合肥西门子PLC模块交换机供应商

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今天，电梯控制数据的远程传输（DFU）这一主题比以往任何时候都有现实意义。
日益昂贵的人员费用和电子元件市场价格的不断降低，促使人们在充分利用的微处理机和电信技术的前提下努力追求合理化。因此，减少保养人员路上往来的时间和简化故障诊断就显得越来越重要了。
因而人们对市场上众多的微处理机控制系统提出了这样的要求：具有DFU功能，具有直观性，能够为维修和错误诊断的提供多方面可能性。
在DFU这一概念后包含哪些细节？ 传统的电梯DFU系统是怎样的？ 技术的目前状况如何？ 对经营者和维修公司有何有利条件？
这些问题将以NEW-LIFT公司的电梯监控系统为例得到回答。

1、传统的DFU系统

1.1 功能性

传统上，DFU的安装方式是：通过电话网或通过进行直线连接（多数是串联）将一个或几个控制装置与控制（ZLT）直接连起来。
多数情况下控制有一个可以用来存储，监督和分析重要的特定设备参数的计算器。 这里不仅涉及实时值也涉及统计数据。 这些功能常被称为远程监视或监控。
此外还存在这样的可能，即控制主动参与到控制中去，即所谓“遥控”功能。不同种类的PC-程序将使得对所有功能的管理都成为可能。按照“DFU能力”的理解，控制装置具有一个或几个连续的中继区，通过这些中继区控制装置能与连续相连。在此单个设备有着不同通信协议，经常是自定义。多数情况下不保证与其它外来控制装置或者大楼控制单元的兼容性。使用NEWLIFT控制装置（FST,KST和EST）将使得常规DF？的任何形式都可行，使用也可以实现多样化。

1.2 拓扑结构
传统DFU系统的拓扑结构受到控制装置和总控制之间许多点与点之间连接的影响。因此有必要安装与总控制相连的星型连接电线。计算机具备一些相应的交换设备进行内部管理或者能实现与单个装置的硬件转换。

如果每个电梯控制装置里都有一个与电话连接的调制解调器，就可以代替由于内部或公用电话网昂贵的和受线路长度限制的点与点之间的电缆连接。

然而这种DFU拓扑结构的缺点显而易见：

从一个控制出发只能与一个设备相连，一个设备或整个大楼内同时显示许多设备的监控是不可能的。
存在着不可忽视的线路，信号放大器，调制解调器和电话连接的费用。
同时与多个控制装置联系受到限制。比如转送一条火灾警报给所有的控制装置是不现实的，向每个控制装置分别发出火灾警报。

2、技术的目前状况

很久以前人们在大楼管理工程领域就已经开辟了其他的途径。
这里的关键是实现在的Feldbus联网。在此电梯控制的联网将使用一个标准的Feldbus作为传输工具，如同它在照明系统，门禁控制和火灾报警设备方面被广泛使用一样。
与传统的DF？系统相比，主要的区别在于Bus的结构。与许多点与点之间的联系相反，信息是通过一个Fledbus进行交换。每个用户权利平等，都能所有的信息。接收者可根据地址明确地识别每条信息的发送者。利用这种共同的数据媒介为电梯的管理提供了多样的功能。

3、电梯监控系统LMS的结构

电梯监控系统LMS利用LON Feld bus系统，来实现用NEWLIFT电梯控制装置的整个大楼的联网。这种LON技术是范围内设立的大楼管理工程的通讯标准。
这种连接以下被称为LMSBus，可以通过不同的媒介得以实现（光纤，双绞线或者无线电）。
对于LMS-Bus来说，由于许多原因选择使用光纤：

＊ 由于完善的EMV和避雷的性而具有的数据性
＊ 能达到足够的线路长度能达到高传播率
＊ 电位隔离
光纤Feldbus的环形结构为保数据性又作出了很大的贡献。比如个别线路的破损不影响总线，因为这一破损会自动辨认并确定出位置。每个用户都能通过环形拓扑双向地获得他的信息。

作为例子要考虑到建筑群，配有不同控制系统的电梯具有：Newlift组件（GST）,Newlift单个行驶器（FST和KST）以及外来控制（X形）。

所有的控制装置都通过一个PAM与LMSBus相连。在此PAM既担当转换应用数据记录的任务又担当不同物理媒介与LMSBus匹配的任务。

PAM可在进行不同的软、硬件配置，因而适用于不同种类的控制系统。

同样通过PAM与LMS-Bus连有一个PC（LMS-PC）。LMS软件CAMPUS是在LMS-PC上的一个bbbbbbs95/NT程序。它显示了监控的所有功能。利用遥控和数据分析在幕后控制LMS-Bus上的数据流。由此可以达到总线的利用。

