属管、电缆、引入线应在进出口处与大楼防雷接地装置相连；电缆进出线应在进出口处将电源金属外皮、钢套管等与电气设备接地相连。如：电缆转换成架空线，应在转换入装置避雷器。 　　4．对于信息系统的保护：根据不同部位分别对待，妥善处理。 　　5．对电源系统保护：应用电子避雷器进行分级保护，从高压柜、低压柜、主配电箱、分配电箱逐级保护，把雷电过电压降到设备能够承受的水平。 根据历史统计分析资料，在雷击损坏设备事故中，有70％以上是从供电线路入侵的因此，对电源供电线路实施多级防雷是电子设备及整个系统防雷的重要环节。 　　6．对电子设备的保护：从分析雷电脉冲袭击电子设备的不同途径来采取相应的综合防治措施。 　　对于整个弱电系统的防雷，总而言之可采取的措施有：对系统设备实行等电们连接；实行穿金属管子敷线；加强屏蔽减少感应效应；实行设备屏蔽、机房屏蔽、建筑物屏蔽；加装电子避雷器，限制侵入电子设备的雷电过电压的幅值。 弱电系统的接地： 　　接地问题是智能建筑普通性的问题，按作用可分为功能性接地、保护性接地两大类。 　　1．功能性接地有：系统接地、工作接地、逻辑接地、屏蔽接地。 　　2．保护性接地有：安全接地、防雷接地、静电接地等。 　　建筑物的接地按连接方式又可分为独立接地和联系接地。 　　独立接地是把直流接地、保护霎地、防雷接地分开设置。这样做的目的是为了排除来自地线的干扰源；这是按电子计算机要求独立接地或通信系统要求单独接地而采取的接地措施。 　　为避免不同系统接地而引入不同电位，导致人身和设备事故，根据规范要求，各接地系统的距离必须大于20M，且它们的接地极和地线要保持绝缘，绝缘电阻应在2MΩ以上，接地电阻小于4Ω。 　　联合接地是将各种接地通过接地线连接在同一接地装置上。除特殊情况外，一般一个建筑物只能存在一个接地系统，以免引入不同电位，而导致人身和设备事故。因此，智能建筑中的弱电系统如无特殊要求，建筑物接地应采取联合接地。 弱电系统的抗干扰： 　　在建筑物、建筑群以外的自然环境及建筑内部环境中存在着大量的电磁干扰，将会使智能化较生误码、错码、误动作；使信号系统受到污染、产生噪声。强大的脉冲干扰还会导致器件设备损坏；在实际工作中，使设备性能下降，无法工作的现象时有发生；需净化电磁环境，防止杂散电磁波干扰及提高系统和设备的抗干扰能力。因此，抗干扰成了弱电系统必不可少的技术措施。 　　为此，必须了解干扰产生的原因、分析干扰源、了解干扰的传播途径及抗干扰的措施及方法。 　　电磁干扰的来源分为自然干扰和人为干扰两类。 　　据有关资料统计分析，对计算机及应用计算仪表而言，危害最大的尖峰脉冲信号和衰减振动形成干扰信号，这是因为它们可能导致程序错误，存储丢失、甚至系统的损坏。 　　干扰途径：不论是设备或系统内部的干扰都是以电容耦合、电感耦合、电磁波辐射、公共阻抗和导线的传导方式对设备产生干扰、公共阻抗和导线的传导方式参设备产生干扰。因此，消除和抑制干扰的方法有电场屏蔽、磁场屏蔽、电磁屏蔽、电子设备接地和滤波。 常见的措施有： 　　1．在电源的进出线端口处加低通滤波器、消除电网中的高频干扰； 　　2．为防止市电电网急剧变化或雷击出现过电压，智能设备建议使用串联型稳压电源供电； 　　3．对接地及公共阻抗带来的干扰，其抑制方法是使各种接地之间不构成回路； 　　4．弱电系统机房远离强功率发射及电梯机房； 　　5．根据周围环境电磁场干扰的情况，决定有效屏蔽的方法； 　　6．电缆屏蔽层接地； 　　7．采用光电耦合器和光线传输数字信号； 　　8．建筑物结构内的钢筋保持电气的连续性； 　　9．照明装置的供电线路上设置电源线路滤波器，供电端子进行屏蔽； 　　10．将受干扰电路和干扰电路隔开或分开。