除此之外通过Modem还可在网络允许接口处装一个外部的LMS计算机，这样在任何地方（比如维修办公室）可以利用LMS的所有功能。

4、LMS软件CAMPUS

LMS软件CAMPUS是bbbbbbs95/NT专门为电梯控制系统研制的一个程序。一方面它是计算机使用者的工具，为数据显示，整理和存档提供多方面的功能。另一方面CAMPUS不为使用者觉察悄悄地控制LMSBus的数据流。由此得出数据运输的小值和单个用户的信息的理想操作，从根本上有利于提高整个系统的能力。

4.1 CAMPUS的应用

使用者参见下列应用

控制：按使用者配置分辨率的不同把即时的状况直观地显示出来。其中也包括如内部和外部命令，特殊程序和参数写法的遥控功能。
调度程序：时间规划器按时间控制信息及故障表，统计等。
文件转换：执行LMS-Bus与相连的控制装置之间的。具有软件
替换，配置变化，故障存储器的传送或者PC-CARD图样的传送功能。
故障分析：分析和将故障归档，在完整数据库的支持下完成故障的统计。
统计：完成关于呼叫信号，行程和故障数字和字母式的长时间统计，备有应用程序（如EXCEL）的交接点

下面进一步描述重要的CAMPUS应用

4.2 CAMPUS监控

监控应用实现了所有参与LMSBus设备在不同配置层面上的真时直观性。这里每个平面在信息显示中有一特定的分辨率。紧急电梯故障信息能够随时显示在屏幕上。

Campus View（建筑物一览图，低分辨率）

建筑物一览图显示了一个工厂建筑物图纸形式的LMS各设备的按比例排列。背景是一长专为应用设计的字节表
每个设备旁都有一个包含电梯重要信息的状态窗：状态（正常或故障），目前运行方向，目前的楼层。双击Campus的一个区域将打开相应得设备图。

Installation View （ 群组图，中分辨率 ）

群组图显示了一组电梯或者一个纵向剖面上的单程行驶，除了能直接了解到设备状况，电梯间门和内外部的呼叫信号，在这张图上由用户可设定特定功能（如封闭楼层）的不同按钮。在这一层中遥控以命令的形式确定，或者能够进行特别操作。

Lift View （设备图，高分辨率）

这幅设备图上显示所选设备的纵向剖面图，并提供电梯门，回路，位置，速度，故障和统计数据方面的信息细节。在这张图上可以进行遥控以及分辨率下的参数化。
这三个界面上的Campus监控点的分布不是一成不变的，这将便于用户使用来自所有三个界面上的信息来定义自己的界面。

Campus调度程序

调度程序为用户提供了一个可以修改的时间规划系统。这样就可以把不同的操作包括遥控，分析或者文件传输存储在一个日程表里。并由CAMPUS自动地在时间内执行。在这里我们以自动取出存储器中的故障信息（每天或每星期）以及自动推导出一定时段的运行趋势为例。

Campus文件传输

文件传输功能使得文件之间通过LMSBus进行双向的交换成为可能，例如故障存储器，呼叫统计，控制装置的排布。通过FST控制装置中的FLASH存储器技术甚至可以使用LMSPC对单个或所有FST进行软件的新（例如用户有特殊的附加要求）。如果在一个FST上插入了一张PCCARD（PCMCIA）.那么就将有一个很大的储存介质（进行各种记录）可供使用。对于关键装置来说可以通过它将每个控制操作都详尽的记录下来并通过文件传输功能传往LKMS-PC.对那些偶发性故障的查找工作将明显减轻。

计算机网络中的CAMPUS

如LMSPC是某个计算机网络（Inernet）的组成部分，那么也可以通过网络上的其它PC来进行CAMPUS的控制。这就是说，即便本身的CAMPUS仍在LMS-PC中
运行，也可以通过其它PC进行操作。这样上述已提到过的监控，文件传输和统计的功能在任何工作地点都可执行。这样在占地很广的居住区就能充分利用现有的基础设施来大量节约路上的往返时间。

5 将LMS连接到一个大楼管理工程

LMS的Bus结构可以通过一个用于与其它Bus系统连接的Gateway任意点上得到。这样这个Gateway就拥有了与LMSPAM相似的功能，使记录的改写和两个Bus介质之间的电器连接得以进行。它使两个系统之间的信息交流以及各种类型的使用成为可能。
在这我们以火置为例，它可根据火灾发生地点将与之相连的电梯升降到一个的楼层去。

6 结论

利用的Feldbus技术对电梯进行联网将为新的数据远程传输提供可能。这样整个区域内电梯的远程监控以达到降低维修和故障诊断的成本对维修公司和经营者来说不再是可望而不可及的了。
很早以前经营者就知道一个网络化的建筑（包括与之相连的电梯）的优势所在，并要求实现大楼管理工程中Bus系统的保证化。LON-Bus的投入使用是这个方面
跨出的正确的一步。
Feldbus系统灵活而开放的结构简化了电梯在现有大楼管理结构中的连接。因此LMS成为传统DF？系统的升级换代品

作为数控机床的重要功能部件，伺服系统的特性一直是影响系统加工性能的重要指标。本文介绍了数控机床的进给伺服系统、主轴伺服系统各个分类，并对其应用前景进行了展望。 

一、概述

伺服系统是以机械运动的驱动设备，电动机为控制对象，以控制器为，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。这类系统控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能，实现运动机械的运动要求。具体在数控机床中，伺服系统接收数控系统发出的位移、速度指令，经变换、放调与整大后，由电动机和机械传动机构驱动机床坐标轴、主轴等，带动工作台及架，通过轴的联动使相对工件产生各种复杂的机械运动，从而加工出用户所要求的复杂形状的工件。

作为数控机床的执行机构，伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。数控机床中的伺服系统种类繁多，本文通过分析其结构及简单归分，对其技术现状及发展趋势作简要探讨。

二、伺服系统的结构及分类

从基本结构来看，伺服系统主要由三部分组成：控制器、功率驱动装置、反馈装置和电动机（图1）。控制器按照数控系统的给定值和通过反馈装置检测的实际运行值的差，调节控制量；功率驱动装置作为系统的主回路，一方面按控制量的大小将电网中的电能作用到电动机之上，调节电动机转矩的大小，另一方面按电动机的要求把恒压恒频的电网供电转换为电动机所需的交流电或直流电；电动机则按供小拖动机械运转。

图1中的主要成分变化多样，其中任何部分的变化都可构成不同种类的伺服系统。如根据驱动电动机的类型，可将其分为直流伺服和交流伺服；根据控制器实现方法的不同，可将其分为模拟伺服和数字伺服；根据控制器中闭环的多少，可将其分为开环控制系统、单环控制系统、双环控制系统和多环控制系统。考虑伺服系统在数控机床中的应用，本文按机床中传动机械的不同将其分为进给伺服与主轴伺服，然后再根据其他要素来探讨不同伺服系统的技术特性。

三、进给伺服系统的现状与展望

进给伺服以数控机床的各坐标为控制对象，产生机床的切削进给运动。为此，要求进给伺服能快速调节坐标轴的运动速度，并能地进行位置控制。具体要求其调速范围宽、位移精度高、稳定性好、动态响应快。根据系统使用的电动机，进给伺服可细分为步进伺服、直流伺服、交流伺服和直线伺服。

（一）步进伺服系统

步进伺服是一种用脉冲信号进行控制，并将脉冲信号转换成相应的角位移的控制系统。其角位移与脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比，通过改变脉冲频率可调节电动机的转速。如果停机后某些绕组仍保持通电状态，则系统还具有自锁能力。步进电动机每转一周都有固定的步数，如500步、1000步、50 000步等等，从理论上讲其步距误差不会累计。

步进伺服结构简单，符合系统数字化发展需要，但精度差、能耗高、速度低，且其功率越大移动速度越低。特别是步进伺服易于失步，使其主要用于速度与精度要求不高的经济型数控机床及旧设备改造。但近年发展起来的恒斩波驱动、PWM驱动、微步驱动、微步驱动和混合伺服技术，使得步进电动机的高、低频特性得到了很大的提高，特别是随着智能微步驱动技术的发展，将把步进伺服的性能提高到一个新的水平。

（二）直流伺服系统

直流伺服的工作原理是建立在电磁力定律基础上。与电磁转矩相关的是互相立的两个变量主磁通与电枢电流，它们分别控制励磁电流与电枢电流，可方便地进行转矩与转速控制。另一方面从控制角度看，直流伺服的控制是一个单输入单输出的单变量控制系统，经典控制理论适用于这种系统，因此，直流伺服系统控制简单，调速性能优异，在数控机床的进给驱动中曾占据着主导地位。

然而，从实际运行考虑，直流伺服电动机引入了机械换向装置。其成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低，散热差。为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。

（三）交流伺服系统

针对直流电动机的缺陷，如果将其做“里翻外”的处理，即把电驱绕组装在定子、转子为永磁部分，由转子轴上的编码器测出磁位置，就构成了永磁无刷电动机，同时随着矢量控制方法的实用化，使交流伺服系统具有良好的伺服特性。其宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能，使其动、静态特性已可与直流伺服系统相。同时可实现弱磁高速控制，拓宽了系统的调速范围，适应了伺服驱动的要求。

目前，在机床进给伺服中采用的主要是永磁同步交流伺服系统，有三种类型：模拟形式、数字形式和软件形式。模拟伺服用途单一，只接收模拟信号，位置控制通常由上位机实现。数字伺服可实现一机多用，如做速度、力矩、位置控制。可接收模拟指令和脉冲指令，各种参数均以数字方式设定，稳定性好。具有较丰富的自诊断、报警功能。软件伺服是基于微处理器的全数字伺服系统
。其将各种控制方式和不同规格、功率的伺服电机的监控程序以软件实现。使用时可由用户设定代码与相关的数据即自动进入工作状态。配有数字接口，改变工作方式、换电动机规格时，只需重设代码即可，故也称伺服。

交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。

（四）直线伺服系统

直线伺服系统采用的是一种直接驱动方式（Direct Drive），与传统的旋转传动方式相比，大特点是取消了电动机到工作台间的一切机械中间传动环节，即把机床进给传动链的长度缩短为零。这种“零传动”方式，带来了旋转驱动方式无法达到的性能指标，如加速度可达3g以上，为传统驱动装置的10～20倍，进给速度是传统的4～5倍。从电动机的工作原理来讲，直线电动机有直流、交流、步进、永磁、电磁、同步和异步等多种方式；而从结构来讲，又有动圈式、动铁式、平板型和圆筒型等形式。目前应用到数控机床上的主要有高频响小行程直线电动机与大推力长行程直线电动机两类。

直线伺服是高速高精数控机床的理想驱动模式，受到机床厂家的重视，技术发展。在2001年欧洲机床展上，有几十家公司展出直线电动机驱动的高速机床，快移速度达100～120m/min，加速度1.5～2g，其中尤以德国DMG公司与日本MAZAK公司代表性。2000年DMG公司已有28种机型采用直线电动机驱动，年产1500多台，约占总产量的1/3。而MAZAK公司近也将推出基于直线伺服系统的音速加工，切削速度8马赫，主轴转速80000r/min，快移速度500m/min，加速度6g。所有这些，都标志着以直线电动机驱动为代表的二代高速机床，将取代以高速滚珠丝杠驱动为代表的代高速机床，并在使用中逐步占据主导地位。

四、主轴伺服系统的现状及展望

主轴伺服提供加工各类工件所需的切削功率，因此，只需完成主轴调速及正反转功能。但当要求机床有螺纹加 工、准停和恒线速加工等功能时，对主轴也提出了相应的 位置控制要求，因此，要求其输出功率大，具有恒转矩段 及恒功率段，有准停控制，主轴与进给联动。与进给伺服 一样，主轴伺服经历了从普通三相异步电动机传动到直流主轴传动。随着微处理器技术和大功率晶体管技术的进展，现在又进入了交流主轴伺服系统的时代。

（一）交流异步伺服系统

交流异步伺服通过在三相异步电动机的定子绕组中产生幅值、频率可变的正弦电流，该正弦电生的旋转磁场与电动机转子所产生的感应电流相互作用，产生电磁转矩，从而实现电动机的旋转。其中，正弦电流的幅值可分解为给定或可调的励磁电流与等效转子力矩电流的矢量和；正弦电流的频率可分解为转子转速与转差之和，以实现矢量化控制。

交流异步伺服通常有模拟式、数字式两种方式。与模拟式相比，数字式伺服加速特性近似直线，时间短，且可提高主轴定位控制时系统的刚性和精度，操作方便，是机床主轴驱动采用的主要形式。然而交流异步伺服存在两个主要问题：一是转子发热，效率较低，转矩密度较小，体积较大；二是功率因数较低，因此，要获得较宽的恒功率调速范围，要求较大的逆变器容量。

（二）交流同步伺服系统

近年来，随着高能永磁体的开发和性能的不断提高，使得采用永磁同步调速电动机的交流同步伺服系统的性能日益，为解决交流异步伺服存在的问题带来了希望。与采用矢量控制的异步伺服相比，永磁同步电动机转子温度低，轴向连接位置精度高，要求的冷却条件不高，对机床环境的温度影响小，容易达到小的低限速度。即使在低限速度下，也可作恒转矩运行，特别适合强力切削加工。同时其转矩密度高，转动惯量小，动态响应特性好，特别适合高生产率运行。较容易达到很高的调速比，允许同一机床主轴具有多种加工能力，既可以加工像铝一样的低硬度材料，也可以加工很硬很脆的合金，为机床进行优切削创造了条件。

（三）电主轴

电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物，它将主 轴电动机的定子、转子直接装入主轴组件的内部，电动机的转子即为主轴的旋转部分，由于取消了齿轮变速箱的传动与电动机的连接，实现了主轴系统的一体化、“零传动”。因此，其具有结构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性好等优点，并可改善机床的动平衡，避免振动和噪声，在高速切削机床上得到了广泛的应用。

从理论上讲，电主轴为一台高速电动机，其既可使用异步交流感应电动机，也可使用永磁同步电动机。电主轴的驱动一般使用矢量控制的变频技术，通常内置一脉冲编码器，来实现厢位控制及与进给的准确配合。由于电主轴的工作转速高，对其散热、动平衡、润滑等提出了特殊的要求。在应用中妥善解决，才能确保电主轴高速运转和精密加工。

五、结论

作为数控机床的重要功能部件，伺服系统的特性一直是影响系统加工性能的重要指标。围绕伺服系统动态特性与静态特性的提高，近年来发展了多种伺服驱动技术。可以预见随着高速切削、精密加工、网络制造等制造技术的发展，具有网络接口的全数字伺服系统、直线电动机及高速电主轴等将成为数控机床行业的关注的热点，并成为伺服系统的发展方向。

雷电是一种常见的自然现象，它会对人体及电气、电子设备等造成的破坏作用。雷电灾害涉及面广，电力、建筑及交通等行业都存在如何抵御雷电灾害的问题。
目前，我国高速公路正处于飞速发展阶段，交通工程领域涉及较多，但对防雷保护的设计考虑不足或不完善，致使不少机电设备被雷电损坏，造成不小的经济损失。本文以监控系统为例，介绍有关高速公路机电设备如何进行防雷保护的设计。
一、 监控设施防雷的必要性

现代防雷工程主要是对建筑物、人身及设备、设施的保护，使其免于雷电灾害的影响。

雷害途径有很多种，有直接雷（包括反击雷），还有间接雷，它包括供电线路感应雷电流或雷电流通过线路侵入，这几种方式都会造成设备不同程度的被损坏。

对每条高速公路来讲，监控系统设备主要分布在监控及道路沿线外场区域。监控设施多为信息电子设备，以计算机为、微电子芯片为基础，易受到雷电电磁脉冲的影响及破坏，对防雷要求较高。

高速公路监控大楼多按照智能信息楼宇规模建设，本身的防雷保护能力较强，其内的信息电子设备处于较好的防雷保护区域内。按照防雷保护区的划分，监控设备处于LPZ3区，没有直接雷的威胁，并且脉冲电流残压较小，使用一般的措施就可以达到防雷保护的作用。

但监控外场设备，布设于道路沿线，暴露于恶劣的自然环境之中，处于LPZ0A/0B或LPZ1区，其中有的设备如遥控摄像机、大型可变板等还有被直接雷打到的危险，使用一般的措施达不到防雷保护的目的。此时就需要采取功能加齐全的措施来保护外场设备，避免出现设备被雷电损坏的现象。

二、 监控设施防雷保护设计

防雷保护的措施也有很多种，如使用接闪器、引下线、接地装置，并使用共地、等电位连接、屏蔽及电涌保护器（SPD）等，但防雷保护不能仅靠某一个设备来完成，而是需要对系统整体进行考虑和设计，限制雷电引起的各种过电压对设备的影响，使其达到一定的防雷保护能力。

上面已经谈到高速公路监控系统进行防雷设计所要保护的对象为监控及道路外场监控设备，不同设备所采用的防雷保护措施根据设备的重要性、所处雷击环境有很大的不同。

监控设施供电多位一级负荷，需要一周7天、24小时的连续工作，每个设备对系统的重要性都不能轻视。但监控大楼设备和道路沿线设备所处雷击环境差异很大，所以两部分设备的防雷保护措施应分别考虑。

监控大楼具有良好的防雷保护能力。，大楼部均设有避雷针、避雷带等直接接闪器，可以防止直接雷对大楼本身及内部设备的破坏。其次，监控大楼均有良好的接地系统和等电位连接的设置，使侵入或感应的雷电流能够大限度的被泄放或分流，每个终端信息设备所直接面对的脉冲电流残压较小。所以在监控大楼内监控设备只需考虑对这种感应或侵入雷电流的防护即可。由此可见，设备外部防雷是系统防雷保护的基础，它可以使信息电子设备处于一个良好的防雷保护区域内。

然而，布设于外场的监控设备，没有任何建筑物的保护，直接在雷击的威胁之下，其防雷保护措施就需要特别对待。

外场设备按照不同雷击条件还可以进一步分成两种：一种是容易受到直接雷影响的设备，如遥控摄像机等；另一种是很少受到直接雷影响的设备，如车辆检测器等，其雷电灾害多为感应雷和电磁脉冲的侵入。

前者因受到直接雷害的威胁，需要设置避雷针等直接接闪设备，雷电流通过引下线泄入大地中，并且外场设备由于有防护罩或机箱的屏蔽，基本处于LPZ1防雷区内，此区域内设备虽然被雷电直接击中的几率较小，但仍然无法避免反击雷、感应雷对其的破坏作用，需要使用等级较高、可以泄放直接雷的电涌保护器及良好的接地系统。

通过级的泄放，雷电流能量被大部分消弱，但存在与线路中的残压对设备仍有破坏作用，需要设置另一级电涌保护器件来泄放残余的雷电流。

另一种外场设备因没有直接雷的威胁，多为感应雷和电磁脉冲的侵入，并且感应雷与直接雷相比，对设备的破坏作用较小，只需设置一级电涌保护器就可以达到设备防雷保护的效果。但有一点需要注意，所谓的很少受到直接雷影响的设备，并不是的不会受到直接雷击，只是考虑到设备高度、结构，并结合工程实际，得出的经验性结论。所以，在进行工程设计时，应根据道路所处地区环境、雷击条件及其他实际情况，区分对待。有可能同一种设备，在这条路上可以不考虑直接雷对其的影响，但在其他路或同一条路的不同区段就考虑直接雷对它的影响。

监控设备都存在电磁脉冲侵入的威胁，不管是处于监控或是外场，雷电流通过电力电缆或通信电缆侵入设备系统中，会对设备造成损坏。所以，监控设备供配电电缆及通信线路也要采取相应的防雷保护措施。

对线路的防雷保护主要从三个方面去考虑。

1. 为了防止雷电在线路上感应出过电压电磁脉冲，需要对电力及通信线路采取屏蔽保护措施，采用带屏蔽层的电缆，并在线路两段做屏蔽接地处理。

2. 在电缆进出物时，应在分界处采取屏蔽层接地等措施。

3. 为了防止雷电流通过通信线路侵入设备，需要在关键设备通信端口前加信号浪涌保护器。

三、 监控设施接地制式选择及应注意的问题

接地系统是防雷保护的基础，没有良好的接地系统，采用再好的浪涌保护装置也无法将雷电流泄掉。

高速公路监控及外场设备接地多采用TN-S系统。

从监控大楼低压配电柜处引一条回路到监控配电箱，在从配电箱引出多条回路到用电设备，并且用电设备需要在监控机房内进行重复接地。

从变电所低压开关柜引出一条回路进入同在变电所的监控总配电箱，然后再传到各个外场设备处。这里需要注意的就是外场设备重复接地的问题。如果设置重复接地，需要在设备本地做一个接地，作为保护地，与电源的PE线连接，并且当设备设置避雷针时，保护地应与避雷针的防雷地分开设置，彼此离开20米的距离。

四、 电源浪涌保护器的选择及设置

电源浪涌保护器是综合防雷体系的有效环节，是内部防雷保护的重要组成部分。它可以泄放雷电流，限制过电压，对电气、电子设备起到保护作用。电涌保护器分为电压限制型、电压开关型和复合型，其具体功能如下：

1. 限制沿进线侵入的雷电过电压

2. 限制地电位升高引起的反击雷

3. 限制雷电电磁场感应出的过电压

电源浪涌保护器的主要参数有电压保护水平Up、通流容量Imax及大持续运行电压Uc。

电压保护水平Up应小于被保护设备的冲击耐受电压或抗干扰度，并且应该大于电网运行电压值。电压保护水平与设备冲击耐受水平应彼此配合，并留有足够的裕度。电涌保护器应设置在任何两个防雷区的交界处，特别是户内与户外的交界处。电涌保护器还应再不同位置采用不同保护等级的设备。

通流容量Imax体现了电涌保护器的泄流能力，对有避雷针的设备，低压配电系统采用电缆进线时，进线处应安装大放电电流Imax为100kA或65kA（8/20μs波形）的电涌保护器。并在离被保护设备尽量近的地方安装大放电电流Imax为8kA（8/20μs波形）二级电涌保护器，且与进线电涌保护器级联布置。

对无避雷针的设备，应根据当地的雷暴日、地形及监控设施需连续供电的需求，选择用于进线保护及二级保护的电涌保护器。一般分别采用65kA（8/20μs波形）及8kA（8/20μs波形）的电涌保护器。

大持续运行电压Uc是保证电涌保护器长期工作及防止设备老化、电压保护水平降低的重要性能指标。其受电网标称电压、电网接地制式影响很大。

为了提供的选择，实际选用电涌保护器时采用分级配置。级保护应能承受绝大部分雷电流，二级配置泄放残余雷电流，限制设备断的残电压，同时与级保护配合使用。

为了防止电网中电压波动及经常出现的脉冲电流的影响，在电涌保护器前加装小型断路器，使电涌保护器的寿命得到延长。
五、 信号浪涌保护器的选择及设置
为了防止雷电流从通信线路侵入设备中，对设备端口及传输数据造成影响，需要在通信线路端口出线端加装信号浪涌保护器。目前常用的信号浪涌保护器有保护视频的BNC接口信号浪涌保护器、保护以太网数据的RJ45接口信号浪涌保护器以及保护控制线路的串行口信号浪涌保护器。
信号浪涌保护器的选择相对比较简单，但值得注意的是信号浪涌保护器在保护线路不受电磁脉冲干扰的同时，不得影响通信线路本身的通信质量，其对线路信号的损耗应尽量低。
六、 高速公路监控系统典型防雷保护方案
（一） 监控设备：

1. 监控设备供电引自监控大楼总配电柜，从总配电柜到监控配电箱进线前加装Up=1.2kV、Imax=8kA（8/20μs波形）电涌保护器。
2. 监控以太网交换机至通信接入网接口前加装RJ45口信号浪涌保护器。

3. 监控机房设备采用TN-S接地制式，保护接地电阻不大于4Ω。并采用等电位连接，使雷电流能够在短时间内泄流、分流。
（二） 外场设备

1. 监控外场设备供电引自就近变电所低压开关柜，监控总配电箱放置于变电所室内低压开关柜旁边，由于低压开关柜采取了防雷保护措施，并且与配电箱很近，监控总配电箱不设置防雷保护设备。

2. 遥控摄像机、大型可变情报板等较高设备加装避雷针，并采用Up=1.8kV、Imax=65kA（8/20μs波形）和Up=1.2kV、Imax=8A（8/20μs波形）的两级电涌保护器。
3. 车辆检测器、气象检测器及小型可变情报板只需加装Up=1.2kV、Imax=8A（8/20μs波形）的电涌保护器。
4. 外场设备采用TN-S接地制式，对关键设备进行重复接地，保护接地电阻不大于4Ω，防雷接地电阻不大于10Ω。
5. 在遥控摄像机视频输出端口加NC接口的视频信号浪涌保护器，在其余设备控制端口前加装串行口信号浪涌保护器。
防雷保护系统需要结合机电、供配电及房建设施进行设计，并对相关设施提出不同的要求，使整个系统达到防雷保护的能力。防雷保护技术处于不断的发展和完善之中，防雷保护产品也在不断的新换代，大量的工程实际经验和防雷实验对防雷保护理论的发展都起到了促进作用。高速公路监控系统应该根据自身的特点进行防雷保护设计，使系统能够免受雷电灾害的影响。